系统仿真技术第一章.ppt

4. 实体聚合的原则 对于同一个系统，不同的研究角度需要对系统的实体重新进行规划。一种情况下需要将系统中某些独立实体归纳为另外一个可以代表其重要属性的实体，即将某些实体进行合一，从而减少系统中实体个数，也相应地降低了系统模型的复杂度。而另外一种情况下需要将某个实体进行拆分，从而在研究的模型中能够显现出某种关键的属性。 例如工厂的总经理可能会对企业中各个部门总体情况感兴趣，他会将每个部门作为系统的一个实体，而管理产品的部门经理可能会更多地考虑将商品经营的商场归结为他所关心的子系统中的实体内容。 在一些研究中，必须通过重新组合或细分，人为地构筑一些特殊的实体。例如进行经济或社会学研究的工作者会将人口作为社会系统中的一个实体部分，研究中的每个社会阶层都会作为独立的实体部分。 1.5 系统仿真技术发展概要 系统仿真的发展与控制工程、系统工程、 计算机技术的发展密切相关。 控制工程是系统仿真技术较早的应用领域，为系统仿真技术的形成和发展奠定了良好的基础。 系统工程完善了建模与仿真的理论体系，使系统仿真技术应用于非工程系统。 计算机技术为系统仿真的应用提供了强有力的工具和手段。 （1）建模方法学的发展 20世纪50-60年代： 工程系统(连续系统)——以时间为基准的确定型数学模型——微分方程、差分方程； 70年代： 非工程系统(离散事件系统)，数学模型能反映问题离散和随机的特点； 70年代中期： 齐格勒(B P．Zeigler)提出了模型的规范化和形式化描述理论，从此建模理论中引入了层次化建模和面向对象建模； 80年代： 神经网络建模、定性建模。 （2）仿真软件的发展 1955年塞尔弗里奇(C．R Selfridge)，第一个仿真软件——数值积分； 20世纪50-60年代：FORTRAN语言； 60—70年代: 解常微分方程组(CSSL) 70-80年代：商业化仿真语言(CSSL—IV、SLAM) 80—90年代：一体化建模与仿真环境。 1) 仿真语言 仿真实验要使得模型能够在计算机上运行，就必须使用仿真软件。仿真语言是仿真软件的主体。几种最常用的仿真语言： 语言 宿主或模型语言 仿真方法 典型应用领域 (类库) Simple++ C++ 离散 生产流程 连续化工制造 人员配给和商业过程 Modsim III C++ 离散 通用的仿真 Taylor ED C++ 离散 生产流程 商业过程优化 VSE - 离散 通用的仿真 Simjava Java 离散 通用的仿真 Silk Java 离散 通用的仿真 排队系统 G2 C++ 离散和连续 实时仿真 2) 仿真软件 1) MATLAB （1）编程效率高；（2）用户使用方便；（3）扩充能力强；（4）语句简单内涵丰富；（5）高效方便的矩阵和数组运算；（6）方便的绘图功能。 2) GPSS GPSS的最大特点是仿真模型可采用一组标准的程序块来表示其逻辑结构，系统的临时实体按程序块中规定的方向从某一块流向另一块。一个程序块对应一条GPSS语句，相当于一个子程序，具有很强的建模能力。 3) Simulink SIMULINK是一个用来进行动态仿真，建模和分析的软件包，它不但支持线性系统仿真，也支持非线性系统仿真，也可以进行离散系统仿真或者二者的混合系统仿真，同时它支持具有多种采样速率的系统仿真。 SIMULINK提供了使用系统模型框图进行终态的仿真平台，使用它进行仿真和分析可以像在纸上画图一样简单，它是MATLAB的进一步扩展。 （3）应用领域的发展 20世纪50年代：武器系统 60年代：航空航天； 70年代：核能、电力、石化； 80年代：制造系统； 90年代：全面发展。 发展趋势 建模和仿真技术的发展，使模型由初期的对实体建模，已扩展到今天的对环境的建模，对人类自身行为的建模； 仿真计算机由初期的模拟计算机、混合计算机发展到分布、并行、智能计算机联网； 仿真结果已能由打印数据、曲线，发展为能向用户提供2D/3D图形显示，乃至虚拟环境； 仿真模式由数学仿真和半实物仿真发展到能支持构造仿真、虚拟仿真和实物仿真的综合自然环境- - -分布交互仿真技术（DIS）。 (1)改善建模仿真功能，如多模式建模、元建模技术支持 模型的中性表达，提高仿真模型的可重用性与移植性；采用代理技术支持分布、开放、复杂动态系统的大规模仿真。 (2)在建模仿真过程中应用软件工