第00章绪论幻灯片1.pptVIP

 MATLAB语言 控制系统计算机仿真 Simulink动态仿真集成环境 基于MATLAB的控制系统分析与设计 1.物理仿真 物理仿真--就是应用几何相似原理，制作一个与实际系统相似但几何尺寸较小或较大的物理模型（例如飞机模型放在气流场相似的风洞中）进行实验研究。  数学仿真--是应用数学相似原理，构成数学模型在计算机上进行研究。它由软硬件仿真环境、动画、图形显示、输出打印设备等组成。  混合仿真又称数学物理仿真，它是为了提高仿真的可信度或者针对一些难以建模的实体，在系统研究中往往把数学仿真、物理仿真和实体结合起来组成一个复杂的仿真系统，这种在仿真环节中有部分实物介入的混合仿真也称为半实物仿真或者半物理仿真。  在仿真研究中，数学仿真只要有一台数学仿真设备（如计算机等），就可以对不同的控制系统进行仿真实验和研究，而且，进行一次仿真实验研究的准备工作也比较简单，主要是受控系统的建模、控制方式的确立和计算机编程。 而物理仿真则需要进行大量的设备制造、安装、接线及调试工作。 数学仿真实验所需的时间比物理仿真大大缩短，实验数据的处理也比物理仿真简单的多。   由于计算机仿真能够为许多实验提供方便、灵活的“活的数学模型”，因此，凡是可以用模型进行实验的，几乎都可以用计算机仿真来研究被仿真系统本身的各种特性，选择最佳参数和设计最合理的系统方案。所以随着计算机技术的发展，计算机仿真越来越多地取代纯物理仿真。  第一步：根据仿真目的确定仿真方案 根据仿真目的确定相应的仿真结构和方法，规定仿真的边界条件与约束条件。 第二步：建立系统的数学模型 对于简单的系统，可以通过某些基本定律来建立数学模型。而对于复杂的系统，则必须利用实验方法通过系统辩识技术来建立数学模型。数学模型是系统仿真的依据，所以，数学模型的准确性是十分重要。  第三步：建立仿真模型 即通过一定算法对原系统的数学模型进行离散化处理，就连续系统言，就是建立相应的差分方程。 第四步：编制仿真程序 对于非实时仿真，可用一般高级语言或仿真语言。对于快速的实时仿真，往往需要用汇编语言。 第五步：进行仿真实验并输出仿真结果 通过实验对仿真系统模型及程序进行校验和修改，然后按系统仿真的要求输出仿真结果。   通常将实际系统抽象为数学模型称之为一次模型化，它涉及到系统辩识技术问题，又称为建模问题。 将数学模型转化为可以在计算机上运行的仿真模型，称之为二次模型化，它涉及到仿真编程、运行、修改参数等技术，又称为系统仿真技术。 0.2 计算机仿真技术的发展概况 仿真硬件的发展 仿真软件的发展 一、硬件的发展 40年代出现了模拟计算机，这时的计算机大都是用来设计飞机的专用计算机。 50年代初，出现了通用的模拟计算机。 50年代末，数字计算机有了很大发展，加上这时期在微分方程数值解的理论方面又有很大的发展，所以在几种高级语言（如FORTRAN，ALGOL等）出现以后，在50年代末期，数字计算机便在非实时仿真方面开始得到广泛的应用。 1958年为满足高速动态系统仿真的要求，出现了第一台专用的模拟/数字混合计算机，它是用来解决导弹轨迹的计算问题。 60年代初期，出现了混合计算机商品。 近年以来，由于计算机技术的飞速发展，数字计算机已有可能解决高速动态系统的实时仿真问题，所以模拟/数字混合计算机将被数字计算机所取代。 二、仿真软件的发展 近四十年来，仿真软件充分吸收了仿真方法学、计算机、网络、图形/图像、多媒体、软件工程、系统工程、自动控制、人工智能等技术成果，从而得到了很大发展。 仿真软件也从初期的机器代码，经历较高级的编程语言，面向问题描述的仿真语言，发展到模块化概念，并进而发展到面向对象编程，图形化模块编程等。 人机环境也由初期的图形支持，到动画，交互式仿真，进一步发展到矢量的图形支持，并向虚拟现实发展，仿真软件的发展基本经历了以下五个阶段。 （1）通用程序设计语言：1960年左右的FORTRAN，以及具有适应并行处理功能的Ada,C++等语言。 （2）初级仿真语言阶段: 1960～1970年间面向框图的MIDAS；面向大型连续系统的仿真规范的CSSL(Continuous System Simulation Language)；CSMP(Continuous System Modeling Program)；基于差分方程模型的DYNAMO(Dynamic Models)；基于离散事件的SIMLIB 和CSL(Control and simulation Language)；还有以过程为基础的通用仿真系统GPSS(General purpose Simulation System)等。 （3） 高