绪论1.doc

计算机仿真 参考教材 计算机仿真技术与CAD 李国勇主编 电子工业出版社 系统仿真导论  0 概 述 几个例子： 加加林遇难新说 1968年3月27日 加加林遇难 1988年1月18日 塔斯社报道（参考消息1月28日） “加加林驾驶的米格15进入前面飞机产生的湍流区域而进行螺旋飞行状态”，“驾驶员做了5~6次摆脱操作，但缺少约2秒的时间”；“在250~300米高度出了问题” 广州白云机场坠机事件（1992年） -----起飞飞行中突然遭遇风切变所致 气囊弹射速度确定（1997年，美国） 原来220英里/小时，在加拿大一年统计：6000件事故，救了4000人，打死2000人；1997年12月美国众议院通过，调整到180英里/小时。 美国三种典型导弹研制过程仿真技术的作用 原计划发射 仿真后实发 节省导弹 节省费用（单位：千万美元） 爱国者 141 101 40 8．0 罗兰特 224 95 129 4．2 尾 刺 185 114 71 2．5 0.1 系统、模型与仿真 0.1.1 系统 G.Golden----“系统这个术语已经在各个领域用得如此广泛，以至很难给它下一个定义。” 系统----最早见著 “世界大系统” 德谟克利特（公元前460－公元前370年） “任何事物都是在联系中显现出来的，都是在系统中存在的，系统联系规定每一事物，而每一联系又能反映系统的联系的总貌。” G.Golden---- “按照某些规律结合起来，互相作用、互相依存的所有实体的集合或总和”。 理发馆系统： 实体：服务员、顾客 顾客：按某种规律到达，服务完毕后顾客离去 服务员：根据顾客的要求，按一定的程序服务 相互作用： 顾客到达模式影响着服务员的工作忙闲状态 顾客排队状态 服务员的多少和服务效率：影响着顾客接受服务的质量 电动机调速系统 实体：电动机、测速元件、比较元件以及控制器。 相互作用：实现按给定要求调节电动机的速度 系统定义： 确定边界、输入、输出 描述系统“三要素”：实体、属性、活动 ――实体确定了系统的构成，也就确定了系统的边界； ――属性也称为描述变量，描述每一实体的特征； ――活动定义了系统内部实体之间的相互作用，从而确定了系统内部发生变化的过程。 0.1.2 模型 模型――实际系统本质的抽象与简化 （1）真实的系统尚未建立 （2）可能会引起系统破坏或发生故障 （3）难以保证每次试验的条件相同 （4）试验时间太长或费用昂贵 模型分为两大类 ――物理模型，采用一定比例尺按照真实系统的“样子”制作――沙盘模型 ――数学模型，用数学表达式形式来描述系统的内在规律。 定义如下集合结构： ：时间基，描述系统变化的时间坐标 为整数则称为离散时间系统，为实数则称为连续时间系统 ：输入集，代表外部环境对系统的作用。 被定义为,其中，即代表个实值的输入变量。 ：输入段集，描述某个时间间隔内输入模式，是的子集。 ：内部状态集，是系统内部结构建模的核心。 ：状态转移函数，定义系统内部状态是如何变化的。 它是映射： 其含义：若系统在时刻处于状态，并施加一个输入段，则表示系统处于状态。 ：输出函数，它是映射： 输出函数给出了一个输出段集。 ：输出段集，系统通过它作用于环境。 系统模型水平： 行为水平――亦称为输入/输出水平 将系统视为一个“黑盒”，在输入信号的作用下，只对系统的输出进行测量； 分解结构水平 将系统看成若干个黑盒连接起来，定义每个黑盒的输入与输出，以及它们相互之间的连接关系； 状态结构水平 不仅定义了系统的输入与输出，而且还定义了系统内部的状态集及状态转移函数。 Or?n分类： 表0.1 模型分类 模型描述变量的 轨 迹 模 型 形 式 变量范围 模型的 时间集合 连续 离散 空间连续变化模型 偏微分方程 ( 连续时间 模型 空间不连续变化 模型 常微分方程 ( 差分方程 ( 离散时间 模型 离散（变化） 模型 有限状态机 ( 马尔可夫链 ( 活动扫描 ( 连续时间 模型 事件调度 ( 进程交互 ( 0.1.3 仿真 定义： 1961年，G.W.Morgenthater，首次技术性定义 “仿真意指在实际系统尚不存在的情况下 对于系统或活动本质的实现”。 1978年，K?rn，“连续系统仿真” “用能代表所研究的系统的模型作实验”。 198