自动化制造系统第3版课件作者张根保第六章节自动化制造系统的计算机仿真及优化.ppt

第六章 自动化制造系统的计算机仿真 第一节 计算机仿真的基本概念及意义 第二节 计算机仿真的基本理论及方法 第三节 自动化制造系统仿真研究的主要内容 第四节 仿真语言介绍 第五节 仿真实例 第一节 计算机仿真的基本概念及意义 计算机仿真的基本概念 计算机仿真的基本概念 计算机仿真的基本概念 计算机仿真的基本概念 计算机仿真的基本概念 计算机仿真的基本概念 计算机仿真的基本概念 计算机仿真的基本概念 计算机仿真的基本概念 计算机仿真的基本概念 计算机仿真的意义 便于重复进行试验，便于控制参数，时间短，代价小。 可以在真实系统建立起来之前，预测其行为效果，从而可以从不同结构或不同参数的模型的结果比较之中，选择最佳模型。 对于缺少解析表示的系统，或虽有解析表示但无法精确求解的系统，可以通过仿真获得系统运行的数值结果。 对于随机性系统，可以通过大量的重复试验，获得其平均意义上的特性指标。 一、计算机仿真的一般过程 仿真研究的步骤 仿真研究步骤 二、离散事件系统仿真的基本技术 三、仿真建模的基本理论 (一）、模型的基本概念及分类 建模：通过观测和检测，在忽略次要因素及不可检测变量的基础上，用数学的方法对实际系统进行描述，从而获得简化近似模型的过程 在系统研究中，模型用来收集系统有关信息和描述系统有关实体 模型是用以产生行为数据的一组指令 由实际系统构造模型 建立模型结构（确定系统的边界，鉴别系统的实体属性和活动） 提供数据（使活动中的属性间建立确定的关系） 系统模型应有的性质 相似性——模型与系统在属性上具有相似的特性和变化规律 简单性——实用的前提下，越简单越好 多面性——同一系统可能有不同层次的多种模型 模型的分类 常用分类 根据模型的时间集合：连续时间模型、离散时间模型 根据模型的状态变量：连续变化模型、离散变化模型 ①真正的连续系统，对应模型一般为常微分和偏微分方程 ②常称为采样系统，对应模型为离散时间的偏微分方程和系统动力学模型 ③离散事件模型，用流程图、表等非数学模型形式表示 ④差分方程模型，有限状态自动机，马尔可夫链模型 数学模型一览表 （二）、建模过程中的信息来源 建模过程的信息源 建模活动：获取有关信息源、建立数学模型、模型应用 三类信息源 建模目标：由系统的研究内容决定，如 研究系统与外界的相互作用关系：以输入输出为主的系统外部行为模型 研究系统的内在活动规律：描述系统输入/输出集合，状态集合之间关系的内部结构状态模型 先验知识 前人的研究成果：公理、原理、定理及模型等，相关学科知识 实验数据 先验知识常常是普遍性规律，实际系统有其特殊性，有时只知道模型结构，其参数必须通过实验确定，有时甚至结构也是未知的 三者都可以用于模型检验，建模过程一般反复进行，直至达到建模目的 （三）建模方法（主要由信息源决定 ） 工程应用中多为混合建模方法 模型可信性 模型的真实程度，取决于模型种类及构造过程，与模型的有效性相对应。 在行为水平上的可信性：模型能否重现真实系统的行为 在状态结构水平上的可信性：模型能否与真实系统在状态上相互对应，应能对未来的行为进行唯一的预测 在分解结构水平上的可信性：模型能否表示出真实系统的内部的工作情况，而且应是唯一的表示 第三节 自动化制造系统仿真研究的主要内容 研究基于计算机的建模理论的目标：在交互式计算机的扶助下，使系统建模过程进行得更加有效、现实和高速 支持建模与仿真的计算机系统的基本功能 能对已知事实及已有模型作恰当的存储，即能处理各种局部模型 通过人机交互，对局部模型进行继承和综合利用，形成完整的全局模型 全局性建模的基本思路 模型的描述 静态结构：给出描绘系统现象的方式 动态结构：提供各种现象间变化的情况 重视建模信息源 存储先验信息，根据建模目标，定义实验框架 组合和完整化模型的先验知识 对所有涉及的对象都建立相应的库 制造系统仿真的调度策略 第四节.仿真语言介绍 GPSS 语言程序块的基本格式: 地址 操作码 数据域 注解 GPSS 模拟程序 : SIMULATE LINE EQU 1 JOE EQU 1 GENERATE 18,6 QUEUE LINE SEIZE JOE DEPART LINE