仿真技术近年原文.ppt

食品科学：张沫content一、仿真技术的概述二、应用实例三、仿真实训在食品工程原理教学中的应用与实践一、仿真技术的概述1、概念2、分类3、仿真的几种主要类型4、仿真的目的及主要事项5、仿真的优点6、其他行业的应用1、概念仿真技术是一门以控制论、系统论、相似原理和信息技术为基础的综合性技术，它以计算机和专用设备为工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行动态试验。仿真技术不需要搭建实体模型，而是通过在计算机中建立虚拟模型来测试各种想法和假设条件，极大的降低了决策的风险。同时，得益于仿真的无风险性，可以快速的对各种设想进行计算机仿真模拟和验证，找到最优的解决方案。2、分类根据实现方法的不同,仿真分为实物仿真、数学仿真、半实物仿真实物仿真：又称物理仿真，是指研制某些实体模型,使之能够重现原系统的各种状态。数学仿真：是把研究对象的结构特征或者输入输出关系,抽象为一种数学描述(微分方程、状态方程,可分为解析模型、统计模型)来研究,它可以方便地改变系统结构、参数。半实物仿真：又称数学物理仿真或者混合仿真,就是在仿真环节中存在实体的仿真。模型试验在进行仿真时,是从将现象模型化的模型试验开始,特别是要使模型能够正确地表现现象,必须进行充分的分析,模型的种类可按图3进行分类。模型试验要对系统的内部结构及其作用作充分的研究，并拟定明确的算法,建立能再现现象的模型。用这样的模型进行实验,从而得出结果，就称其为仿真。3、仿真的几种主要类型仿真建模面向对象的仿真智能仿真分布仿真技术虚拟现实技术仿真建模是一门建立仿真模型并进行仿真实验的技术。建模活动是在忽略次要因素及不可测量变量的基础上，用物理或数学的方法对实际系统进行描述，从而获得实际系统的简化或近似反映。面向对象仿真是当前仿真研究领域中最引人关注的研究方向之一。面向对象仿真就是将面向对象的方法应用到计算机仿真领域中，以产生面向对象的仿真系统。智能仿真是把以知识为核心、人类思维行为作背景的智能技术引入整个建模与仿真过程，构造智能仿真平台。智能仿真技术的开发途径是人工智能与仿真技术的集成化。仿真技术与人工智能技术的结合，即所谓的智能化仿真；仿真模型中知识的表达。虚拟现实技术是现代仿真技术的一个重要研究领域，是在综合仿真技术、计算机图形技术、传感技术等多种学科技术的基础之上发展起来的，其核心是建模与仿真，通过建立模型对人、物、环境及其相互关系进行本质的描述，并在计算机上实现。分布仿真技术作为仿真技术的必威体育精装版发展成果，它在高层体系结构上(HLA，Highlevelarchitecture)建立了一个在广泛的应用领域内分布在不同地域上的各种仿真系统之间实现互操作和重用的框架及规范。HLA的基本思想就是使用面向对象的方法设计，开发及实现系统不同层次和粒度的对象模型来获得仿真部件和仿真系统高层次上的互操作性与可重用性。4、仿真的目的及注意事项根据使用场合的不同,有各种仿真目的,概括起来有以下四点：1.设计系统时,对预期系统的性能进行预先评价。2.为决策而作的预测。3.在计划管理上为实施适当的决策而进行数据采集。4.对实时系统的适当控制。上述各项的目的都不是孤立的，实际上经常以结合的形式而构成仿真的目的。为了使仿真具有符合仿真目的的效果,必须注意下述事项：1.要有明确的目的2.要在详细调查、分析的基础上确定算法,以建立正确的模型3.要确立模型的评价标准4.要反复进行仿真以求最优化。5、仿真的优点1、实际的系统非常庞大而且复杂,在不允许建立与之等效的实验性模型的场合,仿真便是唯一的解决手段。2、仿真实际现象所花费的时间,可按需要自由地增减。3、富有广泛适用性,能够自由而简单地进行系统结构及其要素的变更和条件的选择。4、关于时间和经费,比起使用实物模型是经济的。5、具有良好的可控性、无破坏性、安全、不受气象条件和空域场地的限制，可重复多次。。。6、其他行业的应用列车驾驶仿真电力系统仿真服装设计系统仿真二、应用实例1、物理仿真2、虚拟仿真1、物理仿真概述：也称实体仿真，一般仿真的过程是以物理性质和几何形状相似为基础，而其他性质不变的仿真，在系统的物理模型上进行试验的技术。是将按比例缩小的，其功能与食品加工厂一致的仿真食品加工设备搬进实验室。特点：直观性强，可操作性强，得到感性知识直接。可以亲自动手进行操作，在食品加工过程中的视神经感受、味觉神经感受、触觉神经感受都是直接感觉，并将感官神经的感受，记忆到大脑进行存储。实例：葡萄酒物理仿真生产系统在这套实验系统中，具备与葡萄酒生产工厂功能相同，但是比例缩小的设备。包括葡萄酒酿造各个环节中，通过