《计算机仿真作业》课件.pptVIP

**************1.什么是计算机仿真物理模型物理模型是使用实物材料构建的模型，例如建筑模型、飞机模型等。它们可以帮助人们更好地理解和分析现实世界中的系统，但制作成本较高且缺乏灵活性。数学模型数学模型使用数学方程和算法来描述系统，例如微分方程、统计模型等。它们可以更精确地描述系统行为，但需要对系统有深入的理解。计算机仿真模型计算机仿真模型是将数学模型和计算机技术相结合，利用计算机程序来模拟系统行为，例如交通仿真、金融市场仿真等。它们具有成本低、灵活性高、可重复性强等优势。1.1定义和基本概念模拟现实计算机仿真是一种模拟现实世界中系统行为的技术。它通过构建数学模型并运行计算机程序来模拟系统的运行过程。验证和分析仿真可以帮助我们验证系统设计、预测系统性能并分析系统运行规律。它是系统优化和决策的重要工具。数字化模型计算机仿真通过数字化模型来模拟现实系统。模型通常包含系统的结构、参数和逻辑关系。虚拟环境计算机仿真创建了一个虚拟环境，模拟现实世界中系统的运行。它允许我们以更低成本、更灵活的方式进行实验。1.2计算机仿真的应用领域制造业生产线优化、库存管理、物流调度、质量控制交通运输交通流量模拟、交通信号灯控制、交通网络规划医疗保健医院资源分配、医疗流程优化、疾病传播模型金融服务风险管理、投资策略分析、金融市场模拟2.计算机仿真的基本原理计算机仿真通过建立模型来模拟现实世界中的系统，以便理解其行为，预测未来发展，并优化其性能。2.1系统建模11.确定系统边界明确仿真范围，界定系统与外部环境的交互关系。例如：生产线仿真，边界应包括原材料供应、产品出库等。22.定义系统组件将复杂系统分解成若干个独立或相互关联的组件，例如：生产线中的机器、工人、仓库等。33.设定组件属性为每个组件赋予相应的属性，例如：机器的加工时间、工人的工作效率等。44.构建组件间关系描述组件之间的交互关系，例如：机器之间的流水线流程，工人之间的协作模式等。2.2离散事件仿真事件驱动离散事件仿真通过模拟事件的发生和处理来模拟系统的行为。事件通常代表系统中发生的改变，例如顾客到达、机器故障或产品完成。时间推进离散事件仿真使用时间推进机制来跟踪模拟时间，并根据事件的发生时间来处理事件。2.3连续系统仿真微分方程连续系统仿真常使用微分方程描述系统状态变化，例如温度、速度等物理量。数值积分数值积分方法用于求解微分方程，得到系统在不同时间点的状态。仿真软件仿真软件提供工具进行模型搭建、参数设置、仿真运行和结果分析。计算机仿真的一般步骤计算机仿真是一个循序渐进的过程，涉及多个步骤。每个步骤都至关重要，确保仿真的准确性和有效性。3.1问题定义1明确目标首先，要明确仿真研究的目标和目的，即想要解决的问题是什么。例如，提高生产效率，优化资源配置，预测系统性能等。2确定范围定义仿真研究的范围和边界，包括仿真对象的范围，时间范围，以及需要考虑的因素。3细化问题将问题细化分解为可量化的指标，并将其转化为仿真模型中的参数，以便进行模拟和分析。3.2系统建模定义系统边界明确仿真研究的范围，确定系统的主要组成部分和相互关系。选择合适的建模方法根据系统特点和仿真目的，选择合适的建模方法，例如离散事件仿真、连续系统仿真或混合仿真。建立系统模型使用建模语言或工具，将系统抽象成一个数学模型，反映系统的结构、行为和逻辑关系。模型验证与确认确保模型能准确地描述系统行为，并与实际系统保持一致。3.3数据收集与参数确定1数据收集收集真实系统数据，例如生产线运行数据或交通流量数据。2参数确定基于收集到的数据，确定仿真模型参数。3参数验证使用收集到的数据验证参数是否准确。数据收集和参数确定是仿真模型的关键步骤。仿真模型的准确性取决于参数的准确性。3.4模型编程与调试模型编程指的是将抽象的模型转化为可执行的代码。1代码编写选择合适的编程语言和仿真工具。2代码调试使用调试器识别和修复代码错误。3单元测试验证代码模块的正确性。4集成测试确保代码模块的兼容性。3.5实验设计与仿真确定仿真目标定义实验目的，明确需要验证的假设或问题。设计实验场景构建不同场景，例如不同的参数设置或输入条件。设置仿真参数根据实际情况确定仿真时长、步长、重复次数等参数。执行仿真实验运行仿真模型，收集实验数据和结果。分析实验结果对仿真结果进行分析，验证假设，得出结论。3.6结果分析与报告1数据分析整理仿真结果数据，并进行统计分析。2模型验证评估仿真模型的