系統(tǒng)建模與仿真緒論

1、機(jī)電系統(tǒng)仿真與建模唐德文唐德文南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院概概 述述 p幾個(gè)例子：幾個(gè)例子：p1、加加林遇難新說(shuō)加加林遇難新說(shuō)p1968年年3月月27日日 加加林遇難加加林遇難p1988年年1月月18日日 塔斯社報(bào)道（參考消息塔斯社報(bào)道（參考消息1月月28日）日）p “當(dāng)天清晨，一批前蘇聯(lián)宇航員前往莫斯科郊外的契卡洛夫斯基航天場(chǎng)進(jìn)行米格當(dāng)天清晨，一批前蘇聯(lián)宇航員前往莫斯科郊外的契卡洛夫斯基航天場(chǎng)進(jìn)行米格-15殲擊殲擊機(jī)的飛行訓(xùn)練。在幾名宇航員中，加加林第一個(gè)駕機(jī)起飛，與他一起駕駛這架飛機(jī)的人是他機(jī)的飛行訓(xùn)練。在幾名宇航員中，加加林第一個(gè)駕機(jī)起飛，與他一起駕駛這架飛機(jī)的人是他的飛行教官、航空?qǐng)F(tuán)副團(tuán)長(zhǎng)弗拉

2、基米爾的飛行教官、航空?qǐng)F(tuán)副團(tuán)長(zhǎng)弗拉基米爾謝廖金。加加林和謝寥金于謝廖金。加加林和謝寥金于10點(diǎn)點(diǎn)19分駕機(jī)起飛，幾分分駕機(jī)起飛，幾分鐘后訓(xùn)練完畢，地面機(jī)場(chǎng)調(diào)度員聽到加加林請(qǐng)求返航的聲音，可是緊接著，地面塔臺(tái)就失去鐘后訓(xùn)練完畢，地面機(jī)場(chǎng)調(diào)度員聽到加加林請(qǐng)求返航的聲音，可是緊接著，地面塔臺(tái)就失去了加加林的消息。接著加加林和謝寥金駕駛的飛機(jī)已經(jīng)墜毀在了離航天場(chǎng)不遠(yuǎn)處的弗拉基米了加加林的消息。接著加加林和謝寥金駕駛的飛機(jī)已經(jīng)墜毀在了離航天場(chǎng)不遠(yuǎn)處的弗拉基米爾新村附近。爾新村附近。p加加林駕駛的米格加加林駕駛的米格15進(jìn)入前面飛機(jī)產(chǎn)生的湍流區(qū)域而進(jìn)行螺旋飛行狀態(tài)進(jìn)入前面飛機(jī)產(chǎn)生的湍流區(qū)域而進(jìn)行螺旋飛行狀

3、態(tài)”，“駕駛員做了駕駛員做了56次擺脫操作，但缺少約次擺脫操作，但缺少約2秒的時(shí)間秒的時(shí)間”；“在在250300米高度出了問題米高度出了問題” p2、氣囊彈射速度確定、氣囊彈射速度確定（1997年，美國(guó)）原來(lái)年，美國(guó)）原來(lái)220英里英里/小時(shí)，在加拿大一年統(tǒng)計(jì)：小時(shí)，在加拿大一年統(tǒng)計(jì)：6000件事故，件事故，救了救了4000人，打死人，打死2000人；人；1997年年12月美國(guó)眾議院通過(guò)，調(diào)整到月美國(guó)眾議院通過(guò)，調(diào)整到180英里英里/小時(shí)。小時(shí)。 據(jù)計(jì)算，正規(guī)的安全氣囊必須在發(fā)生汽車碰撞后的據(jù)計(jì)算，正規(guī)的安全氣囊必須在發(fā)生汽車碰撞后的0.01秒內(nèi)微處理器開秒內(nèi)微處理器開始工作，始工作，0.03

4、秒內(nèi)點(diǎn)火裝置啟動(dòng)，秒內(nèi)點(diǎn)火裝置啟動(dòng)，0.05秒內(nèi)高壓氣體進(jìn)入氣囊，秒內(nèi)高壓氣體進(jìn)入氣囊，0.08秒內(nèi)氣囊向外膨脹，秒內(nèi)氣囊向外膨脹，0.11秒內(nèi)氣囊完全脹大，此刻之后，駕車者才會(huì)撞秒內(nèi)氣囊完全脹大，此刻之后，駕車者才會(huì)撞上氣囊。上氣囊。 p3、美國(guó)三種典型導(dǎo)彈研制過(guò)程仿真技術(shù)的作用、美國(guó)三種典型導(dǎo)彈研制過(guò)程仿真技術(shù)的作用原計(jì)劃發(fā)原計(jì)劃發(fā)射射仿真后實(shí)仿真后實(shí)發(fā)發(fā)節(jié)省導(dǎo)彈節(jié)省導(dǎo)彈節(jié)省費(fèi)用（單位：千萬(wàn)美元）節(jié)省費(fèi)用（單位：千萬(wàn)美元）愛國(guó)者愛國(guó)者1411014080羅蘭特羅蘭特2249512942尾尾 刺刺1851147125幾個(gè)例子（續(xù)）幾個(gè)例子（續(xù)）世貿(mào)大廈倒塌的結(jié)構(gòu)問題世貿(mào)大廈倒塌的結(jié)構(gòu)問題電視

5、機(jī)抗跌落分析設(shè)計(jì)工程師提供結(jié)構(gòu)改進(jìn)及包裝設(shè)計(jì)的理論依據(jù)LS-DYNA的計(jì)算結(jié)果1 系統(tǒng)、模型與仿真系統(tǒng)、模型與仿真 p1.1 系統(tǒng)系統(tǒng) G.Golden-“系統(tǒng)這個(gè)術(shù)語(yǔ)已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域用系統(tǒng)這個(gè)術(shù)語(yǔ)已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域用得如此廣泛，以至很難給它下一個(gè)定義。得如此廣泛，以至很難給它下一個(gè)定義?！毕到y(tǒng)系統(tǒng)-最早見著最早見著 “世界大系統(tǒng)世界大系統(tǒng)”德謨克利特（公元前德謨克利特（公元前460公元前公元前370年）年）“任何事物都是在聯(lián)系中顯現(xiàn)出來(lái)的，都是在系統(tǒng)任何事物都是在聯(lián)系中顯現(xiàn)出來(lái)的，都是在系統(tǒng)中存在的，系統(tǒng)聯(lián)系規(guī)定每一事物，而每一聯(lián)系中存在的，系統(tǒng)聯(lián)系規(guī)定每一事物，而每一聯(lián)系又能反映系統(tǒng)的聯(lián)系的總貌

6、。又能反映系統(tǒng)的聯(lián)系的總貌。”G.Golden- “按照某些規(guī)律結(jié)合起來(lái)，互相作按照某些規(guī)律結(jié)合起來(lái)，互相作用、互相依存的所有實(shí)體的集合或總和用、互相依存的所有實(shí)體的集合或總和”。 類類別別實(shí)例實(shí)例內(nèi)容內(nèi)容對(duì)系統(tǒng)論的主要貢獻(xiàn)對(duì)系統(tǒng)論的主要貢獻(xiàn)1.將陰陽(yáng)與五行結(jié)合，并用此表征萬(wàn)物；2.把人作為一個(gè)完整的復(fù)雜，利用陰陽(yáng)平衡、天人相應(yīng)原理解釋人體生理現(xiàn)象；3.提出對(duì)人的疾病要辨證施治，是傳統(tǒng)中醫(yī)中藥學(xué)發(fā)展的理論基礎(chǔ)。諸子百家與著名系統(tǒng)工程案例對(duì)軍事、自然、社會(huì)等現(xiàn)象進(jìn)行論爭(zhēng)，形成了中國(guó)獨(dú)有的軍事（孫子兵法、自然科學(xué)（日晷）、道德和社會(huì)倫理（儒家等）體系，并將其應(yīng)用于具體的工程項(xiàng)目（都江堰等）中國(guó)古代

7、文化的系統(tǒng)思想易經(jīng)與陰陽(yáng)八卦用獨(dú)特的爻卦、陰陽(yáng)體系表征世間萬(wàn)物并解釋世界陰 陽(yáng) 五 行和皇帝內(nèi)經(jīng)1.世間萬(wàn)物由要素組成，要素之間存在相互聯(lián)系；2.要素的不同組合、不同結(jié)構(gòu)可以形成世間萬(wàn)物；3.將陰陽(yáng)平衡思想應(yīng)用于醫(yī)學(xué)，成功地分析了人的生理系統(tǒng)，發(fā)展了中國(guó)醫(yī)學(xué)；4.根據(jù)對(duì)軍事對(duì)弈中敵我彼此關(guān)系的分析，提出的對(duì)策直接貢獻(xiàn)給了系統(tǒng)科學(xué)中的對(duì)策理論。 系統(tǒng)系統(tǒng) （續(xù)）例子：例子：理發(fā)館系統(tǒng)理發(fā)館系統(tǒng)： 實(shí)體實(shí)體：服務(wù)員、顧客：服務(wù)員、顧客顧客：按某種規(guī)律到達(dá)，服務(wù)完畢后顧客離去顧客：按某種規(guī)律到達(dá)，服務(wù)完畢后顧客離去服務(wù)員：根據(jù)顧客的要求，按一定的程序服務(wù)服務(wù)員：根據(jù)顧客的要求，按一定的程序服務(wù)相互作

8、用相互作用： 顧客到達(dá)模式影響著服務(wù)員的工顧客到達(dá)模式影響著服務(wù)員的工 作忙作忙閑狀態(tài)閑狀態(tài)和顧客排隊(duì)狀態(tài)顧客排隊(duì)狀態(tài)服務(wù)員的多少和服務(wù)效率：影響著顧客接受服務(wù)的服務(wù)員的多少和服務(wù)效率：影響著顧客接受服務(wù)的質(zhì)量質(zhì)量 系統(tǒng)系統(tǒng) （續(xù)）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng) 實(shí)體：實(shí)體：電動(dòng)機(jī)、測(cè)速元件、比較元件以及控制器。電動(dòng)機(jī)、測(cè)速元件、比較元件以及控制器。相互作用：相互作用：實(shí)現(xiàn)按給定要求調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的速度實(shí)現(xiàn)按給定要求調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的速度 閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)采集卡系統(tǒng)系統(tǒng) （續(xù)）系統(tǒng)定義：系統(tǒng)定義：按照某些規(guī)律結(jié)合起來(lái)，互相作用、互相依存的所有實(shí)體的按照某些規(guī)律結(jié)合起來(lái)，互相作用、互

9、相依存的所有實(shí)體的集合或總體集合或總體. 確定邊界、輸入、輸出確定邊界、輸入、輸出描述系統(tǒng)描述系統(tǒng)“三要素三要素”：實(shí)體、屬性、活動(dòng)實(shí)體、屬性、活動(dòng)實(shí)體確定了系統(tǒng)的構(gòu)成，也就確定了系統(tǒng)的邊界；實(shí)體確定了系統(tǒng)的構(gòu)成，也就確定了系統(tǒng)的邊界；屬性也稱為描述變量，描述每一實(shí)體的特征；屬性也稱為描述變量，描述每一實(shí)體的特征；活動(dòng)定義了系統(tǒng)內(nèi)部實(shí)體之間的相互作用，從而確定了系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)活動(dòng)定義了系統(tǒng)內(nèi)部實(shí)體之間的相互作用，從而確定了系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生變化的過(guò)程。生變化的過(guò)程。 邊界邊界環(huán)境環(huán)境系統(tǒng)系統(tǒng)輸入輸入輸出輸出1.2 模型模型 模型模型實(shí)際系統(tǒng)本質(zhì)的抽象與簡(jiǎn)化實(shí)際系統(tǒng)本質(zhì)的抽象與簡(jiǎn)化（1）真實(shí)的系統(tǒng)尚未建立

10、）真實(shí)的系統(tǒng)尚未建立（2）可能會(huì)引起系統(tǒng)破壞或發(fā)生故障）可能會(huì)引起系統(tǒng)破壞或發(fā)生故障（3）難以保證每次試驗(yàn)的條件相同）難以保證每次試驗(yàn)的條件相同（4）試驗(yàn)時(shí)間太長(zhǎng)或費(fèi)用昂貴）試驗(yàn)時(shí)間太長(zhǎng)或費(fèi)用昂貴模型分為兩大類模型分為兩大類物理模型，采用一定比例尺按照真實(shí)系統(tǒng)的物理模型，采用一定比例尺按照真實(shí)系統(tǒng)的“樣子樣子”制制作沙盤模型作沙盤模型數(shù)學(xué)模型，用數(shù)學(xué)表達(dá)式形式來(lái)描述系統(tǒng)的內(nèi)在規(guī)律。數(shù)學(xué)模型，用數(shù)學(xué)表達(dá)式形式來(lái)描述系統(tǒng)的內(nèi)在規(guī)律。 定義如下集合結(jié)構(gòu)：定義如下集合結(jié)構(gòu)：T：時(shí)間基，描述系統(tǒng)變化的時(shí)間坐標(biāo)時(shí)間基，描述系統(tǒng)變化的時(shí)間坐標(biāo)T為整數(shù)則稱為離散時(shí)間系統(tǒng)，為整數(shù)則稱為離散時(shí)間系統(tǒng)， T為實(shí)數(shù)則

11、稱為連續(xù)時(shí)間系為實(shí)數(shù)則稱為連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)統(tǒng)X：輸入集，代表外部環(huán)境對(duì)系統(tǒng)的作用。：輸入集，代表外部環(huán)境對(duì)系統(tǒng)的作用。X被定義為被定義為 ,其中其中 ，X即代表即代表n個(gè)實(shí)值的輸入變量。個(gè)實(shí)值的輸入變量。：輸入段集，描述某個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)輸入模式，是：輸入段集，描述某個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)輸入模式，是(X,T)的的子集。子集。Q：內(nèi)部狀態(tài)集，是系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)建模的核心。：內(nèi)部狀態(tài)集，是系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)建模的核心。：狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù)，定義系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)是如何變化的。：狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù)，定義系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)是如何變化的。它是映射：它是映射：),(YQXTSnRInQQ:p其含義：若系統(tǒng)在其含義：若系統(tǒng)在 時(shí)刻處于狀態(tài)時(shí)刻處于狀態(tài)q，并

12、施加一，并施加一個(gè)輸入段個(gè)輸入段 ，則表示系統(tǒng)，則表示系統(tǒng) 處處于于 狀態(tài)。狀態(tài)。p：輸出函數(shù)，它是映射：輸出函數(shù)，它是映射： 輸出函數(shù)給出了一個(gè)輸出段集。輸出函數(shù)給出了一個(gè)輸出段集。pY：輸出段集，系統(tǒng)通過(guò)它作用于環(huán)境。：輸出段集，系統(tǒng)通過(guò)它作用于環(huán)境。0tXtt10,:),(q1tYTXQ:系統(tǒng)模型水平系統(tǒng)模型水平 行為水平行為水平亦稱為輸入亦稱為輸入/輸出水平輸出水平將系統(tǒng)視為一個(gè)將系統(tǒng)視為一個(gè)“黑盒黑盒”，在輸入信號(hào)的作用下，在輸入信號(hào)的作用下，只對(duì)系統(tǒng)的輸出進(jìn)行測(cè)量；只對(duì)系統(tǒng)的輸出進(jìn)行測(cè)量；分解結(jié)構(gòu)水平分解結(jié)構(gòu)水平將系統(tǒng)看成若干個(gè)黑盒連接起來(lái)，定義每個(gè)黑盒的將系統(tǒng)看成若干個(gè)黑盒連接起

13、來(lái)，定義每個(gè)黑盒的輸入與輸出，以及它們相互之間的連接關(guān)系；輸入與輸出，以及它們相互之間的連接關(guān)系；狀態(tài)結(jié)構(gòu)水平狀態(tài)結(jié)構(gòu)水平不僅定義了系統(tǒng)的輸入與輸出，而且還定義了系統(tǒng)不僅定義了系統(tǒng)的輸入與輸出，而且還定義了系統(tǒng)內(nèi)部的狀態(tài)集及狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù)。內(nèi)部的狀態(tài)集及狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù)。 Orn分類：分類：模型描述變量的模型描述變量的軌軌 跡跡模模 型型形形 式式變量范圍變量范圍模型的模型的時(shí)間集合時(shí)間集合連續(xù)連續(xù)離散離散空間連續(xù)變化?？臻g連續(xù)變化模型型偏微分方程偏微分方程連續(xù)時(shí)間連續(xù)時(shí)間模型模型空間不連續(xù)變化空間不連續(xù)變化模型模型常微分方程常微分方程差分方程差分方程離散時(shí)間離散時(shí)間模型模型離散（變化）離散（變化）

14、模型模型有限狀態(tài)機(jī)有限狀態(tài)機(jī)馬爾可夫鏈馬爾可夫鏈活動(dòng)掃描活動(dòng)掃描連續(xù)時(shí)間連續(xù)時(shí)間模型模型事件調(diào)度事件調(diào)度進(jìn)程交互進(jìn)程交互模型的建立模型的建立 txfy,模型的建立模型的建立(續(xù)續(xù)) )()()()(22tftftftydtdMBki)()(tKytfk)()(tydtdBtfB)()()()(22tftKytydtdBtydtdMi)()()(tftKytydtdBi )()()()(ooo22tututudtdRCtudtdLCi)()()()(22tftKytydtdBtydtdMi)()()(2)(222txtytydtdtydtdnn 0)()(2)(222tytydtdtydtdnn

15、 1.3 仿真仿真 定義：定義：1961年，年，G.W.Morgenthater，首次技術(shù)性定義，首次技術(shù)性定義 “仿真意指在實(shí)際系統(tǒng)尚不存在的情況下仿真意指在實(shí)際系統(tǒng)尚不存在的情況下,對(duì)于系統(tǒng)或活對(duì)于系統(tǒng)或活動(dòng)本質(zhì)的實(shí)現(xiàn)動(dòng)本質(zhì)的實(shí)現(xiàn)”。1978年，年，Krn，“連續(xù)系統(tǒng)仿真連續(xù)系統(tǒng)仿真” “用能代表所研究的系統(tǒng)的模型作實(shí)驗(yàn)用能代表所研究的系統(tǒng)的模型作實(shí)驗(yàn)”。1982年，年，Spriet進(jìn)一步將仿真的內(nèi)涵加以擴(kuò)充進(jìn)一步將仿真的內(nèi)涵加以擴(kuò)充“所有支持模型建立與模型分析的活動(dòng)即為仿真活動(dòng)所有支持模型建立與模型分析的活動(dòng)即為仿真活動(dòng)”1984年，年， Orn 給出了仿真的基本概念框架給出了仿真的基本

16、概念框架“建模建模實(shí)驗(yàn)分析實(shí)驗(yàn)分析” “仿真是一種基于模型的活動(dòng)仿真是一種基于模型的活動(dòng)” 系統(tǒng)、模型、仿真三者之間的關(guān)系系統(tǒng)、模型、仿真三者之間的關(guān)系 系統(tǒng)是研究的對(duì)象系統(tǒng)是研究的對(duì)象模型是系統(tǒng)的抽象模型是系統(tǒng)的抽象仿真是對(duì)模型的實(shí)驗(yàn)仿真是對(duì)模型的實(shí)驗(yàn) 傳統(tǒng)上：傳統(tǒng)上：“系統(tǒng)建模系統(tǒng)建模”系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)范疇系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)范疇“仿真建模仿真建?！奔瘁槍?duì)不同形式的系統(tǒng)模型研究其求解算法即針對(duì)不同形式的系統(tǒng)模型研究其求解算法“仿真實(shí)驗(yàn)仿真實(shí)驗(yàn)”檢驗(yàn)（檢驗(yàn)（Verification）“仿真程序仿真程序”的檢的檢驗(yàn)驗(yàn) 致效（致效（Validation）將仿真結(jié)果與實(shí)際將仿真結(jié)果與實(shí)際系統(tǒng)的行為進(jìn)行比較系統(tǒng)

17、的行為進(jìn)行比較 系系 統(tǒng)統(tǒng)模模 型型計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)建模系統(tǒng)建模仿真實(shí)驗(yàn)仿真實(shí)驗(yàn)仿真建模仿真建模 計(jì)算機(jī)仿真三要素及三個(gè)基本活動(dòng)計(jì)算機(jī)仿真三要素及三個(gè)基本活動(dòng)系統(tǒng)、模型、仿真三者之間的關(guān)系系統(tǒng)、模型、仿真三者之間的關(guān)系(續(xù)續(xù))系統(tǒng)、模型、仿真三者之間的關(guān)系系統(tǒng)、模型、仿真三者之間的關(guān)系(續(xù)續(xù))現(xiàn)代仿真技術(shù)現(xiàn)代仿真技術(shù)：將仿真活動(dòng)擴(kuò)展到上述三個(gè)方面，并將其統(tǒng)一到同一環(huán)境中。：將仿真活動(dòng)擴(kuò)展到上述三個(gè)方面，并將其統(tǒng)一到同一環(huán)境中。系統(tǒng)建模系統(tǒng)建模p 基本定律及系統(tǒng)辨識(shí)等方法計(jì)算機(jī)程序化基本定律及系統(tǒng)辨識(shí)等方法計(jì)算機(jī)程序化p 用仿真方法確定實(shí)際系統(tǒng)的模型用仿真方法確定實(shí)際系統(tǒng)的模型p 基于模型庫(kù)的結(jié)

18、構(gòu)化建?；谀Ｐ蛶?kù)的結(jié)構(gòu)化建模p 采用面向?qū)ο蠼＃ú捎妹嫦驅(qū)ο蠼＃∣bject- Oriented Modeling）方法，在類庫(kù)的）方法，在類庫(kù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)模型拼合與重用基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)模型拼合與重用仿真建模仿真建模p 許多新算法和新軟件許多新算法和新軟件p 模型與實(shí)驗(yàn)分離技術(shù)，即模型的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)（模型與實(shí)驗(yàn)分離技術(shù)，即模型的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)（data driven）。）。p 仿真問題分為兩部分：模型與實(shí)驗(yàn)仿真問題分為兩部分：模型與實(shí)驗(yàn)p 模型又分為兩部分：參數(shù)模型和參數(shù)值模型又分為兩部分：參數(shù)模型和參數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)仿真實(shí)驗(yàn)p將實(shí)驗(yàn)框架與仿真運(yùn)行控制區(qū)將實(shí)驗(yàn)框架與仿真運(yùn)行控制區(qū)p實(shí)驗(yàn)框架定義一組條件實(shí)驗(yàn)框

19、架定義一組條件p輸出函數(shù)的定義也與仿真模型分離開來(lái)輸出函數(shù)的定義也與仿真模型分離開來(lái) Orn仿真概念框架仿真概念框架 “仿真問題描述仿真問題描述”“仿真建模仿真建?！薄靶袨楫a(chǎn)生行為產(chǎn)生”“仿真實(shí)驗(yàn)仿真實(shí)驗(yàn)”“模型行為及其處理模型行為及其處理”輸出處理輸出處理 特定模型：特定模型： 參數(shù)模型參數(shù)模型參數(shù)值參數(shù)值實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)： 實(shí)驗(yàn)框架實(shí)驗(yàn)框架 仿真運(yùn)行控制仿真運(yùn)行控制仿真問題描述仿真問題描述行為產(chǎn)生行為產(chǎn)生模型行為及其處理模型行為及其處理模型行為（仿真數(shù)據(jù)）模型行為（仿真數(shù)據(jù)）軌跡行為軌跡行為結(jié)構(gòu)行為結(jié)構(gòu)行為行為處理：分析、顯示行為處理：分析、顯示現(xiàn)代仿真的概念框架現(xiàn)代仿真的概念框架2仿真技術(shù)的應(yīng)

20、用仿真技術(shù)的應(yīng)用 2.1 仿真技術(shù)在仿真技術(shù)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用中的應(yīng)用 新系統(tǒng)設(shè)計(jì)新系統(tǒng)設(shè)計(jì)：提供了強(qiáng)有力的工具：提供了強(qiáng)有力的工具在可行性論證階段，進(jìn)行定量比較，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的在可行性論證階段，進(jìn)行定量比較，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)基礎(chǔ)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，進(jìn)行模型實(shí)驗(yàn)、模型簡(jiǎn)化并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，進(jìn)行模型實(shí)驗(yàn)、模型簡(jiǎn)化并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)：涉及新的設(shè)備、部件或控制裝置：涉及新的設(shè)備、部件或控制裝置利用仿真技術(shù)進(jìn)行分系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，即一部分采用實(shí)際部件，另利用仿真技術(shù)進(jìn)行分系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，即一部分采用實(shí)際部件，另一部分采用模型，避免由于新的子系統(tǒng)的投入可能造成對(duì)一部分

21、采用模型，避免由于新的子系統(tǒng)的投入可能造成對(duì)原系統(tǒng)的破壞或影響原系統(tǒng)的破壞或影響大大縮短開工周期，提高系統(tǒng)投入的一次成功率大大縮短開工周期，提高系統(tǒng)投入的一次成功率 2.2仿真技術(shù)在系統(tǒng)分析中的應(yīng)用仿真技術(shù)在系統(tǒng)分析中的應(yīng)用 在真實(shí)系統(tǒng)上進(jìn)行試驗(yàn)在真實(shí)系統(tǒng)上進(jìn)行試驗(yàn)在真實(shí)系統(tǒng)上試驗(yàn)會(huì)破壞系統(tǒng)的正常運(yùn)行；在真實(shí)系統(tǒng)上試驗(yàn)會(huì)破壞系統(tǒng)的正常運(yùn)行；難以按預(yù)期的要求改變參數(shù)，或者得不到所需要的難以按預(yù)期的要求改變參數(shù)，或者得不到所需要的試驗(yàn)條件；試驗(yàn)條件；很難保證每次的操作條件相同，難以對(duì)試驗(yàn)結(jié)果做很難保證每次的操作條件相同，難以對(duì)試驗(yàn)結(jié)果做出正確的判斷；出正確的判斷；無(wú)法復(fù)原；無(wú)法復(fù)原；試驗(yàn)時(shí)間太長(zhǎng)、

22、費(fèi)用太大或者有危險(xiǎn)等試驗(yàn)時(shí)間太長(zhǎng)、費(fèi)用太大或者有危險(xiǎn)等 (1)工程領(lǐng)域工程領(lǐng)域: 機(jī)械機(jī)械,航空航空,航天航天,電力電力,冶金冶金,化工和電子等化工和電子等. 非工程領(lǐng)域非工程領(lǐng)域: 交通管理交通管理,生產(chǎn)調(diào)度生產(chǎn)調(diào)度,庫(kù)存控制庫(kù)存控制,生態(tài)環(huán)境和社會(huì)生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)等經(jīng)濟(jì)等.(2) CVDS (Continuous Variable Dynamic Systems) 連續(xù)（變量連續(xù)（變量動(dòng)態(tài)）系統(tǒng)。動(dòng)態(tài)）系統(tǒng)。 DEDS (Discrete Event Dynamic Systems) 離散事件（動(dòng)態(tài)）系統(tǒng)。離散事件（動(dòng)態(tài)）系統(tǒng)。 HDS (Hybrid Dynamic Systems)

23、混合（動(dòng)態(tài)）系統(tǒng)?；旌希▌?dòng)態(tài)）系統(tǒng)。 仿真技術(shù)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用仿真技術(shù)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用(續(xù)續(xù))What are ContinuousVariable Dynamic Systems(CVDS)?What are Discrete EventDynamic Systems (DEDS)?An AirportA Typical DEDS TrajectorytimeDiscrete statex1x2x3x4x5e1e2e4e5e6e3HoldingtimeSTATES are piecewiseconstantHOLDING TIMES aredeterministic/randomEVEN

24、TS triggers statetransitionTRAJECTORY definedby (state, holding time)sequenceComparison with a CVDS TrajectorytimeDiscretestatedx/dt = f(x,u,t)Hybrid System:can hideeach stateCVDS behaviorHistorical Perspective on the Control andOptimization of DEDS and CVDSHistory for CVDS:Development ofmechanics f

25、orCVDSSelf regulatinggovernor for steamenginesWWII Servo-mechanismModerncontrol theoryand practice1940History of DEDS:Birth of OREmergence ofhuman madesystemsTheoreticalfoundations &practical successstories19451970spresent2.3仿真在教育與訓(xùn)練中的應(yīng)用仿真在教育與訓(xùn)練中的應(yīng)用 p訓(xùn)練仿真系統(tǒng)訓(xùn)練仿真系統(tǒng)p利用計(jì)算機(jī)并通過(guò)運(yùn)動(dòng)設(shè)備、操縱設(shè)備、顯示設(shè)備、儀器儀表利用計(jì)算機(jī)

26、并通過(guò)運(yùn)動(dòng)設(shè)備、操縱設(shè)備、顯示設(shè)備、儀器儀表等復(fù)現(xiàn)所模擬的對(duì)象行為，并產(chǎn)生與之適應(yīng)的環(huán)境，從而成為等復(fù)現(xiàn)所模擬的對(duì)象行為，并產(chǎn)生與之適應(yīng)的環(huán)境，從而成為訓(xùn)練操縱、控制或管理這類對(duì)象的人員的系統(tǒng)。三大類：訓(xùn)練操縱、控制或管理這類對(duì)象的人員的系統(tǒng)。三大類：p載體操縱型載體操縱型 這是與運(yùn)載工具有關(guān)的仿真系統(tǒng)，航空、航天、這是與運(yùn)載工具有關(guān)的仿真系統(tǒng)，航空、航天、航海、地面運(yùn)載工具，以訓(xùn)練駕駛員的操縱技術(shù)為主要目的。航海、地面運(yùn)載工具，以訓(xùn)練駕駛員的操縱技術(shù)為主要目的。p過(guò)程控制型過(guò)程控制型 用于訓(xùn)練各種工廠的運(yùn)行操作人員，如電廠、化用于訓(xùn)練各種工廠的運(yùn)行操作人員，如電廠、化工廠、核電站、電力網(wǎng)等工

27、廠、核電站、電力網(wǎng)等p博弈決策型博弈決策型p 企業(yè)管理人員（廠長(zhǎng)、經(jīng)理），企業(yè)管理人員（廠長(zhǎng)、經(jīng)理），p 交通管制人員（火車調(diào)度、航空管制、港口管制、城市交通管制人員（火車調(diào)度、航空管制、港口管制、城市交通指揮等），交通指揮等）， 軍事指揮人員（空戰(zhàn)、海戰(zhàn)、電子戰(zhàn)等）。軍事指揮人員（空戰(zhàn)、海戰(zhàn)、電子戰(zhàn)等）。 飛機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)飛機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)工廠管理系統(tǒng)工廠管理系統(tǒng)陀螺陀螺控制器控制器 機(jī)體機(jī)體給定航向給定航向?qū)嶋H航向?qū)嶋H航向管理部門管理部門用戶訂單用戶訂單原材料原材料產(chǎn)品產(chǎn)品采購(gòu)部門采購(gòu)部門制造部門制造部門裝配部門裝配部門銷售部門銷售部門2.4仿真在產(chǎn)品開發(fā)及制造過(guò)程中的應(yīng)用仿真在產(chǎn)品開發(fā)及制

28、造過(guò)程中的應(yīng)用 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)：虛擬環(huán)境、模仿人的視、聽、動(dòng)等行為的高級(jí)人：虛擬環(huán)境、模仿人的視、聽、動(dòng)等行為的高級(jí)人機(jī)交互機(jī)交互虛擬制造虛擬制造（Virtual Manufacturing）是實(shí)際制造在計(jì)算機(jī)上的本質(zhì)實(shí)現(xiàn)，是仿真技術(shù)以制造過(guò)程為對(duì)是實(shí)際制造在計(jì)算機(jī)上的本質(zhì)實(shí)現(xiàn)，是仿真技術(shù)以制造過(guò)程為對(duì)象的全方位的應(yīng)用。象的全方位的應(yīng)用。p虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與多媒體、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)并稱為三大前景最好的計(jì)算虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與多媒體、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)并稱為三大前景最好的計(jì)算機(jī)技術(shù)。機(jī)技術(shù)。p基于基于Internet的虛擬現(xiàn)實(shí)在各行各業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，例如的虛擬現(xiàn)實(shí)在各行各業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，例如房地產(chǎn)、旅游、購(gòu)物

29、、氣象、公安、消防、教育、科研、商業(yè)、房地產(chǎn)、旅游、購(gòu)物、氣象、公安、消防、教育、科研、商業(yè)、金融、海洋、農(nóng)業(yè)、娛樂等方面。金融、海洋、農(nóng)業(yè)、娛樂等方面。典型例子典型例子波音波音777其整機(jī)設(shè)計(jì)、部件測(cè)試、整機(jī)裝配以及各種環(huán)境下的試飛均是在其整機(jī)設(shè)計(jì)、部件測(cè)試、整機(jī)裝配以及各種環(huán)境下的試飛均是在計(jì)算機(jī)上完成的，使其開發(fā)周期從過(guò)去計(jì)算機(jī)上完成的，使其開發(fā)周期從過(guò)去8年時(shí)間縮短到年時(shí)間縮短到5年年 虛擬廠房虛擬廠房虛擬生產(chǎn)線虛擬生產(chǎn)線Source: Columbia UniversityAugmented Navigation in a natural environment: Mobile AR

30、3 系統(tǒng)仿真的類型系統(tǒng)仿真的類型 系統(tǒng)仿真系統(tǒng)仿真-建立系統(tǒng)的模型建立系統(tǒng)的模型, ,并在模型上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并在模型上進(jìn)行實(shí)驗(yàn). .例如例如:(1):(1)將按一定比例縮小的飛行器模型置于風(fēng)洞中吹風(fēng)將按一定比例縮小的飛行器模型置于風(fēng)洞中吹風(fēng), ,測(cè)出飛行器的升力、阻力、力矩等特性；測(cè)出飛行器的升力、阻力、力矩等特性；(2)(2)要建設(shè)一個(gè)大水電站要建設(shè)一個(gè)大水電站, ,先建一個(gè)規(guī)模縮小的小水電站來(lái)取先建一個(gè)規(guī)?？s小的小水電站來(lái)取得建設(shè)水電站的經(jīng)驗(yàn)及其運(yùn)行規(guī)律得建設(shè)水電站的經(jīng)驗(yàn)及其運(yùn)行規(guī)律. .(3)(3)指揮員利用沙盤來(lái)指揮一個(gè)戰(zhàn)役或一個(gè)戰(zhàn)斗指揮員利用沙盤來(lái)指揮一個(gè)戰(zhàn)役或一個(gè)戰(zhàn)斗. .系統(tǒng)仿真是系

31、統(tǒng)仿真是分析和研究各種（復(fù)雜）系統(tǒng)的重要工具分析和研究各種（復(fù)雜）系統(tǒng)的重要工具.為了研究、分析、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一個(gè)系統(tǒng)需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)為了研究、分析、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一個(gè)系統(tǒng)需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的方法：實(shí)驗(yàn)的方法： 1 1）直接在真實(shí)系統(tǒng)上進(jìn)行）直接在真實(shí)系統(tǒng)上進(jìn)行 2 2）先構(gòu)造模型，然后通過(guò)對(duì)模型的實(shí)驗(yàn)代替（或部分代）先構(gòu)造模型，然后通過(guò)對(duì)模型的實(shí)驗(yàn)代替（或部分代替）真實(shí)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)替）真實(shí)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)通過(guò)模型實(shí)驗(yàn)的方法日益被人們所使用：通過(guò)模型實(shí)驗(yàn)的方法日益被人們所使用： 1 1）系統(tǒng)處于設(shè)計(jì)階段，真實(shí)系統(tǒng)尚未建成）系統(tǒng)處于設(shè)計(jì)階段，真實(shí)系統(tǒng)尚未建成 2 2）在真實(shí)系統(tǒng)上實(shí)驗(yàn)有風(fēng)險(xiǎn)（發(fā)生故障甚至破壞）在真實(shí)

32、系統(tǒng)上實(shí)驗(yàn)有風(fēng)險(xiǎn)（發(fā)生故障甚至破壞） 3 3）在真實(shí)系統(tǒng)上實(shí)驗(yàn)費(fèi)用昂貴）在真實(shí)系統(tǒng)上實(shí)驗(yàn)費(fèi)用昂貴 4 4）多次實(shí)驗(yàn)時(shí)，難以保證每次實(shí)驗(yàn)條件相同）多次實(shí)驗(yàn)時(shí)，難以保證每次實(shí)驗(yàn)條件相同3.1.根據(jù)模型的物理屬性根據(jù)模型的物理屬性系統(tǒng)仿真系統(tǒng)仿真分類分類物理仿真物理仿真 數(shù)學(xué)仿真數(shù)學(xué)仿真 半實(shí)物仿真半實(shí)物仿真物理仿真物理仿真：按照真實(shí)系統(tǒng)的物理性質(zhì)構(gòu)造系統(tǒng)的物理模型，：按照真實(shí)系統(tǒng)的物理性質(zhì)構(gòu)造系統(tǒng)的物理模型，并在物理模型上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過(guò)程稱為物理仿真。并在物理模型上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過(guò)程稱為物理仿真。物理仿真的優(yōu)點(diǎn)是：直觀、形象，也稱為物理仿真的優(yōu)點(diǎn)是：直觀、形象，也稱為“模擬模擬”。物理仿真的缺點(diǎn)是：模型

33、改變困難，實(shí)驗(yàn)限制多，投資較大。物理仿真的缺點(diǎn)是：模型改變困難，實(shí)驗(yàn)限制多，投資較大。數(shù)學(xué)仿真數(shù)學(xué)仿真：對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行抽象，并將其特性用數(shù)學(xué)關(guān)系加：對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行抽象，并將其特性用數(shù)學(xué)關(guān)系加以描述而得到系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過(guò)以描述而得到系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過(guò)程稱為數(shù)學(xué)仿真。程稱為數(shù)學(xué)仿真。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為數(shù)學(xué)仿真創(chuàng)造了環(huán)境，亦稱為計(jì)算機(jī)仿計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為數(shù)學(xué)仿真創(chuàng)造了環(huán)境，亦稱為計(jì)算機(jī)仿真真數(shù)學(xué)仿真優(yōu)點(diǎn)是：方便、靈活、經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)仿真優(yōu)點(diǎn)是：方便、靈活、經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)仿真缺點(diǎn)是：受限于系統(tǒng)建模技術(shù)，即系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型不數(shù)學(xué)仿真缺點(diǎn)是：受限于系統(tǒng)建模技術(shù)，即系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型不易

34、建立。易建立。 3.1.根據(jù)模型的物理屬性根據(jù)模型的物理屬性系統(tǒng)仿真系統(tǒng)仿真分類分類(續(xù)續(xù)) 3.1.根據(jù)模型的物理屬性根據(jù)模型的物理屬性系統(tǒng)仿真系統(tǒng)仿真分類分類(續(xù)續(xù))半實(shí)物仿真半實(shí)物仿真半實(shí)物仿真：即將數(shù)學(xué)模型與物理模型甚至實(shí)物聯(lián)半實(shí)物仿真：即將數(shù)學(xué)模型與物理模型甚至實(shí)物聯(lián)合起來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。合起來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。對(duì)系統(tǒng)中比較簡(jiǎn)單的部分或?qū)ζ湟?guī)律比較清楚的部對(duì)系統(tǒng)中比較簡(jiǎn)單的部分或?qū)ζ湟?guī)律比較清楚的部分建立數(shù)學(xué)模型，并在計(jì)算機(jī)上加以實(shí)現(xiàn)分建立數(shù)學(xué)模型，并在計(jì)算機(jī)上加以實(shí)現(xiàn)對(duì)比較復(fù)雜的部分或?qū)σ?guī)律尚不十分清楚的系統(tǒng)，對(duì)比較復(fù)雜的部分或?qū)σ?guī)律尚不十分清楚的系統(tǒng)，其數(shù)學(xué)模型的建立比較困難，則采用物理模型或

35、其數(shù)學(xué)模型的建立比較困難，則采用物理模型或?qū)嵨飳?shí)物仿真時(shí)將兩者連接起來(lái)完成整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)仿真時(shí)將兩者連接起來(lái)完成整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn) 3.2.根據(jù)仿真計(jì)算機(jī)類型分類根據(jù)仿真計(jì)算機(jī)類型分類 p模擬計(jì)算機(jī)仿真模擬計(jì)算機(jī)仿真 p數(shù)字計(jì)算機(jī)仿真數(shù)字計(jì)算機(jī)仿真 p數(shù)字模擬混合仿真數(shù)字模擬混合仿真 3.2.根據(jù)仿真計(jì)算機(jī)類型分類（續(xù)）根據(jù)仿真計(jì)算機(jī)類型分類（續(xù)）p模擬計(jì)算機(jī)仿真模擬計(jì)算機(jī)仿真：模擬計(jì)算機(jī)本質(zhì)上是一種通用的電氣裝：模擬計(jì)算機(jī)本質(zhì)上是一種通用的電氣裝置，這是置，這是5060年代普遍采用仿真設(shè)備。將系統(tǒng)數(shù)學(xué)模年代普遍采用仿真設(shè)備。將系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型在模擬機(jī)上加以實(shí)現(xiàn)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)稱為模擬機(jī)仿真。型在模擬機(jī)上加

36、以實(shí)現(xiàn)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)稱為模擬機(jī)仿真。p模擬機(jī)仿真是一種并行仿真，仿真時(shí)，代表模型的各部件模擬機(jī)仿真是一種并行仿真，仿真時(shí)，代表模型的各部件是并發(fā)執(zhí)行的。是并發(fā)執(zhí)行的。 p數(shù)字計(jì)算機(jī)仿真數(shù)字計(jì)算機(jī)仿真：將系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型用計(jì)算機(jī)程序加以實(shí)現(xiàn)，將系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型用計(jì)算機(jī)程序加以實(shí)現(xiàn)，通過(guò)運(yùn)行程序來(lái)得到數(shù)學(xué)模型的解，從而達(dá)到系統(tǒng)仿真的通過(guò)運(yùn)行程序來(lái)得到數(shù)學(xué)模型的解，從而達(dá)到系統(tǒng)仿真的目的。目的。p早期的數(shù)字計(jì)算機(jī)仿真則是一種串行仿真，因?yàn)橛?jì)算機(jī)只早期的數(shù)字計(jì)算機(jī)仿真則是一種串行仿真，因?yàn)橛?jì)算機(jī)只有一個(gè)中央處理器（有一個(gè)中央處理器（CPU），計(jì)算機(jī)指令只能逐條執(zhí)行。），計(jì)算機(jī)指令只能逐條執(zhí)行。 3.2.根據(jù)仿真計(jì)

37、算機(jī)類型分類（續(xù)）根據(jù)仿真計(jì)算機(jī)類型分類（續(xù)）p數(shù)字模擬混合仿真：數(shù)字模擬混合仿真：p為了發(fā)揮模擬計(jì)算機(jī)并行計(jì)算和數(shù)字計(jì)算機(jī)強(qiáng)大為了發(fā)揮模擬計(jì)算機(jī)并行計(jì)算和數(shù)字計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的存貯記憶及控制功能，以實(shí)現(xiàn)大型復(fù)雜系統(tǒng)的的存貯記憶及控制功能，以實(shí)現(xiàn)大型復(fù)雜系統(tǒng)的高速仿真，將系統(tǒng)模型分為兩部分，其中一部分高速仿真，將系統(tǒng)模型分為兩部分，其中一部分放在模擬計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，另一部分放在數(shù)字計(jì)算放在模擬計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，另一部分放在數(shù)字計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間利用模機(jī)上運(yùn)行，兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間利用模/數(shù)和數(shù)數(shù)和數(shù)/模轉(zhuǎn)模轉(zhuǎn)換裝置交換信息。換裝置交換信息。 3.3.根據(jù)仿真時(shí)鐘與實(shí)際時(shí)鐘的比例關(guān)系分類根據(jù)仿真時(shí)鐘與實(shí)

38、際時(shí)鐘的比例關(guān)系分類 實(shí)際動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的時(shí)間基稱為實(shí)際動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的時(shí)間基稱為實(shí)際時(shí)鐘實(shí)際時(shí)鐘系統(tǒng)仿真時(shí)模型所采用的時(shí)鐘稱為系統(tǒng)仿真時(shí)模型所采用的時(shí)鐘稱為仿真時(shí)鐘仿真時(shí)鐘實(shí)時(shí)仿真實(shí)時(shí)仿真：即仿真時(shí)鐘與實(shí)際時(shí)鐘完全一致：即仿真時(shí)鐘與實(shí)際時(shí)鐘完全一致模型仿真的速度與實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行的速度相同模型仿真的速度與實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行的速度相同當(dāng)被仿真的系統(tǒng)中存在物理模型或?qū)嵨飼r(shí)，必須進(jìn)行實(shí)時(shí)仿當(dāng)被仿真的系統(tǒng)中存在物理模型或?qū)嵨飼r(shí)，必須進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真真亞實(shí)時(shí)仿真亞實(shí)時(shí)仿真：即仿真時(shí)鐘慢于實(shí)際時(shí)鐘：即仿真時(shí)鐘慢于實(shí)際時(shí)鐘模型仿真的速度慢于實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行的速度，也稱為模型仿真的速度慢于實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行的速度，也稱為離線仿真。離線仿真。超

39、實(shí)時(shí)仿真超實(shí)時(shí)仿真：即仿真時(shí)鐘快于實(shí)際時(shí)鐘：即仿真時(shí)鐘快于實(shí)際時(shí)鐘模型仿真的速度快于實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行的速度模型仿真的速度快于實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行的速度 4.4.根據(jù)系統(tǒng)模型的特性分類根據(jù)系統(tǒng)模型的特性分類 連續(xù)系統(tǒng)仿真連續(xù)系統(tǒng)仿真連續(xù)系統(tǒng)是指系統(tǒng)狀態(tài)隨時(shí)間連續(xù)變化的系統(tǒng)連續(xù)系統(tǒng)是指系統(tǒng)狀態(tài)隨時(shí)間連續(xù)變化的系統(tǒng)分為：分為：集中參數(shù)系統(tǒng)模型集中參數(shù)系統(tǒng)模型，一般用常微分方程（組）描述，一般用常微分方程（組）描述（如電路系統(tǒng)，機(jī)械動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，生態(tài)系統(tǒng)等）（如電路系統(tǒng)，機(jī)械動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，生態(tài)系統(tǒng)等）p 分布參數(shù)系統(tǒng)模型分布參數(shù)系統(tǒng)模型，一般用偏微分方程（組）描述，一般用偏微分方程（組）描述（如各種物理和工程領(lǐng)域中的

40、（如各種物理和工程領(lǐng)域中的“場(chǎng)場(chǎng)”問題）問題）p離散時(shí)間變化模型中的離散時(shí)間變化模型中的差分模型歸為連續(xù)系統(tǒng)仿真差分模型歸為連續(xù)系統(tǒng)仿真范疇范疇離散事件系統(tǒng)仿真離散事件系統(tǒng)仿真p 離散事件系統(tǒng)是指在離散事件系統(tǒng)是指在某些隨機(jī)時(shí)間某些隨機(jī)時(shí)間點(diǎn)上，點(diǎn)上，系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生離散生離散變化的系統(tǒng)。變化的系統(tǒng)。 p（如庫(kù)存管理、交通管理和通訊系統(tǒng)等）4.4.根據(jù)系統(tǒng)模型的特性分類（續(xù)）根據(jù)系統(tǒng)模型的特性分類（續(xù)）p與連續(xù)系統(tǒng)的主要與連續(xù)系統(tǒng)的主要區(qū)別區(qū)別在于：在于：p狀態(tài)變化發(fā)生在隨機(jī)時(shí)間點(diǎn)上這種引起狀態(tài)變化的行為稱狀態(tài)變化發(fā)生在隨機(jī)時(shí)間點(diǎn)上這種引起狀態(tài)變化的行為稱為為“事件事件”，因而這類系統(tǒng)是由事件驅(qū)動(dòng)的；，因而這類系統(tǒng)是由事件驅(qū)動(dòng)的；p“事件事件”往往發(fā)生在隨機(jī)時(shí)間點(diǎn)上，亦稱為隨機(jī)事