1系統(tǒng)仿真綜述課件

系統(tǒng)仿真綜述1系統(tǒng)仿真綜述系統(tǒng)仿真發(fā)展歷史仿真又稱作蒙特卡羅方法，它是一種通過用隨機(jī)數(shù)做實(shí)驗(yàn)來求解隨機(jī)問題的技術(shù)?；A(chǔ)理論的發(fā)展最早追溯到1773年法國自然學(xué)家G.L.L.Buffon為了估計(jì)π的值所進(jìn)行的物理實(shí)驗(yàn)。第一個(gè)利用這種方法做隨機(jī)數(shù)實(shí)驗(yàn)的人也許是美國統(tǒng)計(jì)學(xué)家E.L.DeForest，那是在1876年。比較早使用蒙特卡羅方法的是W.S.Gosset，他在1908年以“Student”為筆名發(fā)表論文時(shí)，使用了蒙特卡羅方法來證明他的t分布法1951年，但是直到約75年之后S.Ulam和J.VonNewmann將它命名為蒙特卡羅方法計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展1系統(tǒng)仿真綜述系統(tǒng)仿真的定義Simulation1961年G.W.Morgenthler指在實(shí)際系統(tǒng)尚不存在的情況下，對于系統(tǒng)或活動(dòng)本質(zhì)的復(fù)現(xiàn)。現(xiàn)在系統(tǒng)仿真是通過對系統(tǒng)模型的實(shí)驗(yàn)，研究一個(gè)存在的或設(shè)計(jì)中的系統(tǒng)系統(tǒng)仿真是對系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型的實(shí)驗(yàn)1系統(tǒng)仿真綜述系統(tǒng)仿真的定義Simulation雷諾(T.H.Naylor)于1966年在其專著中對仿真作了如下定義：“仿真是在數(shù)字計(jì)算機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)的數(shù)字化技術(shù)，它包括數(shù)字與邏輯模型的某些模式，這些模型描述某一事件或經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)(或者它們的某些部分)在若干周期內(nèi)的特征?！逼渌恍┒x只對仿真作一些概括的描述：仿真就是模仿真實(shí)系統(tǒng)；仿真就是利用模型來作實(shí)驗(yàn)等等。艾倫(A.Alan)在1979年8月出版的《仿真》期刊上對眾多的定義進(jìn)行了綜述1系統(tǒng)仿真綜述建模和仿真三個(gè)基本要素：系統(tǒng)、系統(tǒng)模型、計(jì)算機(jī)。三項(xiàng)要素的基本活動(dòng)模型建立、仿真模型建立和仿真試驗(yàn)。1系統(tǒng)仿真綜述綜合定義系統(tǒng)仿真是建立在控制理論、相似理論、信息處理技術(shù)和計(jì)算技術(shù)等理論基礎(chǔ)之上的，以計(jì)算機(jī)和其它專用物理效應(yīng)設(shè)備為工具，利用系統(tǒng)模型對真實(shí)或假想的系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)，并借助于專家經(jīng)驗(yàn)知識、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和信息資料對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析研究，進(jìn)而做出決策的一門綜合性的和試驗(yàn)性的學(xué)科。1系統(tǒng)仿真綜述系統(tǒng)仿真的分類根據(jù)計(jì)算機(jī)類型模擬計(jì)算機(jī)仿真數(shù)字計(jì)算機(jī)仿真模擬數(shù)字混合仿真仿真時(shí)鐘與實(shí)際時(shí)鐘的比例關(guān)系實(shí)時(shí)仿真欠(亞)實(shí)時(shí)仿真超實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)模型的特性連續(xù)系統(tǒng)仿真離散事件系統(tǒng)仿真其他1系統(tǒng)仿真綜述系

統(tǒng)

仿

真

的

分

類

圖1系統(tǒng)仿真綜述仿真模型物理模型靜態(tài)物理模型動(dòng)態(tài)物理模型仿真數(shù)學(xué)模型一次近似模型——系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型二次近似模型——仿真數(shù)學(xué)模型半實(shí)物仿真（物理-數(shù)學(xué)仿真）實(shí)物在仿真回路中1系統(tǒng)仿真綜述仿真模型的基本屬性相似性對應(yīng)性重復(fù)性1系統(tǒng)仿真綜述仿真實(shí)驗(yàn)符合仿真模型的基本屬性便于分析研究、參數(shù)優(yōu)化具備良好的人機(jī)交互界面1系統(tǒng)仿真綜述仿真實(shí)驗(yàn)過程1系統(tǒng)仿真綜述仿真實(shí)驗(yàn)分級1系統(tǒng)仿真綜述逆向仿真建模黑盒子已知輸入與輸出，不知系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)假定模型仿真實(shí)驗(yàn)修正仿真模型1系統(tǒng)仿真綜述系統(tǒng)仿真技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域聲學(xué)、航天、農(nóng)業(yè)、食品和營養(yǎng)、空氣質(zhì)量、天文學(xué)和天文物理學(xué)、自動(dòng)裝置、發(fā)射學(xué)和軍事應(yīng)用、生物學(xué)、布朗運(yùn)動(dòng)、公共汽車系統(tǒng)、化工、化學(xué)、密碼、氣候?qū)W、氣象學(xué)和太陽能利用、通信、計(jì)算機(jī)裝置、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、相關(guān)作用、結(jié)晶學(xué)、劑量學(xué)、電子學(xué)、能量、平均信息量、發(fā)酵、金融、火力科學(xué)、漁業(yè)、林業(yè)、打獵、衛(wèi)生系統(tǒng)、放牧管理、全息照相術(shù)、信息理論、保險(xiǎn)、發(fā)明管理和政策、灌溉、就業(yè)、排隊(duì)、維修、管理、計(jì)劃和決策、生產(chǎn)和分配制度、醫(yī)學(xué)課程、醫(yī)藥、微型計(jì)算機(jī)、遷徒、采礦、模型制造、分子學(xué)、蒙特卡羅方法、自然資源計(jì)劃、航海、核物理學(xué)、光學(xué)、視力測定、紙張和紙漿、紡織、寄生物學(xué)、藥物動(dòng)力學(xué)、攝影學(xué)、警察巡邏學(xué)、政治與選舉、多能濕度表、人口、人口生態(tài)與野生生物管理、動(dòng)力系統(tǒng)與機(jī)械、精神病學(xué)、隨機(jī)數(shù)字、隨機(jī)數(shù)與心理研究、隨機(jī)數(shù)發(fā)生、可靠性、機(jī)器人和自動(dòng)化、科學(xué)發(fā)現(xiàn)、社會體制和公共政策、空間飛行、統(tǒng)計(jì)、交通工程、運(yùn)輸、腫瘤生長、交通工具設(shè)計(jì)等等。1系統(tǒng)仿真綜述秦始皇兵馬俑仿真1系統(tǒng)仿真綜述國內(nèi)外現(xiàn)狀計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是由系統(tǒng)工程、現(xiàn)代數(shù)學(xué)方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的新興學(xué)科?？茖W(xué)研究途徑理論推導(dǎo)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、仿真模擬美國國家關(guān)鍵技術(shù)中被列為第16項(xiàng)武器和戰(zhàn)場的仿真與國防有關(guān)項(xiàng)目我國也得到應(yīng)用1系統(tǒng)仿真綜述仿真計(jì)算機(jī)銀河仿真I型計(jì)算機(jī)銀河仿真II型計(jì)算機(jī)銀河實(shí)時(shí)仿真工作站通用超級小型仿真機(jī)1系統(tǒng)仿真綜述仿真軟件專用仿真計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)一般仿真軟件1系統(tǒng)仿真綜述仿真的實(shí)現(xiàn)步驟問題的提出模型的建立數(shù)據(jù)需求模型轉(zhuǎn)換論證和計(jì)劃實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果修改和完善模型實(shí)施和文檔系統(tǒng)維護(hù)1系統(tǒng)仿真綜述仿真系統(tǒng)的作用和意義(1)在方案設(shè)計(jì)階段①通過作戰(zhàn)運(yùn)用研究，評定戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)的合理性；②論證戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)的可行性；③確定各分系統(tǒng)最佳指標(biāo)并研究這些指標(biāo)的協(xié)調(diào)性、可行性；④制導(dǎo)系統(tǒng)各模塊功能的確定，作戰(zhàn)體制研究，作戰(zhàn)軟件編制等⑤控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；⑧檢驗(yàn)各種抗干擾措施的有效性；⑦確定指控系統(tǒng)總體指標(biāo)和方案；⑧全系統(tǒng)功能仿真。1系統(tǒng)仿真綜述仿真系統(tǒng)的作用和意義(2)在武器研制階段①進(jìn)行制導(dǎo)系統(tǒng)和指揮系統(tǒng)的性能仿真，以檢查各分系統(tǒng)實(shí)際性能是否協(xié)調(diào)，能否滿足系統(tǒng)指標(biāo)要求并確定各分系統(tǒng)允許公差范圍；②為各種飛行試驗(yàn)作事先難備及結(jié)果分析；查找出現(xiàn)故障的原因，為系統(tǒng)改進(jìn)提供依據(jù)；⑦進(jìn)行作戰(zhàn)配合仿真、判斷引信啟動(dòng)和殺傷物質(zhì)動(dòng)態(tài)飛散區(qū)的配合效果，計(jì)算武器殺傷效率；④進(jìn)行系統(tǒng)軟件的開發(fā)，解決各分系統(tǒng)硬、軟件的功能協(xié)調(diào)，優(yōu)化系統(tǒng)軟件；⑤利用打靶測量結(jié)果進(jìn)行辨識、校驗(yàn)?zāi)Ｐ?；通過仿真與靶場試驗(yàn)結(jié)合，設(shè)計(jì)最佳靶場試驗(yàn)方案，以提高經(jīng)濟(jì)效益。1系統(tǒng)仿真綜述仿真系統(tǒng)的作用和意義(3)在武器定型階段①進(jìn)行全系統(tǒng)仿真，結(jié)合打靶確定武器系統(tǒng)在作戰(zhàn)空域內(nèi)的精度及殺傷概率②提供作戰(zhàn)軟件；③研究定型過程出現(xiàn)的問題并加以解決；④與靶場試驗(yàn)結(jié)合對武器系統(tǒng)性能作出鑒定。1系統(tǒng)仿真綜述仿真系統(tǒng)的