1、第三部分前言一、动态系统的计算机仿真1、系统与模型(1)系统系统只指具有某些特定功能、相互联系、相互作用的元素的 集合 。这里的系统是指广义上的系统，泛指自然界的一切现象与过程，例如工程系统如控制系统、通讯系统等，非工程系统如股市系统、交通系统、生物系统等。(2)系统模型系统模型是对实际系统的一种抽象，是对系统本质（或是系统的某种特性）的一种描述。模型具有与系统相似的特性。好的模型能够反映实际系统的 主要特征和运动规律 。模型可以分为 实体模型和数学模型 。实体模型又称物理效应模型，是根据系统之间的相似性而建立起来的物理模型，如建筑模型等。数学模型包括 原始系统数学模型 和 仿真系统数学模型
2、。 原始系统数学模型 是对系统的原始数学描述。 仿真系统数学模型是一种适合于在计算机上演算的模型，主要是指根据计算机的运算特点、仿真方式、计算方法、精度要求将原始系统数学模型转换为计算机程序。静态系统模型 动态系统模型代数方程连续系统模型 离散系统模型集中参数 分布参数差分方程微分方程 偏微分方程2、计算机仿真(1)仿真的概念仿真是以相似性原理、控制论、信息技术及相关领域的有关知识为基础，以计算机和各种专用物理设备为工具，借助 系统模型 对真实系统进行 试验 的一门综合性技术。(2)仿真分类a: 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。早期的仿真大多属于这一
3、类优点：直观，形象，至今仍然广泛应用。缺点：投资巨大、周期长，难于改变参数，灵活性差。b: 数学仿真 ： 是用数学语言去描述一个系统，并编制程序在计算机上对实际系统进行研究的过程。优点 : 灵活性高，便于改变系统结构和参数，效率高（可以 在很短时间内完成实际系统很长时间的动态演变过程 )重复性好。缺点 : 对某些复杂系统可能很难用数学模型来表达，或者难以 建立其精确模型 ,或者由于数学模型过于复杂而难以求解C: 半实物仿真： 又称 数学物理仿真 或者混合仿真。为了提高仿真的可信度或者针对一些难以建模的实体，在系统研究中往往把数学模型、物理模型和实体结合起来组成一个复杂的仿真系统，这种在仿真环节
4、中存在实体的仿真称为半物理仿真或者半物理仿真，如飞机半实物仿真等。(3) 计算机仿真计算机仿真是在研究系统过程中根据相似性原理，利用计算机来逼真模拟研究系统。研究对象可以是实际的系统，也可以是设想中的系统。在没有计算机以前，仿真都是利用实物或者它的物理模型来进行研究的，即物理仿真。物理仿真的优点是直接、形象、可信，缺点是模型受限、易破坏、难以重用。 计算机仿真可以用于研制产品或设计系统的全过程，包括方案论证、技术指标确定、设计分析、故障处理等各个阶段。 如训练飞行员、宇航员的方针工作台和仿真机舱等。二、仿真的三要素计算机仿真的三个基本 要素 是 系统、模型和计算机 ，联系着它们的三项基本 活动
5、 是 模型建立、仿真模型建立（又称二次建模）和仿真试验。数学仿真采用数学模型，用数学语言对系统的特性进行描述，其工作过程是： 建立系统的数学模型； 建立系统仿真模型，即设计算法，并转化为计算机程序，使系统的数学模型能为计算机所接受并能在计算机上运行 运行仿真模型，进行仿真试验，再根据仿真试验的结果进一步修正系统的数学模型和仿真模型。主要内容 SIMILINK与建模仿真 模块的基本操作 运行仿真 基本模块介绍 连续系统 子系统及其封装技术10.1 SIMULINK与建模仿真10.1.1 SIMULINK1. SIMULINK是 MATLAB软件的扩展，它是实现动态系统建模和仿真的一个软件包，它与
6、 MATLAB语言的主要区别在于，其与用户交互接口是基于 Windows的模型化图形输入，其结果是使得用户可以把更多的精力投入到系统模型的构建，而非语言的编程上。2.所谓模型化图形输入是指 SIMULINK提供了一些按功能分类的基本的系统模块，用户只需要知道这些模块的输入输出及模块的功能，而不必考察模块内部是如何实现的，通过对这些基本模块的调用，再将它们连接起来就可以构成所需要的系统模型（以 .mdl文件进行存取），进而进行仿真与分析。10.1.2 SIMULNK应用领域1. 通讯与卫星系统 ；2. 航空航天系统 ；3. 生物系统；4. 船舶系统 ；5. 汽车系统 ；6. 金融系统；7. 控制系统 。
