第三部分simulink基础知识学习.ppt

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资源描述

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 。

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