第一章控制系統(tǒng)緒論

1、大學(xué)名稱或?；沾髮W(xué)名稱或?；誛WW.SOPPT.CN控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真Control System Design and SimulationQQ: 10600219辦公室：新校區(qū)機(jī)電樓辦公室：新校區(qū)機(jī)電樓A 511A 511Email:daiyu_主講人：戴主講人：戴 瑜瑜*大學(xué)大學(xué)WWW.SOPPT.CN總學(xué)時(shí)總學(xué)時(shí) 24、講授學(xué)時(shí)、講授學(xué)時(shí) 24、課程學(xué)分、課程學(xué)分1.5；主要教材：主要教材：控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)MATLAB仿真與設(shè)計(jì)仿真與設(shè)計(jì) 楊佳等編著，清華大學(xué)出版社，楊佳等編著，清華大學(xué)出版社，2012參考書(shū)籍：參考書(shū)籍：計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與CAD基于基于

2、MATLAB的控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng) 李國(guó)勇李國(guó)勇 主編，電子工業(yè)出版社，主編，電子工業(yè)出版社，2012MATLAB控制系統(tǒng)仿真與設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)仿真與設(shè)計(jì)趙景波編著，趙景波編著， 機(jī)械工業(yè)出版社，機(jī)械工業(yè)出版社，2010控制系統(tǒng)仿真與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)仿真與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)薛定宇著，機(jī)械工業(yè)出版社，薛定宇著，機(jī)械工業(yè)出版社，2009上課時(shí)間上課時(shí)間 ：1-6周周 評(píng)分細(xì)則：考試評(píng)分細(xì)則：考試 70%，平時(shí)，平時(shí) 30% 教 學(xué) 安 排 考試方式：考試方式：筆試筆試*大學(xué)大學(xué)WWW.SOPPT.CN課 程 安 排 緒緒 論論1控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件2 控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助

3、分析控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助分析3控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)與仿真實(shí)例控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)與仿真實(shí)例5 控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)4*大學(xué)大學(xué)WWW.SOPPT.CN 緒緒 論論1控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī) 輔助設(shè)計(jì)軟件輔助設(shè)計(jì)軟件2課 程 安 排控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)概述控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)概述計(jì)算機(jī)仿真概念及其實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)仿真概念及其實(shí)現(xiàn)MATLAB程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)：程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、語(yǔ)句結(jié)構(gòu)、基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、語(yǔ)句結(jié)構(gòu)、基本控制流程結(jié)構(gòu)、控制流程結(jié)構(gòu)、M函數(shù)設(shè)計(jì)、函數(shù)設(shè)計(jì)、圖形可視化等圖形可視化等SIMULINK動(dòng)態(tài)仿真：動(dòng)態(tài)仿真：建?；A(chǔ)知識(shí)、建模與仿真、建模基礎(chǔ)知識(shí)、建模與仿真、子系統(tǒng)

4、與模塊封裝、函數(shù)編寫(xiě)子系統(tǒng)與模塊封裝、函數(shù)編寫(xiě)及其應(yīng)用等及其應(yīng)用等*大學(xué)大學(xué)WWW.SOPPT.CN 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助分析計(jì)算機(jī)輔助分析3課 程 安 排控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型線性系統(tǒng)時(shí)域分析線性系統(tǒng)時(shí)域分析線性系統(tǒng)頻率分析線性系統(tǒng)頻率分析線性系統(tǒng)穩(wěn)定性分析線性系統(tǒng)穩(wěn)定性分析*大學(xué)大學(xué)WWW.SOPPT.CN 控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)輔助設(shè)計(jì)4課 程 安 排基于傳遞函數(shù)的控制器設(shè)計(jì)基于傳遞函數(shù)的控制器設(shè)計(jì)基于狀態(tài)空間模型的控制器設(shè)計(jì)基于狀態(tài)空間模型的控制器設(shè)計(jì)PID控制器設(shè)計(jì)控制器設(shè)計(jì)最優(yōu)控制器設(shè)計(jì)最優(yōu)控制器設(shè)計(jì)模糊控制器設(shè)計(jì)模糊控制器設(shè)計(jì)*大學(xué)大學(xué)WWW.SOP

5、PT.CN控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)與仿真實(shí)例與仿真實(shí)例5課 程 安 排汽車運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)汽車運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)直流電動(dòng)機(jī)以閉環(huán)拖動(dòng)系統(tǒng)的直流電動(dòng)機(jī)以閉環(huán)拖動(dòng)系統(tǒng)的建模與仿真建模與仿真半實(shí)物仿真系統(tǒng)及其應(yīng)用半實(shí)物仿真系統(tǒng)及其應(yīng)用*大學(xué)大學(xué)WWW.SOPPT.CN課 程 寄 語(yǔ)開(kāi)設(shè)這門(mén)課的目的以及學(xué)習(xí)這門(mén)課的重要性： 怎樣學(xué)好這門(mén)課： *大學(xué)大學(xué)WWW.SOPPT.CN第一章 緒 論控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)概述控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)概述計(jì)算機(jī)仿真概念及其實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)仿真概念及其實(shí)現(xiàn)*大學(xué)大學(xué)WWW.SOPPT.CN基本概念 仿真仿真為了對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行分析研究，構(gòu)建實(shí)際系統(tǒng)的物理模型或數(shù)學(xué)模型，

6、然后在模型上進(jìn)行試驗(yàn)，將試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)用到實(shí)際系統(tǒng)中，這一過(guò)程就稱為仿真。根據(jù)給定的系統(tǒng)性能指標(biāo)的要求，借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)?？刂葡到y(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CS-CAD）*大學(xué)大學(xué)WWW.SOPPT.CN1.1 控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)概述CS-CADCS-CAD發(fā)展綜述發(fā)展綜述 早期的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以由紙筆等工具容易地計(jì)算出來(lái)，如 Ziegler 與 Nichols 于1942年提出的 PID 經(jīng)驗(yàn)公式就可以十分容易地設(shè)計(jì)出來(lái)。 隨著控制理論的迅速發(fā)展，光利用紙筆以及計(jì)算器等簡(jiǎn)單的運(yùn)算工具難以達(dá)到預(yù)期的效果，加之在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域取得了迅速的發(fā)展，于是很自然地出現(xiàn)了控制系統(tǒng)

7、的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 方法（Computer-aided control system design, CACSD）。從事控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析的人員常常會(huì)面臨巨大瑣碎的計(jì)算量，如果能借助計(jì)算機(jī)本身強(qiáng)大的計(jì)算和繪圖功能，以及系統(tǒng)仿真的軟件平臺(tái)，可大大提高系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的效率。*大學(xué)大學(xué)WWW.SOPPT.CN1.1 控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)概述CS-CADCS-CAD發(fā)展綜述發(fā)展綜述 控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展目前已達(dá)到了相當(dāng)高的水平，并一直受到控制界的普遍重視。n 早在1982年12 月和1984 年12 月，控制系統(tǒng)領(lǐng)域在國(guó)際上最權(quán)威的IEEE控制系統(tǒng)學(xué)會(huì)的控制系統(tǒng)雜志(Control Sys

8、tems Magazine)和IEEE學(xué)會(huì)的科研報(bào)告集(Proceedings of IEEE)分別第一次出版了關(guān)于CACSD的?？?；n 近三十年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，各類CACSD 軟件頻繁出現(xiàn)且種類繁多，MATLAB 語(yǔ)言出現(xiàn)以來(lái)，就深受控制領(lǐng)域?qū)W生和研究者的歡迎，已經(jīng)成為控制界最流行、最有影響的通用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，成為控制界學(xué)者的首選。*大學(xué)大學(xué)WWW.SOPPT.CN1.1 控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)概述CSCADCSCAD發(fā)展綜述發(fā)展綜述 CSCAD是目前對(duì)復(fù)雜控制系統(tǒng)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)的重要方法和手段。在進(jìn)行控制系統(tǒng)的分析與綜合的過(guò)程中，除了要進(jìn)行理論分析外，還要對(duì)系統(tǒng)的特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研

9、究，研究系統(tǒng)的固有的動(dòng)態(tài)特性，驗(yàn)算設(shè)計(jì)的控制器能否達(dá)到預(yù)期的性能指標(biāo)，這個(gè)過(guò)程是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)修改設(shè)計(jì)再實(shí)驗(yàn)的過(guò)程。 *大學(xué)大學(xué)WWW.SOPPT.CN 顯然，控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真之間有著密不可分的關(guān)系，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段進(jìn)行的計(jì)算機(jī)仿真實(shí)際就是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工作的一部分。 控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真就是以控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，借助計(jì)算機(jī)對(duì)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。這一過(guò)程包括： 建立數(shù)學(xué)模型； 根據(jù)性能指標(biāo)和控制算法編程求解控制器參數(shù)； 對(duì)系統(tǒng)校正前后進(jìn)行仿真，并驗(yàn)證控制器的實(shí)際控制效果； 修改控制器參數(shù)或結(jié)構(gòu)，直到仿真結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求。1.1 控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)概述CSC

10、ADCSCAD仿真仿真*大學(xué)大學(xué)WWW.SOPPT.CN1.2 計(jì)算機(jī)仿真概念及其實(shí)現(xiàn)特點(diǎn)特點(diǎn)： 整體性：系統(tǒng)由許多要素組成，各個(gè)組成部分是不可分割的。 相關(guān)性：系統(tǒng)內(nèi)部各要素之間相互以一定規(guī)律聯(lián)系著。 層次性：系統(tǒng)可以分解為一系列的子系統(tǒng)，并存在一定的層次結(jié)構(gòu)。 目的性：系統(tǒng)具有某種目的，要達(dá)到既定的目的，系統(tǒng)必須具有 一定的功能（如控制、調(diào)節(jié)和管理的功能）。所謂“系統(tǒng)”是指相互聯(lián)系又相互作用著的對(duì)象的有機(jī)組合。該組合體可以完成某項(xiàng)任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)某個(gè)預(yù)定的目標(biāo)。系統(tǒng)系統(tǒng)*大學(xué)大學(xué)WWW.SOPPT.CN1.2 計(jì)算機(jī)仿真概念及其實(shí)現(xiàn)分類：根據(jù)系統(tǒng)物理特征，可分為兩大類：分類：根據(jù)系統(tǒng)物理特征，可

11、分為兩大類： 工程系統(tǒng)：如機(jī)械、電氣、化工、熱力等； 非工程系統(tǒng)：如經(jīng)濟(jì)、交通、管理、生態(tài)等。系統(tǒng)系統(tǒng)三要素：實(shí)體、屬性、活動(dòng)三要素：實(shí)體、屬性、活動(dòng) 實(shí)體：組成系統(tǒng)的具體對(duì)象； 屬性：實(shí)體的特性； 活動(dòng)：對(duì)象隨時(shí)間推移而發(fā)生的狀態(tài)變化。*大學(xué)大學(xué)WWW.SOPPT.CN1.2 計(jì)算機(jī)仿真概念及其實(shí)現(xiàn)分類：分類： 物理模型：根據(jù)相似原理把實(shí)際系統(tǒng)加以縮小或放大的復(fù)制品， 如飛機(jī)模型放在與氣流場(chǎng)相似的風(fēng)洞中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究； 數(shù)學(xué)模型：用數(shù)學(xué)的形式對(duì)一個(gè)系統(tǒng)的行為、特征等進(jìn)行描述， 保持了模型與原型之間信息傳遞規(guī)律的相似。 混合模型：物理數(shù)學(xué)模型，把數(shù)學(xué)仿真、物理仿真和實(shí)體結(jié)合起來(lái)， 將系統(tǒng)的一部分

12、描述成數(shù)學(xué)模型，放入計(jì)算機(jī)，其余部分則構(gòu)建物理模型 或直接采用實(shí)體，組成一個(gè)復(fù)雜的仿真系統(tǒng)，這種在仿真環(huán)節(jié)中有部分 實(shí)物介入的混合仿真也稱為半實(shí)物仿真或半物理仿真。對(duì)所要研究的系統(tǒng)在某些特定方面（如特征和變化規(guī)律）的 抽象，它通常是真實(shí)系統(tǒng)的一種簡(jiǎn)化。模型模型*大學(xué)大學(xué)WWW.SOPPT.CN1.2 計(jì)算機(jī)仿真概念及其實(shí)現(xiàn)根據(jù)模型種類不同，系統(tǒng)仿真可分為三種：根據(jù)模型種類不同，系統(tǒng)仿真可分為三種： 物理仿真：構(gòu)建物理模型，并在物理模型上進(jìn)行試驗(yàn)。 優(yōu)點(diǎn)：直觀、形象；缺點(diǎn)：周期長(zhǎng)、投資高、結(jié)構(gòu)難以更改。 數(shù)學(xué)仿真：在計(jì)算機(jī)上對(duì)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行試驗(yàn)，又稱計(jì)算機(jī)仿真。 優(yōu)點(diǎn)：經(jīng)濟(jì)、方便、靈活性大。

13、 混合仿真：將數(shù)學(xué)模型與物理模型或?qū)嵨锫?lián)合在一起進(jìn)行試驗(yàn)，即將系統(tǒng)的一部分描述成數(shù)學(xué)模型，采用計(jì)算機(jī)表達(dá)，而其余部分則構(gòu)建其物理模型或直接采用實(shí)物，組成一個(gè)復(fù)雜的仿真系統(tǒng)。這種在計(jì)算機(jī)仿真環(huán)節(jié)中有部分實(shí)物介入的混合仿真也稱為半實(shí)物仿真或半物理仿真。為了對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行分析研究，構(gòu)建實(shí)際系統(tǒng)的物理模型或數(shù)學(xué)模型，然后在模型上進(jìn)行試驗(yàn)，將試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)用到實(shí)際系統(tǒng)中，這一過(guò)程就稱為“仿真”。仿真仿真*大學(xué)大學(xué)WWW.SOPPT.CN1.2 計(jì)算機(jī)仿真概念及其實(shí)現(xiàn)根據(jù)系統(tǒng)特征不同，可分為兩類：根據(jù)系統(tǒng)特征不同，可分為兩類： 連續(xù)系統(tǒng)仿真：可對(duì)系統(tǒng)建立用微分方程或差分方程等描述的數(shù) 學(xué)模型，并放入計(jì)算機(jī)進(jìn)行

14、試驗(yàn)； 離散事件系統(tǒng)仿真：面對(duì)的是由某種隨機(jī)事件驅(qū)動(dòng)引發(fā)狀態(tài)變化 的系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型（非數(shù)學(xué)方程式描述，通常用流程圖或網(wǎng)絡(luò)圖 描述），并放入計(jì)算機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)。仿真仿真*大學(xué)大學(xué)WWW.SOPPT.CN1.2 計(jì)算機(jī)仿真概念及其實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)仿真過(guò)程計(jì)算機(jī)仿真過(guò)程實(shí)際系統(tǒng)實(shí)際系統(tǒng)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型建立仿真模型建立仿真模型建立仿真程序設(shè)計(jì)與編寫(xiě)仿真程序設(shè)計(jì)與編寫(xiě)仿真試驗(yàn)仿真試驗(yàn)仿真結(jié)果分析仿真結(jié)果分析修改程序修改程序修改模型修改模型修改方案修改方案結(jié)果滿足結(jié)果滿足 要求否？要求否？YN程序問(wèn)題？程序問(wèn)題？YN方案問(wèn)題？方案問(wèn)題？Y1、明確系統(tǒng)，確定需要、明確系統(tǒng)，確定需要仿真的問(wèn)題；仿真的問(wèn)題

15、；2、建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，、建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，如微分方程組；如微分方程組；3、設(shè)計(jì)算法，使數(shù)學(xué)模、設(shè)計(jì)算法，使數(shù)學(xué)模型能為計(jì)算機(jī)所接受，型能為計(jì)算機(jī)所接受，能在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行；能在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行；4、算法語(yǔ)言加以描述，、算法語(yǔ)言加以描述，即編寫(xiě)程序，如即編寫(xiě)程序，如Basic、Fortran、C、Matlab等；等；5、運(yùn)行仿真程序，、運(yùn)行仿真程序，設(shè)置不同的初始條件或設(shè)置不同的初始條件或參數(shù)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行反復(fù)參數(shù)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行反復(fù)研究與分析；研究與分析；6、得到系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)；、得到系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)；7、驗(yàn)證仿真結(jié)果與實(shí)際、驗(yàn)證仿真結(jié)果與實(shí)際系統(tǒng)是否一致。系統(tǒng)是否一致。 根據(jù)仿真目根據(jù)仿真目的確定方案的

16、確定方案仿真結(jié)束仿真結(jié)束模型問(wèn)題？模型問(wèn)題？NY*大學(xué)大學(xué)WWW.SOPPT.CN計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展1.2 計(jì)算機(jī)仿真概念及其實(shí)現(xiàn)20世紀(jì)世紀(jì)40年代：年代：出現(xiàn)模擬計(jì)算機(jī)，用于設(shè)計(jì)飛機(jī)的出現(xiàn)模擬計(jì)算機(jī)，用于設(shè)計(jì)飛機(jī)的專用計(jì)算機(jī)；專用計(jì)算機(jī)；20世紀(jì)世紀(jì)50年代：年代：出現(xiàn)通用模擬計(jì)算機(jī)；出現(xiàn)通用模擬計(jì)算機(jī)；20世紀(jì)世紀(jì)50年代末：年代末：數(shù)字計(jì)算機(jī)發(fā)展迅速，數(shù)字計(jì)算機(jī)發(fā)展迅速，1958年出年出現(xiàn)了第一臺(tái)專用的模擬現(xiàn)了第一臺(tái)專用的模擬/數(shù)字混合計(jì)算機(jī)，用來(lái)解數(shù)字混合計(jì)算機(jī)，用來(lái)解決導(dǎo)彈軌跡計(jì)算問(wèn)題；決導(dǎo)彈軌跡計(jì)算問(wèn)題；20世紀(jì)世紀(jì)60年代，年代，出現(xiàn)了混合計(jì)算機(jī)商品；出現(xiàn)

17、了混合計(jì)算機(jī)商品；近年來(lái)，近年來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展，數(shù)字計(jì)算機(jī)仿真技計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展，數(shù)字計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)得到普及。術(shù)得到普及。*大學(xué)大學(xué)WWW.SOPPT.CN計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展1.2 計(jì)算機(jī)仿真概念及其實(shí)現(xiàn)通用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言：通用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言：20世紀(jì)世紀(jì)60年代的年代的Fortran、Ada、C等語(yǔ)言；等語(yǔ)言；初級(jí)仿真語(yǔ)言階段：初級(jí)仿真語(yǔ)言階段：20世紀(jì)世紀(jì)50年代：年代：出現(xiàn)通用模擬計(jì)算機(jī)；出現(xiàn)通用模擬計(jì)算機(jī)；20世紀(jì)世紀(jì)50年代末：年代末：1060-1970年代，面向框圖的年代，面向框圖的MIDAS，面向大型，面向大型聯(lián)系系統(tǒng)仿真規(guī)范的聯(lián)系系統(tǒng)仿真規(guī)范的CSSL

18、、CSMP，基于微分方程模型的，基于微分方程模型的DYNAMO，基于離散事件的，基于離散事件的HMLIB、CSL，面向過(guò)程仿真系統(tǒng)，面向過(guò)程仿真系統(tǒng)GPSS等；等；高級(jí)仿真語(yǔ)言階段：高級(jí)仿真語(yǔ)言階段：1970-1980年代，商用連續(xù)系統(tǒng)仿真語(yǔ)言年代，商用連續(xù)系統(tǒng)仿真語(yǔ)言SSLV，離散事件系統(tǒng)仿真語(yǔ)言離散事件系統(tǒng)仿真語(yǔ)言GPSSIV、SIMCRIP、SLAM等；等；一體化建模與仿真環(huán)境軟件：一體化建模與仿真環(huán)境軟件：控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)仿真軟件控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)仿真軟件MATLAB，機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件，機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件ADAMS、RecurDyn等。等。*大學(xué)大學(xué)WWW.

19、SOPPT.CN計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展1.2 計(jì)算機(jī)仿真概念及其實(shí)現(xiàn)硬件方面：硬件方面：基于多基于多CPU并行處理技術(shù)的全數(shù)字仿真系統(tǒng)，并行處理技術(shù)的全數(shù)字仿真系統(tǒng)，有效提高有效提高系統(tǒng)仿真速度，系統(tǒng)仿真速度，“實(shí)時(shí)性實(shí)時(shí)性” ；基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的分布式數(shù)字仿真系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的分布式數(shù)字仿真系統(tǒng)廣泛應(yīng)用。廣泛應(yīng)用。軟件應(yīng)用方面：軟件應(yīng)用方面：各種專家系統(tǒng)與智能化技術(shù)將更深入應(yīng)用于仿真軟各種專家系統(tǒng)與智能化技術(shù)將更深入應(yīng)用于仿真軟件開(kāi)發(fā)中，在人機(jī)界面、結(jié)果輸出、綜合評(píng)判等方面達(dá)到更理想境件開(kāi)發(fā)中，在人機(jī)界面、結(jié)果輸出、綜合評(píng)判等方面達(dá)到更理想境界；界；虛擬技術(shù)的不斷完善，虛擬技術(shù)

20、的不斷完善，虛擬技術(shù)是一種綜合了計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、虛擬技術(shù)是一種綜合了計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)、顯示技術(shù)和仿真技術(shù)等多學(xué)科發(fā)展的高多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)、顯示技術(shù)和仿真技術(shù)等多學(xué)科發(fā)展的高新技術(shù)，采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，置身于模擬系統(tǒng)中就如同身在真實(shí)環(huán)新技術(shù)，采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，置身于模擬系統(tǒng)中就如同身在真實(shí)環(huán)境中一樣，達(dá)到最佳效果。境中一樣，達(dá)到最佳效果。*大學(xué)大學(xué)WWW.SOPPT.CN計(jì)算機(jī)仿真的意義計(jì)算機(jī)仿真的意義1.2 計(jì)算機(jī)仿真概念及其實(shí)現(xiàn)1安全性安全性考慮一直是采用仿真技術(shù)的最主要原因。安全性考慮一直是采用仿真技術(shù)的最主要原因。對(duì)于某些系統(tǒng)，如載人宇宙飛行器、載人潛水器、核電

21、站等，直接試驗(yàn)往往是危險(xiǎn)和不允許的，因此必須首先在模型上進(jìn)行試驗(yàn)。所以，航空、航天、武器系統(tǒng)是仿真技術(shù)應(yīng)用的最主要領(lǐng)域，一直到現(xiàn)在仍然占有很大的比重。2經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性考慮是采用仿真技術(shù)的十分重要的原因。經(jīng)濟(jì)性考慮是采用仿真技術(shù)的十分重要的原因。對(duì)一個(gè)大型系統(tǒng)進(jìn)行研究，采用物理模型或直接在實(shí)物上試驗(yàn)，成本十分昂貴。以空間技術(shù)為例，單次飛行的成本約為104108美元，采用數(shù)字計(jì)算機(jī)仿真的方法，僅需實(shí)際飛行成本的1/101/5 ，而且設(shè)備可以重復(fù)使用?？梢哉f(shuō)，幾乎所有的大型發(fā)展項(xiàng)目，都十分重視仿真技術(shù)的應(yīng)用，這是因?yàn)檫@些項(xiàng)目投資很大，有相當(dāng)?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)，而仿真技術(shù)的應(yīng)用可以減小風(fēng)險(xiǎn)。*大學(xué)大學(xué)WWW.SOP

22、PT.CN計(jì)算機(jī)仿真的意義計(jì)算機(jī)仿真的意義1.2 計(jì)算機(jī)仿真概念及其實(shí)現(xiàn)3快捷性提高設(shè)計(jì)效率、縮短開(kāi)發(fā)周期。4預(yù)測(cè)性在非工程系統(tǒng)中（如社會(huì)、管理、經(jīng)濟(jì)等系統(tǒng)），由于其規(guī)模及復(fù)雜程度巨大，直接實(shí)驗(yàn)幾乎不可能。利用仿真則可預(yù)測(cè)系統(tǒng)的特性和外作用的影響，從而研究控制的策略，可以獲得對(duì)系統(tǒng)的某種超前認(rèn)識(shí)。*大學(xué)大學(xué)WWW.SOPPT.CN計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用：系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用：系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)1.2 計(jì)算機(jī)仿真概念及其實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中利用仿真技術(shù)可以利用仿真技術(shù)可以幫助設(shè)計(jì)人員實(shí)現(xiàn)幫助設(shè)計(jì)人員實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的最優(yōu)化設(shè)計(jì)新系統(tǒng)未建立之前新系統(tǒng)未建立之前運(yùn)用系統(tǒng)仿

23、真技術(shù)運(yùn)用系統(tǒng)仿真技術(shù)可以論證系統(tǒng)及其可以論證系統(tǒng)及其可行性，為準(zhǔn)確進(jìn)行可行性，為準(zhǔn)確進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)打下系統(tǒng)設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。利用仿真技術(shù)可以利用仿真技術(shù)可以分析系統(tǒng)工作分析系統(tǒng)工作的狀況，的狀況，選擇最佳運(yùn)行參數(shù)選擇最佳運(yùn)行參數(shù)系統(tǒng)建成后系統(tǒng)建成后*大學(xué)大學(xué)WWW.SOPPT.CN世界上首架以無(wú)圖方式研發(fā)及制造的飛機(jī)，其設(shè)計(jì)、世界上首架以無(wú)圖方式研發(fā)及制造的飛機(jī)，其設(shè)計(jì)、裝配、性能評(píng)價(jià)及分析就是采用了虛擬樣機(jī)仿真技裝配、性能評(píng)價(jià)及分析就是采用了虛擬樣機(jī)仿真技術(shù)。這不但使研發(fā)周期大大縮短、研發(fā)成本顯著降術(shù)。這不但使研發(fā)周期大大縮短、研發(fā)成本顯著降低，而且確保了最終產(chǎn)品一次接裝成功。低，而且確保了最終產(chǎn)品一次接裝成功。利用虛擬利用虛擬樣機(jī)仿真技術(shù)研究樣機(jī)仿真技術(shù)研究宇宙飛船在不同階