系统仿真过程.PPT

生产系统建模与仿真 学时：32(上课）8（上机） 考核要求： 平时成绩（作业、出勤）30% 上机（wittness建模与分析）10% 期末考试 70% 课程内容 第一章 概论 第二章 仿真的概率统计基础 第三章 理论模型建模方法 第四章 仿真模型设计与实现 第五章 witness 仿真语言 第六章 仿真结果分析与模型校验 第七章 离散事件系统仿真应用 第一章 概论 1 仿真 系统仿真是20世纪40年代末以来伴随着计算机技术的发展而逐步形成的一门新兴学科。仿真（Simulation）就是通过建立实际系统模型并利用所见模型对实际系统进行实验研究的过程。最初，仿真技术主要用于航空、航天、原子反应堆等价格昂贵、周期长、危险性大、实际系统试验难以实现的少数领域，后来逐步发展到电力、石油、化工、冶金、机械等一些主要工业部门，并进一步扩大到社会系统、经济系统、交通运输系统、生态系统等一些非工程系统领域。可以说，现代系统仿真技术和综合性仿真系统已经成为任何复杂系统，特别是高技术产业不可缺少的分析、研究、设计、评价、决策和训练的重要手段。其应用范围在不断扩大，应用效益也日益显著。 仿真三大要素：系统、模型、试验 图1所示弹道导弹飞行控制系统是一个工程系统的例子。导弹飞行控制系统的根本任务是保证弹道导弹以足够的精度把其战斗部〔即弹头)送到预定的目标区。弹道导弹的飞行控制包括两个方而，一是飞行弹道的控制，即控制导弹的质心运动；二是对飞行姿态进行控制，即控制导弹绕其质心的运动。制导系统能够根据打击目标的要求形成控制导弹沿着预定弹道飞行所箔的指令和控制信号。姿态稳定系统可以使导弹具有飞行的稳定性，是制导系统正常工作的基础。 系统是在不断地运动、发展、变化的。由于组成系统的实体之间相互作用而引起实体属性的变化。使得在不同的时刻，系统中的实体和实体属性都可能会有所不同。这种变化通常用状态的概念来描述。 在任意给定时刻，系统中实体、属性以及活动的信息总和称为系统在该时刻的状态；用于表示系统状态的变量称为状态变量。 系统边界的划分在很大程度上取决于系统研究的目的。例如在商品销售系统中，如果仅考虑商品仓库库存量的变化倩况，那么系统只需包括采购部队仓库以及销售部门即可。但若要研究商品进货与销售的关系时，系统中还要包括市场调查部门，因为商品销售状况及对进货的影响这部分职能是由该部门完成的。 1.2 模型 模型是对相应的真实对象和真实关系中那些有用的和令人感兴趣的特性的抽象，是对系统某些本质方面的描述，它以各种可用的形式提供被研究系统的信息。模型描述可视为是对真实世界中的物体或过程相关信息进行形式化的结果。模型在所研究系统的某一侧面具有与系统相似的数学描述或物理描述。从某种意义上说，模型是系统的代表，同时也是对系统的简化。在简化的同时，模型应足够详细，以便从模型的实验中取得关于实际系统的有效结论。 由实际系统构造出—个模型的任务包括两方面的内容：一是建立模型结构；二是提供数据。在建立模型结构时，要确定系统的边界、鉴别系统的实体、属性和活动。提供数据要求能够使包含在活动中的各个属性之间的关系得以确定。在选择模型结构时，要满足两个前提条件：一是要细化模型研究的目的；二是要了解有关特定的建模目标与系统结构性质之间的关系。 （1）系统模型的结构具有以下一些性质： ①相似性 模型与所研究系统在属性上具有相似的特性和变化规律，这就是真实系统与模型之间具有相似的物理属性或数学描述。 ②简单性 从实用的观点来看，由于在模型的建立过程中，忽略了一些次要因素和某些非可测变量的影响，因此实际的模型已是一个被简化了的近似模型。一般来说，在实用的前提下，模型越简单越好。 ③多面性 对于由许多实体组成的系统来说，由于其研究目的不同，就决定了所要收集的与系统有关的信息也是不同的，所以用来表示系统的模型并不是唯一的。由于不同的分析者所关心的是系统的不同方面，或者由于同一分析者要了解系统的各种变化关系，对同一个系统可以产生相应于不同层次的多种模型。 （2）建立模型时应遵循的基本原则 ①清晰性 一个复杂的系统是由许多子系统组成的，对应的系统模型也是由许多子模型构成的。在子模型之间除了研究目的所必需的信息联系外，相互辐合要尽可能少，结构要尽可能清晰。 ②相关性 模型中应该只包括系统中与研究目的有关的那些信息。例如对一个车间调度系统能力进行仿真研究，只需要考虑运输设备的运输能力，而无需涉及输送设备的颜色。虽然与研究目的无关的信息包含在系统模型中可能不会有很大害处，但是因为它会增加模型的复杂性，从而使得在求解