自动化制造系统概论第六章.ppt

* * 第六章 自动化制造系统的计算机仿真及优化 第一节 计算机仿真的基本概念及意义 现代许多项目，都有一定的规模和复杂度。在进行项目的设计和规划时，往往需要对项目的合理性、经济性等品质加以评价；在项目实际运营前，也希望对项目的实施结果加以预测，以便选择正确、高效的运行策略或提前消除该项目设计中的缺陷，最大限度地提高实际系统的运行水平。采用仿真技术可以省时、省力、省钱地达到上述目的。 仿真就是通过对系统模型的实验去研究一个存在或设计的系统。 根据仿真与实际系统配置的接近程度，将其分为计算机仿真、半物理仿真和全物理仿真。 二、计算机仿真的发展情况 计算机仿真是随着电子计算机的出现而发展起来的。1947年第一台通用电子计算机研制成功，仿真也随之崭露头角。40年代末期和50年代的工作主要是利用电子模拟计算机对连续系统进行仿真，涉及了自动控制、航天等领域。1958年出现了第一台混合仿真计算机并成功地应用于洲际导弹的仿真。70年代以来，已广泛的用于连续系统和离散系统的方针。例如，用于连续系统仿真的欧拉法、龙格库塔法、Adams法等，并出现了用于离散时间系统仿真的通用语言GPSS、ECSL等。 三、计算机仿真的意义 可以替代许多难以开展或无法实现的实验。 可以解决一般理论方法难以求解的大型系统问题。 可以经济快速地比较不同方案以降低投资风险并节省研究开发费用。 可以避免实际试验对生命和财产的危害。 可以缩短实验时间，并不拘泥于时空限制。 四、计算机仿真的特点 1.它是一种在计算机上进行试验的方法，试验所依赖的是由实际系统抽象出来的方针模型。（得到较优解，非最优解） 2.仿真结果的价值和可信度，与仿真模型、仿真方法及输入数据有关。 因此，需要在可信度、真实度与复杂度之间加以权衡。 对于一个实际问题，首选是数学分析法，然后是物理实验法，再然后是仿真方法。 五、自动化制造系统仿真的作用 1.在自动化制造系统的设计、运行等阶段可以起着重要的决策支持作用； 2.在设计阶段，通过仿真可以选择系统的最佳结构和配置方案，以保证系统建成后既可以完成预定的生产任务，又具有很好的经济性、柔性和可靠性； 3.系统建成后，可预测系统在不同调度策略下的性能，从而为系统运行选择较好的调度方案； 4.还可以通过仿真选择合理、高效的作业计划，从而充分发挥自动化制造系统的生产潜力，提高经济效益。 第二节 计算机仿真的基本理论及方法 计算机仿真的一般过程 采用某种方法对真实系统进行抽象，得到系统模型，这一过程成为建模。然后对已建成的模型进行试验研究，这个过程成为仿真实验。最后对仿真结果进行分析，以便对系统的性能进行评估或对建模进行改进。 1.建模 1）收集必要的实际数据，为建模做基础；2）采用文字、公式、图形等对模型的功能、结构、行为和约束进行描述；3）将描述转化为相应的计算机程序（模型）。 2.进行仿真实验 输入必要的数据，在计算机上运行仿真程序，并记录仿真的结果数据。 *