计算机仿真1.ppt

计算机仿真计算机仿真是利用计算机对一个实际系统的结构和行为进行动态演示，以评价或预测该系统的行为效果。它是解决较复杂的实际问题的一条有效途径。

计算机仿真在航空、机电、冶金等工业部门及社会经济、交通运输、生态系统等方面有着广泛的应用，已成为分析、研究和设计各种系统的重要手段。二.为什么要进行计算机仿真4)在实际系统上做实验时，很难保证每次操作的条件相同，因而对实验结果的好坏很难作出正确的判断。

5)在实际系统上做实验可能会花费很长的时间，费用太高或者有危险，使得实验不易进行。

6)有些系统一旦建立起来之后就无法复原。例如要投资建立一个大型企业，要分析它建成之后的经济效益和社会效益，不能用建立起来试试看的办法，因为建成后就无法回到原来的状态了。1)难以用数学公式描述的系统，或者没有求解的有效数学方法；
2)虽然可以用解析方法解决问题，但数学的分析与计算过于复杂，这时计算机仿真可能提供简单可行的求解方法；
3)希望能在较短的时间内观察到系统发展的全过程，以估计参数对系统行为的影响；
4)难以在实际环境中进行实验和观察时，计算机仿真是唯一可行的方法，例如太空飞行的研究；
5)需要对系统或过程进行长期运行的比较，从大量方案中寻找最优方案。1.系统仿真概论3)系统的三要素
实体：系统内的对象，系统的组成元素.实体确定了系
统的构成，也确定了系统边界。
属性：系统内实体的有效特征，它可以是文字型、数
字型或逻辑型.属性也称为描述变量，描述每一
实体的特征。
活动：系统内部发生的任何变化过程。活动定义了系
统内部实体之间的相互作用，从而确定了系统
内部发生的变化过程。4)系统状态

系统的状态是指在某一时间点上，实体及其属性值的集合。

在任意给定的时间，对系统所有实体、属性和活动的情况，都用系统状态加以描述。

随机型活动通常用概率分布加以描述，如电路系统中的噪声、电话系统中通话时间的长短等，属于随机系统。
5)系统类型1.2模型

模型——实际系统本质的抽象与简化

物理模型—采用一定的比例按真实系统的“样子”制作

数学模型—用数学表达式形式来描述系统的内在规律

系统模型水平—模型描述的详细程度
物理仿真：在没有计算机以前，仿真都是利用实物或者它的模型来进行研究的，又称物理仿真。
优点：直接、形象、易信．
缺点：模型受限、易破坏、难以重用。
数学仿真：对实际系统进行抽象，并将其特性用数
学关系加以描述而得到系统的数学模型，对数学模型进行实验的过程称为数学仿真。
优点：方便、灵活、经济
缺点：受限于系统建模技术，即系统数学模型不易建立。
计算机技术的发展为数学仿真创造了环境。计算机仿真
在研究系统过程中，根据相似原理，利用计算机来逼真模仿研究对象。研究对象可以是真实的系统，也可以是设想中的系统。
计算机仿真是将研究对象进行数学描述，建模编程，且在计算机中运行实现．它不怕破坏、易修改、可重用。
计算机仿真可以用于研制产品或设计系统的全过程中，包括方案论证、技术指标确定、设计分析、生产制造、试验测试、维护训练、故障处理等各个阶段。
仿真算法
􀁺􀁺仿真算法是将系统模型转换成仿真模型的一类算法，在数字仿真模型中起核心和关键作用。

􀁺􀁺􀁺􀁺仿真结束2时间步长法2.2流程图2.3时钟步长法特点

1)仿真时钟以等步长前进；

2)在一个步长内，认为系统的状态不变；

3)时钟每步进一次，就要对系统进行一次全面的考察，即使状态无变化也要扫描。
例1池水含盐问题在这个问题中，系统的状态随时间连续变化，要对这样一个连续系统进行仿真，必需在一系列离散时间点上进行考察，一般取等间隔时间点，设间隔为△t（即仿真时钟步长）。注水速度：6,排水速度：4
每分钟水的体积增加,6－4＝2
注入水的含盐率：0.5,
每分钟向池内注入盐6×0.5＝3
最终含盐率：SF=0.2当前时刻t
水的体积VT
水的含盐量ST
水的含盐率SR
下一时刻t+△t
水的体积:VT+6△t
水的含盐量:ST+3-4×SR×△t
水的含盐率:水的含盐量/水的体积初始化:VT=2000,ST=2,SR=0.001,t=0,△t=1,T=0在这个问题中，系统的状态随时间连续变化，系统离散化后，仿真结果与离散化的时间间隔即仿真时钟步长有关，显然步长越小，结果越精确。但步长越小，计算量越大。
本例中可取△t=5min
△t=1min
△t=0.1min
等进行计算，并与解析结果比较。4)设计格式，输出仿真结果思考

写出MATLAB程序。分别设置
△t=5min，△t=1min，△t=0.1min
比较仿真结果。追击问题的计算机模拟例2库存问题其它已知条件

1)从发出订货单到收到货物隔3天；
2)每辆自行车每天的保管费为0.75元；
3)每辆自行车每天的缺货费为1.8元；
4)每次的订