1、名師整理 優(yōu)秀資源合肥工業(yè)大學(xué)2008級研究生考試試卷2008-2009學(xué)年第2學(xué)期課程名稱：系統(tǒng)建模與計(jì)算機(jī)仿真命題教師 陳無畏考試日期2009.06.11學(xué)號研究生姓名成績一、名詞解釋（每小題2分，共10分）1 .物理仿真答：按照真實(shí)系統(tǒng)的物理性質(zhì)構(gòu)造系統(tǒng)的物理模型，并在物理模型上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程稱為物理仿真。物理仿真優(yōu)點(diǎn)是：直觀、形象，也稱為模擬”；物理仿真缺點(diǎn)是：模型改變困難，實(shí)驗(yàn)限制多，投資較大。2 .分布交互仿真分布交互仿真（Distributed Interactive Simulation,簡稱DIS）系統(tǒng)是應(yīng)用仿真理論、 仿真計(jì)算機(jī)（或其他仿真設(shè)備）通信網(wǎng)絡(luò)、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技

2、術(shù)等構(gòu)造的逼真的虛擬戰(zhàn)場環(huán)境，進(jìn)行作戰(zhàn)任務(wù)的演練、指揮員訓(xùn)練、大規(guī)模武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評估等活動(dòng)的先進(jìn)的仿真技術(shù)3 .并行計(jì)算并行計(jì)算（Parallel Computing ）是指同時(shí)使用多種計(jì)算資源解決計(jì)算問題的過程。4 .虛擬現(xiàn)實(shí)答：虛擬現(xiàn)實(shí)是用高科技手段構(gòu)造出來的一種人工環(huán)境，它具有模仿人的視覺、聽覺、觸覺等感知功能的能力，具有使人可以親身體驗(yàn)沉浸在這種虛擬環(huán)境中并與之相互作用的能力5 .多媒體仿真將數(shù)字、文字、聲音、圖形、圖像和動(dòng)畫等各種媒體有機(jī)組合，并與先進(jìn)的計(jì)算機(jī)通信和廣播電視技術(shù)相結(jié)合，形成一個(gè)可組織、存儲(chǔ)、操縱和控制多媒體信息的集成環(huán)境和交互系統(tǒng)的仿真技術(shù)。6 .半實(shí)物仿真7 .

3、虛擬設(shè)計(jì)二、簡答題（每題8分，共48分）1 .數(shù)學(xué)模型的作用主要可從哪兩方面來表達(dá)？建模的兩個(gè)主要目標(biāo)又是什么？作用：首先是幫助人們加深對客觀世界的認(rèn)識。其次是提高人們的決策和對客觀世界的干預(yù) 能力。目標(biāo)：1、提高認(rèn)識2、提高干預(yù)能力2 .根據(jù)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，一般可對系統(tǒng)做哪些分類？3 .在建模時(shí)為何要在模型簡化與精確、線性和非線性之間進(jìn)行綜合考慮？4 .在連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)字仿真中，仿真算法的選擇一般考慮什么？常用的仿真算法有幾種？各有什么特點(diǎn)？仿真算法是將系統(tǒng)模型轉(zhuǎn)換成仿真模型的一類算法，在數(shù)字仿真模型中起核心和 關(guān)鍵作用。仿真算法經(jīng)歷了從串行算法到并行算法的發(fā)展過程。目前，連續(xù)系統(tǒng)與 離散事件

4、系統(tǒng)的非實(shí)時(shí)用行算法已相當(dāng)完善，當(dāng)前研究的重點(diǎn)是實(shí)時(shí)連續(xù)系統(tǒng)算法、各類系統(tǒng)的并行算法及定性系統(tǒng)算法。5 .對分布參數(shù)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，其核心問題是對偏微分方程進(jìn)行數(shù)值求解。常用 的方法是哪種？簡單說明該方法的基本思想。分布參數(shù)系統(tǒng)模型，一般用偏微分方程（組）描述（如各種物理和工程領(lǐng)域中的“場”問題）6 .什么是實(shí)時(shí)仿真？什么情況下需要進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真？它在算法上有什么要求？答：即仿真時(shí)鐘與實(shí)際時(shí)鐘完全一致，模型仿真的速度與實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行的速度相同。當(dāng)被仿真的系統(tǒng)中存在物理模型或?qū)嵨飼r(shí)，必須進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真。7、什么是虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)，并簡要說明其意義。三、什么是采樣系統(tǒng)？其系統(tǒng)仿真有些什么特點(diǎn) ？仿真計(jì)算時(shí)要注

5、意什么主要問題？（12 分）采樣系統(tǒng)仿真特點(diǎn)：1 .連續(xù)系統(tǒng)仿真所用的虛擬采樣間隔對整個(gè)系統(tǒng)來說一般是相同的，且是同步的。2 .采樣控制系統(tǒng)采樣周期、采樣器所處位置及保持器的類型則是實(shí)際存在的。3 .連續(xù)部分離散化模型中的仿真步距與實(shí)際采樣周期可能相同，也可能不同。主要問題：1.對于給定的采樣控制系統(tǒng)，首先必須解決的是：如何來確定仿真步距？2.實(shí)際系統(tǒng)分為離散和連續(xù)兩部分，如何處理在不同采樣間隔下的差分模型？四、回答下列問題（30分）1 （1）什么是數(shù)值穩(wěn)定性問題？如何保證計(jì)算中的數(shù)值穩(wěn)定性？（2）為什么說計(jì)算步長與截?cái)嗾`差和舍入誤差有關(guān)？如何選取合理的計(jì)算步長？（3）簡單繪出誤差與步長的關(guān)系

6、圖。答：1）、所謂數(shù)值穩(wěn)定問題，是指在擾動(dòng)影響下，其計(jì)算過程中誤差的積累是否受到控制的問題。如何保證：選擇合理的計(jì)算步長。2）、計(jì)算步長的選取影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，當(dāng)步長選取太大時(shí)，數(shù)值積分會(huì)使得各種誤差傳遞出去。合理選取計(jì)算步長：首先要保證計(jì)算穩(wěn)定。其次要求有一定的計(jì)算精度。2 (1)仿真的可信性評估包括哪幾方面？為什么要進(jìn)行可信性評估？(2)用圖來表示建模與仿真的基本組成與相互關(guān)系(即仿真三要素)，并加以說明,(3)請從仿真建模水平、仿真手段和仿真應(yīng)用等方面來展望未來計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的進(jìn)展。1)、可信性評估包括：模型校核(Verification )、模型驗(yàn)證(Validation )、模型 確

7、認(rèn)(Accreditation ),即 VV&A可信性研究的目標(biāo)是找出某種指標(biāo)或方法來衡量這種相似程度，以便為真實(shí)系統(tǒng) 的試驗(yàn)和生產(chǎn)提供充分可信的依據(jù)。計(jì)算機(jī)仿真三要素及三個(gè)基本活動(dòng)系統(tǒng)是研究的對象，模型是系統(tǒng)的抽象，仿真是對模型的實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)上：“系統(tǒng)建模”一一系統(tǒng)辨識技術(shù)范疇“仿真建模”一一即針對不同形式的系統(tǒng)模型研究其求解算法“仿真實(shí)驗(yàn)”檢驗(yàn)(Verification ) “仿真程序”的檢驗(yàn)致效(Validation )將仿真結(jié)果與實(shí)際系統(tǒng)的行為進(jìn)行比較現(xiàn)代仿真技術(shù)：將仿真活動(dòng)擴(kuò)展到上述三個(gè)方面，并將其統(tǒng)一到同一環(huán)境中系統(tǒng)建模?基本定律及系統(tǒng)辨識等方法計(jì)算機(jī)程序化?用仿真方法確定實(shí)際系統(tǒng)的模型?基于模型庫的結(jié)構(gòu)化建模?采用面向?qū)ο蠼?Object- Oriented Modeling )方法，在類庫的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)模型拼合與重用仿真建模?許多新算法和新軟