1、Qing DaoTechnological UniversityCommunication and Electronic CollegeInstructor : Wang Xinjie1 1、課時安排、課時安排2020學時理論課學時理論課 1212學時上機學時上機課程分值比例：課程分值比例： 考試考試65% 65% 上機上機 35%35%2 2、課程涵蓋內容、課程涵蓋內容（1 1）計算機仿真基本概念、基本分類）計算機仿真基本概念、基本分類（2 2）系統模型）系統模型（3 3）實現模型的語言（主要講基本的）實現模型的語言（主要講基本的MatlabMatlab語語言以及言以及SimulinkSim

2、ulink）（4 4）SimulinkSimulink與數字信號處理、通信原理的基與數字信號處理、通信原理的基本結合本結合3 3、參考書目、參考書目 勞爾(Law.A.M.) .Simulation Modeling and Analysis, .Simulation Modeling and Analysis, 3rd Ed3rd Ed，清華大學出版社，清華大學出版社.2000.12 .2000.12 劉瑞葉劉瑞葉. .計算機仿真技術基礎計算機仿真技術基礎. . 電子工業出版社電子工業出版社.2008.2008年年3 3月月 吳旭光吳旭光. .計算機仿真技術計算機仿真技術. .化學工業出版社

3、，化學工業出版社，20052005年年8 8月月 薛定宇薛定宇. .基于基于MATLAB/SIMULINXMATLAB/SIMULINX的系統仿真技術與應用的系統仿真技術與應用. .清清華大學出版社華大學出版社,2000,2000年年 張亮張亮. MATLAB7.x. MATLAB7.x系統建模與仿真系統建模與仿真. .人民郵電出版社，人民郵電出版社，20062006年年1111月月 馮輝宗馮輝宗. .控制系統仿真控制系統仿真. .人民郵電出版社人民郵電出版社.2009.2009年年 Stephen J. Chapman, MATLABStephen J. Chapman, MATLAB編程編

4、程( (英文影印版第二版英文影印版第二版).).科學出版社科學出版社, 2003, 2003年年3 3月月 韓利竹 . .MATLABMATLAB電子仿真與應用電子仿真與應用. .國防工業出版社 .2003.20034 4、圖書館可借參考書目、圖書館可借參考書目 Matlab相關 SimulinkSimulink仿真相關仿真相關5 5、聯系方式、聯系方式Tel:el:mail: Email: ChaptChapt 1 Introduction 1 Introduction 1.1 系統仿真的基本概念1.1.1系統與模型 系統：有相互聯系、相互

5、制約、相互依存的若干部分（要素）結合在一起形成的具有特定功能和運動規律的有機整體。系統一般均具有四個性質：系統一般均具有四個性質：系統的整體性系統的整體性系統的相關性系統的相關性系統的系統的目的性系統的系統的環境適應性1.1.2系統分類 系統的分類方法很多，主要有以下幾種分類方法：（1）根據系統狀態的變化分類靜態系統和動態系統（2）根據系統狀態的確定性確定性系統是指輸出完全由系統的輸入以及相應的轉換關系（包括決策、措施等）所決定的系統。隨機系統是在既定的輸入下，系統的輸出是非確定的，帶有隨機的性質。產生隨機性的原因是由于在系統的輸入過程和轉換過程中存在多種難以預知的偶然因素的作用。（3）按照系

6、統狀態隨時間變化是否聯續分為：連續系統系統的狀態變量隨時間連續變化，就稱為連續系統。系統的動態特性可以用微分方程或一組狀態方程來描述，也可以用一組差分方程或一組離散狀態方程來描述。離散系統系統的狀態變化只在時間的離散時刻發生，而且往往又是隨機的，這樣的系統稱為離散系統（4）其他分類：線性系統與非線性系統定常系統與時變系統集中參數系統與分布參數系統單變量系統與多變量系統1.1.3 系統模型1.系統模型：是系統的某種特定的性能的一種抽象形式。實質是用某種形式來近似的描述或模擬所研究的對象或過程。2.模型的表達形式一般分為兩類：(1)物理模型縮尺模型模擬模型（2）數學模型靜態模型：系統處于平衡狀態下

7、的屬性 一般表示形式是代數方程、邏輯表達 關系式動態模型：系統屬性隨時間而發生變化連續系統模型離散系統模型微觀數學模型和宏觀數學模型集中參數模型和分布參數模型線性數學模型和非線性數學模型定常數數學模型和時變數學模型存儲系統模型和非存儲系統模型時間離散系統離散事件模型確定模型隨機模型1.1.4 建模方法實際建立數學模型一般要遵守以下的原則：（1）精確性（2）合理性（3）復雜性（4）應用型（5）魯棒性建立數學模型的一般方法有以下三種：（1）演繹法（2）歸納法（3）混合法1.1.5 系統仿真仿真界專家和學者對仿真下過不少定義，其中雷諾于1966年在其專著中對仿真作了如下定義：仿真是在數字計算機上進行

8、試驗的數字化技術，它包括數字與邏輯模型的某些模式，這些模式描述了某一事件或經濟系統（或者他們的某些部分）在若干周期內的特征。（1）根據被研究系統的特征可以分為兩類：連續系統仿真和離散事件系統仿真根據不同的分類方法，可以將系統仿真進行不同的分類：系統模型計算機仿真實驗二次建模建模1.1.6 系統仿真 連續系統仿真是指對那些系統狀態量隨時間連續變化的系統仿真研究，包括數據采集與處理系統的仿真。數學模型包括：連續模型（微分方程等），離散時間模型（差分方程等）及連續-離散混合模型。 離散事件系統仿真是指對那些系統狀態只在一些時間點上由于某種隨機事件的驅動而發生變化的系統進行仿真試驗。（2）按仿真實驗中

9、所取的時間標尺與自然時間的時間尺度之間的比例關系分為：非實時仿真實時仿真（3）按參與仿真的模型種類不同，分為：物理仿真數學仿真半實物仿真1.1.7 系統仿真的一般步驟系統仿真包括以下幾個階段（1）建模階段（2）模型實驗階段（3）結果分析階段一般意義下的系統仿真系統定義（System Definition）數據準備（Data Preparation）模型表達（Model Formulation）模型變換（Model Translation）模型認可（Model Accreditation）戰略設計（Strategic Planning）戰術設計（Tactical Planning）仿真執行（Si

10、mulation Execution）結果整理（Result Interpretation）實現與維護（Implementation and Maintenance）1.1.8 系統仿真的應用1、在系統分析與設計中的應用2、在系統理論研究中的應用3、在專職人員訓練與教育方面的應用1.2 計算機仿真發展的歷史及現狀1.2.1 計算機仿真1.模擬計算機仿真模擬計算機仿真能快速求解微分方程 可以靈活設置仿真試驗的時間標尺 易于和實物相連 由于受到電路元件精度的制約和易于受到外界的干擾 2.數字計算機仿真數字計算機仿真數值計算的延遲仿真模型的數值化 計算精度高實現實時仿真比模擬仿真困難 利用數字計算機

11、進行半實物仿真時需要有A/D、D/A轉換裝置與連續運動的實物相連接 1.2.2 計算機仿真軟件3.混合計算機仿真混合計算機仿真混合仿真系統可以充分發揮模擬仿真和數字仿真的特點 仿真任務同時在模擬計算機和數字計算機上執行 混合仿真的誤差包括模擬機誤差、數字機誤差和接口誤差 一般混合仿真需要專門的混合仿真語言來控制仿真任務的完成 仿真軟件分為：仿真程序、仿真語言、仿真環境三個不同層次。仿真軟件分為：仿真程序、仿真語言、仿真環境三個不同層次。1)仿真程序包(如SIMULINK、SIMLIB等)2)通用程序設計語言(如BASIC、FORTRAN、C、C+）3)專用仿真語言(如CSSL、CSMP、CSS、PSPICE、ACSL、MATLAB；SIMSCRIPT、SIMLIB、GPSS）4)一體化仿真環境(如TESS，EIMSS)1.3 計算機仿真的應用與發展1.3.1 1.3.1 計算機仿真技術的應用計算機仿真技術的應用生命科學建筑工程圖形圖像電子信息電路設計系統設計AI設計1.3.2 1.3.2 計算機仿真技術發展和展望計算機仿真技術發展和展望分布式計算機仿真技術協同式計算機仿真技術 沉浸式計算機仿真技術 基于網絡環境的計算機仿真技術 計算機仿真理論、仿真技術、仿真對