控制系統(tǒng)CAD與數(shù)字仿真軟件

1、第一章 概 述第一節(jié) 仿真第二節(jié) 控制系統(tǒng)CAD與數(shù)字仿真軟件第三節(jié) 仿真技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展第一節(jié) 仿 真1.1 1.1 系統(tǒng)仿真基本概念系統(tǒng)仿真基本概念仿真：仿真：利用仿真模型代替實際系統(tǒng)進行實驗與研究的方法利用仿真模型代替實際系統(tǒng)進行實驗與研究的方法仿真模型：仿真模型：對所研究的對象某些方面進行抽象概括的裝置對所研究的對象某些方面進行抽象概括的裝置仿真原則：仿真原則：相似性原則相似性原則物理仿真；數(shù)學(xué)仿真物理仿真；數(shù)學(xué)仿真仿真分類：仿真分類：1.2 1.2 數(shù)學(xué)仿真數(shù)學(xué)仿真數(shù)學(xué)仿真分類：數(shù)學(xué)仿真分類：模擬仿真與數(shù)字仿真模擬仿真與數(shù)字仿真數(shù)學(xué)仿真要素：數(shù)學(xué)仿真要素：系統(tǒng)系統(tǒng)研究的對象研究的對象

2、模型模型系統(tǒng)的抽象系統(tǒng)的抽象計算機計算機工具與手段工具與手段系統(tǒng)系統(tǒng)模型計算機建立數(shù)學(xué)模型建立數(shù)學(xué)模型建立仿真模型建立仿真模型仿真實驗仿真實驗結(jié)果分析結(jié)果分析數(shù)學(xué)仿真過程：數(shù)學(xué)仿真過程：辨識實際系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型辨識實際系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型建立仿真模型建立仿真模型編制仿真程序編制仿真程序仿真實驗仿真實驗驗證是否正確驗證是否正確是是否否返回第二節(jié) 控制系統(tǒng)CAD與數(shù)字仿真軟件1.1 1.1 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)CADCADCAD：計算機輔助設(shè)計計算機輔助設(shè)計組成：組成：應(yīng)用軟件、計算機、外圍設(shè)備及設(shè)計者應(yīng)用軟件、計算機、外圍設(shè)備及設(shè)計者控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)CAD的主要內(nèi)容的主要內(nèi)容：頻域法、時域法頻域法、時域法1

3、.2 數(shù)字仿真軟件 程序編程階段程序編程階段 所有問題（如：微分方程求解、矩陣運算、繪圖等）所有問題（如：微分方程求解、矩陣運算、繪圖等）都是用高級算法語言都是用高級算法語言（如（如C、FORTRAN等）等）來編來編寫。寫。 程序軟件包階段：出現(xiàn)了程序軟件包階段：出現(xiàn)了“應(yīng)用子程序庫應(yīng)用子程序庫”。 交互式語言階段（仿真語言）交互式語言階段（仿真語言） 仿真語言可用一條指令實現(xiàn)某種功能，如仿真語言可用一條指令實現(xiàn)某種功能，如“系統(tǒng)特系統(tǒng)特征值的求解征值的求解”，使用人員不必考慮什么算法，以及，使用人員不必考慮什么算法，以及如何實現(xiàn)等低級問題。如何實現(xiàn)等低級問題。 模型化圖形組態(tài)階段：符合設(shè)計人

4、員對基于模型圖模型化圖形組態(tài)階段：符合設(shè)計人員對基于模型圖形化的描述形化的描述仿真軟件的發(fā)展：仿真軟件的發(fā)展：MATLAB和SIMULINK返回 70年代中期，Cleve Moler 和他的同事在美國國家自然科學(xué)基金的資助下開發(fā)了LINPACK和EISPACK的Fortran子程序庫。70年代末期他編寫了LINPACK和EISPACK的接口程序，這程序取名為MATLAB。 1983年春天，工程師John Little 覺察到MATLAB的潛在應(yīng)用天地是工程領(lǐng)域，他與Moler、Steve Bangert 一起開發(fā)了第二代專業(yè)版MATLAB。 1984年，MathWorks 公司成立，MATLA

5、B正式推向市場。第三節(jié) 仿真技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展1.1 1.1 仿真技術(shù)的應(yīng)用仿真技術(shù)的應(yīng)用 航空與航天工業(yè)：飛行員及宇航員訓(xùn)練用飛行航空與航天工業(yè)：飛行員及宇航員訓(xùn)練用飛行仿真模擬器仿真模擬器 電力工業(yè)：電力系統(tǒng)動態(tài)模型實驗電力工業(yè)：電力系統(tǒng)動態(tài)模型實驗 原子能工業(yè)：模擬核反應(yīng)堆原子能工業(yè)：模擬核反應(yīng)堆 石油、化工及冶金工業(yè)石油、化工及冶金工業(yè) 非工程領(lǐng)域：醫(yī)學(xué)、社會學(xué)、宏觀經(jīng)濟與商業(yè)非工程領(lǐng)域：醫(yī)學(xué)、社會學(xué)、宏觀經(jīng)濟與商業(yè)策略的研究策略的研究1. 2 1. 2 仿真技術(shù)的發(fā)展仿真技術(shù)的發(fā)展 硬件方面：基于多硬件方面：基于多CPU并行處理技術(shù)的全數(shù)字并行處理技術(shù)的全數(shù)字仿真仿真 應(yīng)用軟件方面：直接面向用戶的數(shù)字仿真軟件應(yīng)用軟件方面：直接面向用戶的數(shù)字仿真軟件不斷推陳出新，各種專家系統(tǒng)與智能化