飞行器系统仿真 建模与VV&A

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航空飞行控制系统中的飞行动力学建模与仿真

航空飞行控制系统中的飞行动力学建模与仿真

航空飞行控制系统中的飞行动力学建模与仿真航空飞行控制系统的设计和开发是航空运输领域不可或缺的一部分。

在这个系统中,飞行动力学建模与仿真是重要的组成部分,用于评估飞机的性能和飞行特性,以提升飞行安全和效率。

飞行动力学建模是指将飞机的运动、力学和控制系统建立数学模型,以描述和预测飞机在不同飞行条件下的行为。

这个过程是根据飞机的气动特性、机械特性和控制特性进行建模。

通常,飞行动力学建模分为长期动力学和短期动力学。

长期动力学模型主要关注飞机在稳定飞行状态下的运动。

这包括飞机的纵向稳定性、横向稳定性和方向稳定性等方面。

纵向稳定性模型涉及飞机的俯仰运动,包括速度、攻角、俯仰角和俯仰率等参数的关系。

横向稳定性模型研究航向和滚转运动,包括滚转角、滚转速度和侧滑角等参数的关系。

方向稳定性模型考虑飞机的偏航和转弯运动,包括偏航角、偏航速度和转弯半径等参数的关系。

短期动力学模型主要关注飞机在非稳定飞行状态下的运动,如起飞、爬升、下降、盘旋和着陆等飞行阶段。

短期动力学模型包括非线性运动方程和运动修正方程。

非线性运动方程描述飞机在不同飞行阶段的非线性运动,如加速度、姿态角和控制输入等参数的关系。

运动修正方程用于校正非线性运动方程中的误差,以提高模型的准确性和可靠性。

飞行动力学建模的目的是为飞行控制系统提供准确的输入,以实现对飞机运动的精确控制。

飞行仿真是利用飞行动力学模型进行虚拟飞行试验,并评估飞机在不同操作和环境条件下的性能和飞行特性。

飞行仿真可以模拟飞机在各种飞行阶段的动力学响应,如加速度、姿态角和控制输入等参数的变化。

通过飞行仿真,可以评估飞机在不同飞行条件下的稳定性、敏感性、品质和安全性。

飞行动力学建模与仿真在航空飞行控制系统中的应用非常广泛。

它被广泛用于飞机设计和参数优化,飞行虚拟训练和飞行状态监测等领域。

在飞机设计和参数优化中,飞行动力学建模与仿真可以帮助工程师评估不同设计方案的性能和操控特性。

在飞行虚拟训练中,飞行动力学仿真可以提供逼真的飞行环境,提高飞行员的飞行技能和应急响应能力。

飞行器动力系统的动态建模与仿真

飞行器动力系统的动态建模与仿真

飞行器动力系统的动态建模与仿真在现代航空航天领域,飞行器动力系统的性能和可靠性至关重要。

为了更好地设计、优化和预测飞行器动力系统的工作特性,动态建模与仿真是一种不可或缺的工具。

飞行器动力系统是一个复杂的多学科交叉领域,涵盖了热力学、流体力学、燃烧学、机械工程等多个学科的知识。

其主要组成部分包括发动机、燃料供应系统、进气系统、排气系统等。

发动机作为核心部件,又可以分为多种类型,如喷气式发动机、涡轮螺旋桨发动机、火箭发动机等,每种类型都有其独特的工作原理和性能特点。

动态建模是对飞行器动力系统的物理过程和行为进行数学描述的过程。

通过建立精确的数学模型,可以捕捉到系统中各种参数之间的关系,以及它们随时间的变化规律。

例如,对于喷气式发动机,建模需要考虑空气的吸入、压缩、燃烧、膨胀和排出等过程。

在建模过程中,需要运用各种数学方法和理论,如微分方程、偏微分方程、数值分析等。

在建立模型时,首先要对系统进行合理的简化和假设。

这是因为实际的飞行器动力系统非常复杂,如果不进行简化,建模将变得极其困难甚至无法实现。

然而,简化也需要谨慎进行,以确保模型能够准确反映系统的主要特性和关键行为。

例如,在建模燃烧过程时,可以假设燃烧是均匀的、完全的,但同时需要考虑实际中可能存在的燃烧不完全、火焰传播速度等因素的影响。

模型的参数确定是建模过程中的一个关键环节。

这些参数通常包括物理常数、几何尺寸、材料特性等。

获取参数的方法有多种,如实验测量、理论计算、参考已有文献和数据等。

实验测量可以提供最直接和准确的参数值,但往往受到实验条件和设备的限制。

理论计算则基于物理定律和数学公式,可以在一定程度上预测参数值,但计算过程可能较为复杂。

参考已有文献和数据可以节省时间和成本,但需要对数据的可靠性和适用性进行评估。

建立好模型后,接下来就是进行仿真。

仿真就是利用计算机软件对建立的模型进行数值求解,以得到系统在不同工况下的性能参数和输出结果。

仿真软件通常包括专业的航空航天仿真工具,如MATLAB/Simulink、ANSYS Fluent 等。

航空航天领域中的航空航天器仿真与建模技术

航空航天领域中的航空航天器仿真与建模技术

航空航天领域中的航空航天器仿真与建模技术在大规模的工程设计和研发过程中,如航空航天领域,使用仿真与建模技术是一种高效且经济的方法。

航空航天器的仿真与建模技术在改进设计、验证系统性能以及训练航天员方面起到了重要作用。

本文将介绍航空航天领域中的航空航天器仿真与建模技术,并讨论其应用的各个方面。

一、背景介绍航空航天领域中的航空航天器仿真与建模技术是指通过使用计算机程序模拟和重现现实世界中的航天器设计和性能。

这种技术可以通过在虚拟环境中进行实验和测试,减少对实物样机的需求,并在设计过程中对各种参数进行分析和优化。

二、航空航天器仿真技术的应用1.飞行器性能仿真航空航天器的仿真技术可以模拟飞行器在不同气象条件下的性能表现。

通过仿真技术,工程师可以预测飞行器在各种情况下的飞行特性,如起飞、巡航和降落等。

这有助于设计更安全、更可靠的飞行器。

2.设计优化仿真技术还可以在设计初期通过对不同参数和模型进行多次仿真来优化设计。

通过修改设计参数,工程师可以在不同条件下测试不同设计方案,并找到最佳解决方案。

这种方法可以显著降低开发成本和减少实验周期。

3.系统集成航空航天器仿真技术可以用于验证整个系统的集成和交互工作。

通过将不同模块的仿真结果进行整合,工程师可以检验系统在各种情况下的工作情况,并解决可能出现的问题,确保整个系统的顺利运行。

三、航空航天器建模技术的应用1.物理模型建立航空航天器的建模技术是指将实际物理对象转化为计算机可处理的虚拟对象。

这包括建立航空航天器的几何形状和物理属性,并创建与实际对象相对应的模型。

这种建模技术可以用于设计、动力学分析和现场操作等。

2.数字孪生数字孪生是一种将物理系统与计算机模型相结合的技术。

通过建立精确的模型,数字孪生可以实时监测和评估航天器在运行过程中的状态和性能。

这可以帮助工程师及时发现问题并采取相应的措施。

3.虚拟实境培训虚拟实境技术在航空航天领域中得到广泛应用。

通过建立虚拟场景,航天员可以在模拟情况下进行训练,并模拟各种复杂的任务和应急情况。

飞行器虚拟仿真系统设计与开发

飞行器虚拟仿真系统设计与开发

飞行器虚拟仿真系统设计与开发一、概览飞行器虚拟仿真系统是一类逼真且高精度模拟飞行器操作的应用工具,主要用于飞行器的学习、培训以及测试等场合。

该系统可模拟飞行器的各种情境,使得学员得以在安全的环境下进行飞行器操作,有效提高操作技能以及应对各种紧急情况的能力。

本文将详细介绍飞行器虚拟仿真系统的设计与开发。

二、设计需求在进行飞行器虚拟仿真系统设计时,需充分考虑实际使用环境和操作需求。

主要包括以下几方面的设计需求:1. 精细的图像模拟飞行器虚拟仿真系统需要通过精细的图像模拟帮助用户全面掌握飞行器相关知识。

系统设计需要尽可能贴近飞行器实际操作情景,确保图像模拟的逼真性和真实度。

2. 声音和动态模拟飞行器虚拟仿真系统需要对声音和动态进行模拟,使操作者获得更加真实的体验。

通过精细的声音模拟,等用户能够感受到飞行器各部件的工作状态;动态模拟则需模拟飞行器在空气中的运动状态等。

3. 数据收集和分析飞行器虚拟仿真系统还需要能够收集并分析用户操作过程中的数据,以便于系统进行数据统计和分析。

在数据收集和分析的基础上,系统能够有效掌握用户学习的进度以及所需提高的方面等。

三、系统设计1. 系统架构飞行器虚拟仿真系统的架构设计主要包括前端、后端和数据库三个部分。

前端主要是用户在电脑端或者移动端通过系统提供的界面进行操作;后端主要处理用户操作数据以及模拟应用的逻辑;数据库则是数据持久化存储的组成部分。

2. 关键技术在飞行器虚拟仿真系统的设计过程中,关键技术主要包括虚拟现实技术、三维建模技术以及大数据分析技术等。

(1)虚拟现实技术虚拟现实技术是飞行器虚拟仿真系统中最为重要的技术之一。

它可以将用户带入真实的飞行器模拟环境中,让用户有身临其境的感受。

通过虚拟现实技术的应用,学员能够更好地感受飞行器在不同环境下的操作情况。

(2)三维建模技术三维建模技术是飞行器虚拟仿真系统的另一项关键技术。

系统的真实性很大程度上取决于模型建造的精确度和逼真度。

飞行器动力学与控制的建模与仿真

飞行器动力学与控制的建模与仿真

飞行器动力学与控制的建模与仿真第一章:引言飞行器是人类探索天空和实现航空运输的主要工具之一。

从飞翔能力弱的风筝,到机体巨大、载客能力强、飞行速度快的民用飞机,再到航天器等高科技飞行器,飞行器的形态和性能得到了极大的发展。

飞行器的安全性和稳定性是飞行器发展和应用的基础,因此对飞行器动力学与控制的建模和仿真具有重要的理论和实际意义。

本文将从建模和仿真的角度探讨飞行器动力学和控制领域的相关问题。

首先介绍飞行器的基础动力学原理,然后根据不同类型的飞行器进行建模和仿真。

接着从控制的角度分析飞行器的稳定性和控制方法。

最后总结本文的主要内容。

第二章:飞行器动力学建模与仿真2.1 飞行器的基础动力学原理飞行器的运动状态可以通过速度、加速度、位置和角度等参数来描述。

飞行器主要受到重力、气动力和推力等力的作用,因此其动力学建模需要考虑这些因素。

在一定范围内,飞行器的运动状态可以由牛顿运动定律来描述。

在三维空间中,飞行器任意时刻的位置可以用向量表示,速度和加速度也是空间向量。

这些向量满足向量加法和向量乘法的基本规律。

在三维空间中,它们可以分别表示为:位置向量:r=[x y z]T速度向量:v=[u v w]T加速度向量:a=[ax ay az]T2.2 垂直起降飞行器建模与仿真垂直起降飞行器的建模和仿真是当前研究的热点之一。

垂直起降飞行器通常是指可以在空中垂直升降和水平飞行的飞行器。

例如,直升机、V-22倾转旋翼机和飞行汽车等。

垂直起降飞行器的建模需要考虑其旋翼的气动力学特性、机体运动特性和受力情况等。

旋翼的气动力学特性反映了旋翼在空气中产生扭矩和升力的机理,也是垂直起降飞行器运动状态的关键因素。

通常使用叶元法等方法对其进行建模和仿真。

2.3 固定翼飞行器建模与仿真固定翼飞行器是一类受到空气动力学力作用的航空器。

通常使用空气动力学的分析方法对其进行建模。

空气动力学分析包括气动力系数和空气动力特性等。

气动力系数是描述飞机与空气流动相互作用的基本参数,空气动力特性则包括升力、阻力、舵面效应等。

建模与仿真VVA

建模与仿真VVA

技术说明 软件开发
实现
数据输入
问题求解
特特特特特特
特殊应用
(虚拟、设备、人、仿真器)
2020/3/17
飞行器工程系 单家元博士
6
5.1 VV&A基本概念
VVA工作过程
仿真大纲校 验
导弹制导系统 特特特特
概念模型 特特特特
仿真大纲
概念模型校 验
正式模型 特特特特特
数学仿真模型
特特特特 数学仿真结果
2020/3/17
飞行器工程系 单家元博士
8
5.2 模型校核
5.2.1 系统仿真误差源校核
仿真模型校核:数学模型建立时作了多种假设和简 化,忽略了一些次要的、不可观察的因素,而仿真 模型则是在此基础上的二次简化。
仿真算法校核:编制仿真程序时由所采用的算法本 身引起的截断误差和舌入误差。
置信度评估
理论模型有效性确认、仿真软件校核与验证、运行 有效性确认、数据有效性确认、内部安全性确认
2020/3/17
飞行器工程系 单家元博士
5
5.1 VV&A基本概念
VVA工作模式
建模对象 目标和要求
特特特特 特特特特特特
概念模型 (假设、算法、结构等)
校验与验证计划
特特特特 特特特特
数学仿真模 型验证
数学模型校验
物理效应模型 校验
仿真模型校验
特特特特Βιβλιοθήκη 半实物仿真 系统校验半实物仿真系统 特特特特特
半实物仿真结果
仿真确认
半实物仿真系 统验证
实际飞行结 果
特特特特
物理效应模型 特特特特
物理仿真结果
物理仿真模型 验证

系统建模与模拟在航空航天领域中的应用

系统建模与模拟在航空航天领域中的应用

系统建模与模拟在航空航天领域中的应用航空航天领域是现代科技的重要领域之一,而系统建模与模拟作为一种重要的工具和方法,在航空航天领域中发挥着重要的作用。

本文将探讨系统建模与模拟在航空航天领域中的应用,并介绍其在飞行器设计、飞行控制系统优化和航天任务规划等方面的具体应用。

首先,系统建模与模拟在飞行器设计中起到了至关重要的作用。

在飞行器设计过程中,通过建立系统模型,可以对飞行器的各个部分进行全面的分析和评估。

例如,可以通过建立飞行器的气动模型,对其在不同飞行状态下的气动特性进行模拟和分析,从而优化飞行器的外形设计。

同时,还可以建立飞行器的结构模型,对其受力情况进行模拟和分析,以确保飞行器的结构安全性。

此外,系统建模与模拟还可以用于飞行器的性能评估,通过模拟不同的工况和飞行任务,评估飞行器的性能指标,为设计人员提供科学的依据。

其次,系统建模与模拟在飞行控制系统优化中也发挥着重要的作用。

飞行控制系统是飞行器的核心系统,对飞行器的飞行性能和安全性起着关键的影响。

通过建立飞行控制系统的数学模型,可以对其进行仿真和优化。

例如,可以通过模拟不同的控制算法和控制策略,评估飞行控制系统在不同工况下的性能,并优化控制参数,提高飞行器的控制精度和稳定性。

此外,系统建模与模拟还可以用于飞行控制系统的故障诊断和故障恢复,通过建立飞行器系统的故障模型,模拟不同故障情况下的飞行器响应,为故障诊断和故障恢复提供参考。

最后,系统建模与模拟在航天任务规划中也具有重要的应用价值。

航天任务规划是航天领域中的关键问题之一,通过建立航天任务的系统模型,可以对任务的各个环节进行模拟和优化。

例如,在航天器的轨道规划中,可以通过建立航天器的动力学模型,模拟航天器在不同轨道上的运行情况,并优化轨道参数,以实现特定的任务要求。

此外,系统建模与模拟还可以用于航天任务的风险评估,通过模拟不同的风险因素和风险事件,评估任务的风险程度,并制定相应的风险控制措施。

飞行器控制系统的建模与仿真研究

飞行器控制系统的建模与仿真研究

飞行器控制系统的建模与仿真研究近年来,飞行器控制系统的建模与仿真研究已经成为研究者关注的重点之一。

随着科技的不断发展,这个领域的研究将对飞行器的掌控性能、安全性以及能源效率等方面产生关键性的影响,同时也为航空工业的发展提供了巨大的推动作用。

一、飞行器控制系统的建模方法在研究飞行器控制系统的建模方法之前,我们需要先了解什么是控制系统。

控制系统是指通过对被控对象的输入、输出以及内部状态等信息进行采集和分析,通过一定的算法和方法预测和控制被控对象的运动状态和行为的系统。

建模方法是在掌握被控对象运动规律和控制系统结构的基础上,将它们通过数学描述的方式进行抽象和理化,以便于进行仿真分析或者设计控制策略。

对于飞行器控制系统的建模方法,我们可以将其归纳为传统的数学建模方法和基于物理的建模方法两种。

1. 传统数学建模方法传统数学建模方法主要是基于已知的物理规律和数据进行拟合和建立数学模型。

例如,针对飞行器控制系统的开环传递函数进行建模:G(s) = k / (Ts + 1)其中,k 是增益系数,T 是时间常数。

但是这种建模方法存在着一些问题。

由于建模时往往存在误差和不确定因素,拟合出来的模型可能无法准确反映实际情况。

同时,在实际设计中,很难考虑到所有的因素,因此模型的适用性有限。

2. 基于物理的建模方法基于物理的建模方法则更加符合实际情况。

它是针对控制对象的物理特性进行建模,可以更加准确的反映控制对象的特性。

例如,对于飞行器的控制对象进行力学特性建模,可以得到动力学方程:F = mam(dv / dt) = F - mg(dv / dt) = (1/m) * (F - mg)其中,m 为物体质量,F 为物体所受合力,g 为重力加速度,a 为加速度。

基于物理的建模方法可以更好地反映控制系统的特性,并且可以更加便于后续的仿真分析。

二、飞行器控制系统的仿真分析仿真分析是对控制对象在不同条件和环境下进行模拟分析的方法。

飞行器动力系统建模与仿真研究

飞行器动力系统建模与仿真研究

飞行器动力系统建模与仿真研究随着社会科技的飞速发展,飞行器成为了人们日常生活中不可或缺的交通工具。

而飞机作为飞行器的代表,其动力系统涉及航空工业、汽车工业、能源等多个领域。

因此,对飞行器动力系统建模与仿真的研究显得尤为重要。

飞行器的动力系统主要由发动机与燃油系统构成,其中发动机作为飞机的动力来源对其整体性能有着至关重要的影响。

发动机的建模是对飞行器动力系统建模与仿真研究的基础。

在发动机建模方面,虽然已有多种数学模型和仿真方法,但由于发动机本身动态特性复杂,实现准确建模始终是一大难题。

为此,研究人员们提出了多种建模方法,如传统的灰盒模型、混合灰盒白盒模型、黑盒模型等。

其中,混合灰盒白盒模型是目前最为常用的一种方法,其将白盒模型和灰盒模型相结合,既保留了白盒模型的建模精准性,又增加了灰盒模型的可追溯性。

在建立了准确的发动机模型后,对其进行仿真,进行发动机性能分析、优化设计、测试,全面了解其的工作状态。

目前,常用的仿真软件有MATLAB/Simulink、AMESim、LabVIEW等。

其中,MATLAB/Simulink更常用于发动机的建模和控制系统设计。

而AMESim可对整个燃油系统进行仿真,从而更好的研究燃油的能效问题。

此外,在飞行器动力系统的仿真过程中,还需要考虑到多种参数因素,如气压、高度、温度对发动机的影响,航班路线的影响以及飞机负载的变化等。

因此,针对这些因素建立合适的仿真模型也是非常重要的。

近年来,随着深度学习技术的逐渐成熟,越来越多的研究者开始运用深度学习技术进行仿真研究。

总之,飞行器动力系统建模与仿真研究对于飞行器领域的发展至关重要,它能够对飞行器性能进行多方位分析与评估,完善飞行器系统并提升其整体性能,最终为人们带来更为安全、高效的飞行体验。

飞行器仿真系统的建立与优化

飞行器仿真系统的建立与优化

飞行器仿真系统的建立与优化在现代飞行器的设计与制造中,仿真技术起着极为重要的作用。

飞行器仿真系统可以快速模拟出各种飞行状态和工况下的性能和特性,为设计和测试提供必要的支持和保证。

本文将介绍飞行器仿真系统的建立和优化。

一、建立飞行器仿真系统1.需求分析仿真系统建立之前,需要明确仿真系统的需求。

需求分析应包括仿真系统的使用目的、仿真对象、仿真环境、仿真测试方案等方面,为仿真系统的建立提供基础数据。

2.建立仿真模型在需求分析的基础上,利用理论计算方法和仿真工具,建立飞行器仿真模型。

仿真模型可以包括飞机结构、控制系统、动力系统、环境系统等组成部分,模型应尽可能接近实际飞行器。

3.选择仿真工具根据仿真模型的需求以及仿真系统的使用目的,选择适合的仿真工具。

目前常用的仿真工具包括MATLAB、Simulink、ADAMS、LabVIEW等。

4.仿真实现根据仿真模型和仿真工具的需求,在计算机上实现仿真模型的运算。

仿真实现需要考虑计算机硬件条件和仿真软件的运行参数。

二、优化飞行器仿真系统1.提高仿真精度提高仿真精度是优化仿真系统的关键。

仿真误差需要根据仿真模型进行分析,并对仿真模型进行修改,以达到更高的仿真精度。

2.提高仿真速度仿真速度的提高可以缩短仿真时间,加快设计和测试进度。

通过对仿真模型的简化、优化仿真算法、算法并行化等手段提高仿真速度。

3.增加仿真功能飞行器仿真系统应该包含全部的仿真功能,测尝不同方案的性能和特性。

通过逐步增加仿真功能,完善仿真系统的性能。

4.可视化仿真结果仿真结果的可视化可以方便设计师和技术人员了解仿真结果,并按照需要对仿真模型进行修改。

可视化结果的形式可以是飞机的图像、图表、数据等。

三、总结飞行器仿真系统是现代飞行器设计与测试的必要条件。

建立仿真系统的关键在于需求分析、仿真模型建立、仿真工具选择等环节的合理衔接。

优化仿真系统需要提高仿真精度,加快仿真速度,增加仿真功能,可视化仿真结果等手段。

飞行器动力系统的建模与仿真

飞行器动力系统的建模与仿真

飞行器动力系统的建模与仿真飞行器是一种高科技的机械装置,包括了许多复杂的部件和控制系统。

其中最重要的部分之一是动力系统。

飞行器的动力系统通常包括发动机、燃料系统、液压系统和电气系统等多种部件。

动力系统的性能直接影响飞行器的性能和安全性。

因此,对飞行器动力系统的建模和仿真备受重视。

一、飞行器动力系统的分类和特点根据飞行器的不同类型,动力系统可以分为多种类型。

例如,- 直升机和飞机等旋翼飞行器的主要动力系统为燃气轮机(Gas Turbine);- 火箭以化学燃料等化学能为动力;- 电力飞机则采用电机和电池作为动力等。

无论哪种类型的飞行器,其动力系统都能共享一些特点。

首先,动力系统的性能越好,飞行器的性能就越高。

其次,动力系统的设计需要满足对飞行器进行长时间的飞行和作战的需要,因此需要考虑动力系统的可靠性和寿命。

最后,动力系统还需要满足一系列的空气动力学要求,例如加速和减速需要快速反应,同时还需要具备一定的控制能力等。

二、飞行器动力系统的建模飞行器动力系统的建模是估算飞行器动力系统性能和设计过程中最关键的部分。

建立动力系统的理论模型可以帮助工程师们更好的估算动力系统的性能和特性,加速早期的设计过程。

在此基础上,也可以对飞行器动力系统进行仿真,模拟飞行器在不同工况下的动力性能。

在飞行器动力系统的建模过程中,需要对各种部件进行分离和独立建模,然后通过各个部件的模型来组合出整个系统的模型。

例如,在燃气轮机的模型中,需要建立燃烧室、涡轮组、空气压缩机等部件的模型,并将这些部件的模型组合在一起,得到燃气轮机的系统模型。

需要注意的是,在模型中需要考虑到各种因素对飞行器性能的影响,例如温度、压力、输入信号等。

三、飞行器动力系统的仿真仿真是指通过计算机模拟实际飞行器动力系统运行的过程,以了解动力系统的性能和特性。

通过仿真,可以在早期的设计阶段发现问题并进行改进,从而提高飞行器动力系统的性能和可靠性,减少成本和时间的浪费。

飞行器控制系统的设计与仿真研究

飞行器控制系统的设计与仿真研究

飞行器控制系统的设计与仿真研究随着现代飞行技术的飞速发展,飞行器控制系统的设计和仿真研究变得愈发重要。

飞行器控制系统是指通过电子与计算机技术来实现对飞行器运动的控制,使其能够稳定飞行、精确操纵和适应不同飞行环境的一系列系统。

在这篇文章中,我们将探讨飞行器控制系统的设计原则以及如何使用仿真技术对其进行研究。

首先,飞行器控制系统的设计必须符合飞行器的运动特性和控制需求。

在设计过程中,我们需要考虑飞行器的动力学特征、控制通道的数量和安装位置,以及控制系统的架构和算法。

动力学特征主要指飞行器的质量、惯性、气动力和推力等方面的特性,这些特性决定了飞行器的运动模式和响应速度。

控制通道的数量和安装位置决定了飞行器的可控性和操纵性,例如高级飞行器通常需要多个独立的控制通道来实现姿态和航迹的控制。

控制系统的架构和算法则是实现控制功能的关键,常常利用PID控制算法和状态反馈控制来实现飞行器的稳定性和精确操控。

其次,仿真技术在飞行器控制系统的设计和研究中扮演着重要的角色。

通过仿真可以在计算机上模拟和评估控制系统的性能,节省了大量的成本和时间。

首先,我们可以建立飞行器的数学模型,并利用数值计算方法求解相关的动力学方程。

这样一来,我们可以理论上分析和验证设计的控制系统的稳定性和鲁棒性。

其次,我们可以通过仿真软件实现飞行器控制系统的闭环模拟,模拟系统的传感器、控制器和执行器之间的相互作用。

通过对不同工况和故障条件的仿真,我们可以全面评估和优化控制系统的性能和可靠性。

最后,仿真技术还可以用于飞行器控制系统的验证和验证。

通过将设计的控制系统加载到实时仿真硬件中,将其与真实飞行器进行接口和测试,以验证其在现实环境中的性能和安全性。

值得注意的是,飞行器控制系统的设计和仿真研究需要充分考虑飞行器的特殊性和复杂性。

首先,飞行器属于高度复杂的多变量非线性系统,受到多个因素的影响,如气动力、惯性力和外部干扰等。

因此,在设计控制系统时需要采用先进的控制算法和方法,如自适应控制、模糊控制和神经网络控制等。

飞行器的动力学建模与仿真

飞行器的动力学建模与仿真

飞行器的动力学建模与仿真飞行器的动力学建模与仿真在航空航天领域中起着重要的作用。

通过建立准确的数学模型和进行仿真模拟,我们可以更好地理解飞行器的运行原理、评估设计方案的性能,并优化飞行控制系统。

本文将介绍飞行器动力学建模的基本原理和常用方法,并探讨仿真方法的应用。

一、飞行器动力学建模飞行器动力学是研究飞行器在空中运动规律和受力情况的学科。

建立准确的动力学模型是分析和优化飞行器性能的关键。

飞行器动力学模型通常包括飞行器的几何特性、大气环境、飞行器结构、发动机等因素。

1. 几何特性建模飞行器的几何特性主要包括质心位置、气动特性和运动约束等。

质心位置是飞行器稳定性和操纵性的关键因素,可以根据飞行器的布局和质量分布来计算。

气动特性涉及到飞行器及其组件的空气动力学特性,可以通过实验和计算来获取。

运动约束是根据飞行器的操纵限制和运动学方程建立的。

2. 大气环境建模大气环境对飞行器的运动状态和气动特性具有重要影响。

大气环境建模通常需要考虑的参数包括气温、气压、密度和风速等。

这些参数可以根据实测数据或气象模型来获得。

3. 结构建模飞行器的结构特性对其运动状态和控制性能有着直接影响。

飞行器的结构建模需要考虑结构材料、质量分布、刚性和柔性等因素。

常用的方法包括有限元分析和模态分析等。

4. 发动机建模发动机是飞行器的动力来源,对其性能进行建模是飞行器动力学建模的重要一环。

发动机模型需要考虑燃油消耗、推力输出和发动机特性等。

二、飞行器动力学仿真飞行器的动力学仿真是通过数值计算模拟飞行器的运动过程,以评估和优化飞行器的性能。

飞行器动力学仿真可以分为飞行器整体仿真和子系统仿真两个层次。

飞行器整体仿真是模拟飞行器在飞行过程中的动力学行为。

通过求解飞行器的运动方程和运动学关系,可以得到飞行器的位置、速度、姿态和动力响应等相关参数。

飞行器整体仿真通常使用数值计算方法,如广义坐标法、欧拉法或龙格-库塔法等。

子系统仿真是模拟飞行器不同部件的动力学行为。

飞行器导航与控制系统建模与仿真研究

飞行器导航与控制系统建模与仿真研究

飞行器导航与控制系统建模与仿真研究概述:飞行器导航与控制系统建模与仿真是现代航空领域的重要研究方向。

该系统的目标是确保飞行器在空中能够精准地导航和控制,实现安全和高效的飞行。

本文将探讨飞行器导航与控制系统建模与仿真的相关理论和方法,并介绍一些常用的软件工具进行仿真实验。

一、飞行器导航系统的建模与仿真1. 飞行器导航系统的功能和特点:飞行器导航系统是飞行器中的重要部分,用于确定飞行器在空中的位置、速度和航向。

导航系统通过收集来自各种传感器的数据,并与地面导航站进行通信,提供准确的导航信息给飞行员或自动控制系统。

该系统具有实时性、高精度和可靠性的特点。

2. 飞行器导航系统的建模方法:建模是仿真研究的基础。

在飞行器导航系统建模中,可以采用物理建模和数学建模两种方法。

物理建模是通过分析飞行器的物理特性,建立数学方程来描述飞行器导航系统的动态行为。

数学建模则是在现有的数学模型基础上,对飞行器导航系统进行抽象,以数学公式表达系统的输入和输出关系。

3. 飞行器导航系统建模的软件工具:进行飞行器导航系统的建模与仿真研究时,常用的软件工具包括MATLAB/Simulink、LabVIEW和FlightGear等。

MATLAB/Simulink提供了强大的建模与仿真功能,可用于设计和测试导航算法。

LabVIEW是一个可视化编程环境,适用于快速搭建导航系统的仿真平台。

而FlightGear是一款开源飞行器模拟软件,可提供真实的飞行环境,用于验证导航系统的性能。

二、飞行器控制系统的建模与仿真1. 飞行器控制系统的功能和特点:飞行器控制系统旨在通过控制飞行器的推力、姿态和航向等参数,使其保持稳定、平衡和良好的操纵性能。

该系统能够实时调节飞行器的控制指令,并与导航系统协同工作,确保飞行器按照预定的轨迹飞行。

控制系统具有高速响应、鲁棒性和适应性的特点。

2. 飞行器控制系统的建模方法:与导航系统类似,飞行器控制系统的建模也可以采用物理建模和数学建模两种方法。

飞行器动力学性能的建模与仿真

飞行器动力学性能的建模与仿真

飞行器动力学性能的建模与仿真随着航空技术的不断发展,飞行器动力学性能的建模和仿真技术愈发成熟。

这项技术是航空工程中非常重要的一部分,它可以帮助航空工程师更好地了解和掌握飞行器的运动规律和特性,为设计和优化飞行器的性能提供有力的支持。

建模是一个非常重要的环节,它能够对飞行器的各种重要参数进行描述,如质量、惯性矩、空气动力系数等,从而实现对飞行器动力学性能的描述。

建模可以分为几个阶段,包括系统构建、模型建立和参数估计等。

其中,系统构建阶段是根据所要研究的飞行器的类型、任务和性能要求,确定所需的模型结构和参数;模型建立阶段则是根据所确定的模型结构,建立起相应的数学模型,形成能够描述飞行器动力学性能的方程组;参数估计阶段则是对模型参数进行估计和优化,从而使模型更加符合实际飞行器的特性。

建模之后,就可以进行仿真分析了。

仿真分析是将所建立的数学模型和参数进行计算,模拟飞行器不同情况下的运动状态和性能,从而帮助航空工程师深入了解飞行器的运动规律和特点。

仿真分析的结果可以帮助工程师评估飞行器的性能,找出存在的问题,并对飞行器的设计和优化提出具体建议。

在飞行器动力学性能建模与仿真中,有三种不同的仿真方法,分别是数值解法、基于物理的仿真和组合仿真。

其中,数值解法是通过计算微小的时间间隔,进行数值计算和模拟;基于物理的仿真是通过分析物理原理,利用相应的数学模型对飞行器进行分析和仿真;组合仿真则结合了以上两种方法,通过模块化的方法对不同的部分进行分析和仿真。

每种仿真方法都有其优缺点,要根据需要选择相应的方法。

飞行器动力学性能的建模和仿真涉及到许多学科和领域,包括力学、电子工程、控制工程等。

要进行这项工作,需要掌握很多专业知识和技术,同时要有较强的实践能力和团队合作精神。

当然,还需要具备良好的计算机应用软件的操作能力,如MATLAB、Simulink等,这些软件可以模拟各种系统和处理数据,大大提高仿真分析的效率和精度。

总之,飞行器动力学性能的建模和仿真技术是航空工程中非常重要的一部分,具有广泛的应用价值。

飞行器动力学建模与仿真技术研究

飞行器动力学建模与仿真技术研究

飞行器动力学建模与仿真技术研究随着科技的迅速发展,飞行器的动力学建模与仿真技术成为了当前研究的热点。

飞行器动力学建模与仿真技术可以通过计算机模拟的方式对飞行器进行设计、测试、优化等方面的研究,从而实现精确而高效的飞行器设计与操作。

一、动力学建模动力学建模是飞行器设计过程中不可或缺的一步。

它将飞行器的各种因素进行抽象化、模拟化,以实现对飞行器性能的精准预测。

动力学建模的核心在于数学模型的构建,极为关键的一个因素是受力分析。

受力分析能够对机体和气流之间的相互作用进行刻画,推导出力矩、力和运动方程等。

动力学建模还需要确定适合于描述飞行器特性的其他参数,如空气动力学参数、质量分布等。

例如,基于质量均衡原理和动量方程,我们可以计算出飞行器的惯性矩张量。

同时,空气动力学参数的准确度对于动力学模型的准确性影响很大。

因此,建模过程中需要考虑各种因素,保证各项参数的准确性。

二、仿真技术仿真技术是在动力学建模的基础上,模拟飞行器的飞行状态的一种方法。

通过批量计算和其他现代计算机技术的使用,可以有效地减小设计过程中根据人工实验或者全尺寸样机试飞所需的时间和成本。

根据仿真目的和所用技术的不同,可以分为开环仿真和闭环仿真。

开环仿真是指根据预设的飞行路径、速度等参数进行的仿真,目的是观察飞行器完成这一路径的动态特性。

闭环仿真则是按照预先设置的控制算法进行仿真,以评估飞行器的稳定性和控制性能。

除此之外,更高级别的仿真技术也被用于飞行器的建模,如多体动力学仿真和传感器-动力集成仿真。

这些技术使得飞行器仿真进一步趋于真实,并且可以更加准确地模拟飞行器在实际环境下的性能。

三、应用范围飞行器动力学建模与仿真技术的应用范围非常广泛。

举几个例子:1、飞行器设计评估及优化。

在飞行器设计时,精确的动力学建模与仿真技术可用于评估新设计的性能和稳定性。

因此,可以在模拟中进行优化和调整,最终得到更好的设计结果。

2、驾驶员教育训练。

通过仿真技术可以模拟多种情况,为飞行员培训提供了更加全面、逼真的体验,并且降低了实际试飞所带来的风险。

飞行器飞行性能仿真与优化设计

飞行器飞行性能仿真与优化设计

飞行器飞行性能仿真与优化设计飞行器的飞行性能是指飞行器在特定环境和工况下的飞行表现,包括飞行速度、飞行高度、飞行稳定性等。

仿真与优化设计是通过模拟和优化的方法,提高飞行器的性能。

飞行器的仿真是指通过数学模型和计算机技术,对飞行器在不同工况下的飞行特性进行模拟和分析。

仿真可以帮助设计师在飞行器还未建造之前,预测其性能和性能影响因素,并对设计进行优化。

仿真的输入参数包括气动力、质量和惯性、推力和阻力等,输出结果则是飞行器的飞行性能指标,比如速度、燃油消耗、载荷能力等。

首先,仿真可以用于评估飞行器的飞行操纵性能。

飞行操纵性能是指飞行器在飞行过程中的操作性能,如操纵稳定性、机动性能等。

通过仿真,可以分析飞行器的操纵性能对飞行安全和效率的影响,并进行优化设计。

例如,可以通过调整机翼、尾翼和推进系统等参数,改善飞行器的操纵性能。

其次,仿真可以用于评估飞行器的气动性能。

气动性能是指飞行器在空气中运动时受到的空气动力和气动力矩的影响。

这些影响包括升力和阻力的大小和方向,以及飞行器的飞行稳定性和气动噪声等。

通过仿真,可以对飞行器的各种气动参数进行分析和优化,提高飞行器的飞行效率和空气动力性能。

另外,仿真还可以用于评估飞行器的燃油消耗和航程表现。

燃油消耗是指飞行器在单位飞行距离上消耗的燃油量,航程表现则是指飞行器在给定燃油量下可以飞行的距离。

通过仿真,可以优化飞行器的气动外形、推进系统和燃油管理策略等,降低燃油消耗并提升航程表现。

此外,仿真还可以用于评估飞行器的载荷能力和飞行高度表现。

载荷能力是指飞行器可以携带的货物或乘客的重量,飞行高度表现则是指飞行器在不同高度下的飞行性能和气动特性。

通过仿真,可以对飞行器的结构设计、动力系统和飞行控制技术等进行优化,提高载荷能力和飞行高度表现。

在进行飞行性能仿真和优化设计时,还需要考虑一些具体的任务需求和限制,如环境因素、航空法规和客户要求等。

同时,还需要考虑不同工况下的飞行性能需求,例如起飞、巡航、爬升和下降等。

航空航天工程师的航空航天器系统仿真的模型与技术选择

航空航天工程师的航空航天器系统仿真的模型与技术选择

航空航天工程师的航空航天器系统仿真的模型与技术选择航空航天工程师在设计和开发航空航天器系统时,常常需要进行仿真研究以验证系统的性能和可靠性。

航空航天器系统仿真是一种有效的工具,可以通过计算机模型来模拟和分析航空航天系统的运行行为。

本文将介绍航空航天工程师在进行航空航天器系统仿真时的建模方法和技术选择。

一、仿真模型的建立航空航天器系统仿真的第一步是建立准确可靠的仿真模型。

仿真模型应包括航空航天器的各个子系统的详细信息和相互之间的关系。

常见的航空航天器系统包括推进系统、导航系统、姿态控制系统等。

针对不同的子系统,可以选择不同的建模方法和技术。

1. 推进系统模型推进系统在航空航天器中起着非常重要的作用,其模型的准确性对系统性能的研究至关重要。

推进系统模型可以采用物理模型或者统计模型。

物理模型基于物理原理和动力学方程来描述推进系统的工作原理,能够提供准确的系统动态行为。

统计模型则通过统计数据和概率模型来描述推进系统的性能特征,适合于大规模系统仿真。

2. 导航系统模型导航系统是航空航天器的核心组成部分,用于确定航空航天器的位置、速度和航向等信息。

导航系统的仿真模型应包括传感器模型、数据融合模型和导航算法模型。

传感器模型用于模拟传感器的测量误差和噪声,数据融合模型用于将不同传感器的测量结果进行融合处理,导航算法模型则用于根据传感器信息估计航空航天器的状态。

3. 姿态控制系统模型姿态控制系统用于维持航空航天器的稳定性和控制其姿态。

姿态控制系统的仿真模型是通过建立航空航天器和控制器之间的动态关系来实现的。

可以采用控制理论和数字信号处理技术,建立控制系统的数学模型,并通过仿真软件来模拟系统的响应和稳定性。

二、仿真技术的选择航空航天器系统仿真时,可以选择不同的仿真技术和工具,以满足建模和分析的需求。

1. 传统建模仿真软件传统的建模仿真软件如MATLAB/Simulink、LabVIEW等,具有强大的数学计算和仿真分析功能。

飞行器设计中的仿真与优化

飞行器设计中的仿真与优化

飞行器设计中的仿真与优化在当今科技飞速发展的时代,飞行器的设计成为了一项高度复杂且充满挑战的工程。

从民用客机到军用战斗机,从无人机到航天飞行器,每一种飞行器的成功设计都离不开先进的技术和创新的理念。

其中,仿真与优化技术在飞行器设计中发挥着至关重要的作用,它们不仅能够提高设计效率,降低成本,还能够显著提升飞行器的性能和可靠性。

仿真技术在飞行器设计中的应用就像是为设计师们打开了一扇能够提前洞察未来的窗户。

通过建立精确的数学模型和物理模型,利用强大的计算机算力,设计师们可以在虚拟的环境中模拟飞行器在各种条件下的运行状态。

比如,模拟飞行器在不同的飞行速度、高度、姿态下的气动力特性,了解飞行器的升力、阻力、力矩等关键参数的变化规律。

这使得设计师在实际制造之前,就能够对飞行器的性能有一个较为准确的预估,发现潜在的问题并及时进行改进。

再比如,对于飞行器的结构强度和稳定性的分析。

在飞行过程中,飞行器会承受各种复杂的载荷,如风载、重力、惯性力等。

通过仿真技术,可以模拟这些载荷作用下飞行器结构的应力分布、变形情况,从而判断结构是否足够坚固,是否存在疲劳破坏的风险。

这种提前的预测和分析,大大减少了实际试验中的风险和成本,避免了可能出现的结构失效导致的严重后果。

优化技术则像是为飞行器设计装上了一双能够精准导航的翅膀。

它基于仿真技术所提供的大量数据和分析结果,通过数学算法和优化策略,寻找最优的设计方案。

以飞行器的外形设计为例,传统的设计方法往往依赖于经验和反复的试验,过程漫长且成本高昂。

而利用优化技术,可以将飞行器的外形参数化,如机翼的形状、机身的长度和直径等,然后通过优化算法在众多可能的组合中找到能够使飞行器阻力最小、升力最大的最优外形。

除了外形,优化技术还可以应用于飞行器的结构设计、材料选择、控制系统设计等多个方面。

例如,在结构设计中,可以优化结构的布局和构件的尺寸,以在满足强度和刚度要求的前提下,减轻结构重量,提高飞行器的燃油效率或续航能力。

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定义
第二章 建模与VV&A
一个零初始条件的离散系统,当它受到一个克罗 内克δ函数的作用后,其响应称为权序列: {h(k)},k=0,1,2,…
δ(k)=1 0 k=0 k=1,2,… (2.34)
克罗内克 δ函数
对任意输入序列{u(k)},系统的输出为
y(k)=∑ u(i)h(k-i)
i=0
H(z)与 h(k) 的关系
生态 社会
动力学 空间与航空 电子电路
集中参数
集中参数
分布参数
黑箱
离散时间
差分方程
常微分 偏微分 常微分 方程 方程 方程
白箱
各种系统 模型的表现形式
第二章 建模与VV&A
2.2 系统的数学模型描述
2.2.1 连续系统的数学模型
2.2.2 变换为内部模型的实现问题 2.2.3 初始条件和设置 2.2.4 离散系统的数学模型 2.2.5 采样数据系统的数学模型 2.2.6 举例数学模型
G(s)=C(sI-A)-1 B
则是唯一的。
(2.7)
第二章 建模与VV&A
4.权函数(脉冲过渡函数) g(t)
初始条件为零的连续系统,受到一个狄拉克δ函 数的作用后的响应。 狄拉克δ函数满足(2.8)式: δ(t)=∞,t=0 0, t≠0 ∫∞0 δ(t)dt=1 (2.8) 对于任意的一个外部作用函数u(t),则系统的响 应y(t)满足如(2.9)式所示卷积公式
第二章 建模与VV&A
r(t) +
e(t)
e*(t)
-
T
D(z)
u*(t)
Gh(s)
u(t) G(s)
y(t)
数据采样系统 的数学模型
e*(t):虚拟系统隔T秒闭合一次产生脉冲序列 D(z): 为数字控制器的Z传递函数, Gh(s):为保持器的传递函数, G(s): 为连续对象的传递函数。
第二章 建模与VV&A
第二章 建模与VV&A
2.2.1 连续系统的数学模型
1 2.传递函数 3.状态空间模型 4.权函数(脉冲过渡函数) 5
第二章 建模与VV&A
1
dny dn-1y +a1 n-1 + n dt dt
+an1
dy dt
+an=
dn-1u dn-2u c0 n-1 +c1 n-2 + dt dt
+cn-1u
y(t)=∫t0g(t-τ)u(τ)dτ
g(t)与G(s)的关系 G(s)=£[g(t)]
(2.9)
(2.10)
第二章 建模与VV&A
外部模型与内部模型
传递函数 实 现 问 题
状态方程
例子: 10/(S(S+3.5))
微分方程
脉冲过渡函数
第二章 建模与VV&A
2.2.2 外部模型到内部模型 的变换 ———— 实现问题
第二章 建模与VV&A
2.2.4 离散系统的数学模型
1
2.Z传递函数
3.离散状态空间模型
4
第二章 建模与VV&A
1
设系统的输入为{u(k)},输出为 {y(k)},它们之间的关系可以表示为: y(n+k)+a1y(n+k-1)+…+any(k) = b1u(n+k-1)+…+bnu(k)
第二章 建模与VV&A
第二章 建模与VV& 仿真模型是否正确地代表了真实的系统?(Verification)
• • 设计人员是否按照M&S的要求正确地设计出系统的模型? 软件开发人员是否按设计人员提供的模型正确地实现了设计的模型?
2. 仿真模型产生的输出数据是否和真实系统一致? (Validation)
2.3 离散事件系统的模型描述
2.3.1 排队模型 2.3.2 到达和服务时间分布
2.3.3 排队系统分析
第二章 建模与VV&A
2.3.1 排队模型
Kendall在1953年,对多服务器的情形继续了 分类,即:X/Y/Z。 X:表示顾客到达时间间隔的分布。 Y:表示服务器服务的时间分布。 Z:表示并列服务器的数目。
第二章 建模与VV&A
2.4.0 VV&A概述
Target Formulation
Programming
Verification
Validation
Experimentation
Accreditation
第二章 建模与VV&A
VV&A概念源于仿真模型的可信度评估问题。
仿真是基于实际系统的模型进行试验的活动。仿真试 验和结果究竟是否能代表真实系统的性能,存在一个仿 真可信度(Creability of Simulation)问题。不可信的仿真 是没有意义的。仿真可信度依赖于正确合理的VV&A计 划和实施,并需要采用正确的方法建立可信度指标。
第二章 建模与VV&A
切题性:模型只包括与研究目的有关的方面
清晰性:在子模型之间,除必须的信息联系,相互耦 合要尽可能少 粒度性:同一系统的模型按其粒度要求可分为许多级, 对不同工程,粒度要求不一样。如飞行器系统 研制的工程仿真要求模型精度高,而训练用的 飞行仿真器要求的模型精度相对低 集合性:尽量以大的实体考虑对一个系统实体的分割。 如对武器射击精度鉴定,不关心每发的射击偏 差,而着重讨论多发射击的统计特性。
k
(2.35)
Z{h(k)}=H(z)
(2.36)
第二章 建模与VV&A
2.2.5 数据采样系统的数学模型
r(t)
+
e(t) e(kT)
-
T
数字 控制器 1
u(kt) u(t) 连续 保持器 T 对象 2 3
y(t)
采样数据系统
数据采样系统中的控制器。即计算机是对离散信号 进行运算的装置,而控制对象则往往是连续的。
2
Z传递函数
两边取Z变换,若系统的初始条件为零,即y(k) =u(k)=0,k<0则可得
(1+a1z-1+…+anz-n)Y(z)=(b1z-1+…+bnz-n)U(z)
定义H(z)=Y(z)U(z)为离散系统的Z传递函数,则有 n
∑ bjz-j
j=1 n j=0
H(z)=
∑ ajz-j
第二章 建模与VV&A
第二章 建模与VV&A
仿真模型的VV&A概念性的发展源于仿 真模型的可信度评估问题。最初并没有完全 明确的vv&A概念。随着计算机的发展,计算 机仿真成为各个科学领域的基础,已经成为 设计和研制复杂过程和系统强有力的工具, 其重要性是不言而喻的。 然而,仿真如果没有被正确地建立和使 用,其带来的后果将是非常危险的。
2.2.6 举例数学模型
一个摆动的小球,其悬挂绳子的长度为l, 小球受到重力加速度g的影响。摆球与纵轴的夹
角为θ,摆球的质量定义为m。假设摆球的初始 速度θ0=0,试确定摆球由初始偏角θ0开始摆动
的动态系统与仿真。
第二章 建模与VV&A
第二章 建模与VV&A
建模与仿真过程
第二章 建模与VV&A
第二章 建模与VV&A
建模的基本途径
(一) 机理建模法; (二) 试验建模法; (三) 综合建模法。
李兴玮 p25
第二章 建模与VV&A
建模的方法
(1)、分析综合能力; (2)、抽象概括能力;
(3)、想象洞察能力; (4)、运用数学工具的能力;
(5)、通过实践验证数学模型的能力。
第二章 建模与VV&A
2.1.3 建模方法
建模的任务 建模的方法
第二章 建模与VV&A
确定模型的结构和参数
白盒子系统 用已知的基本定律,经过分析和演绎 推导出系统模型,此法称演绎法。
黑盒子系统 只能进行实验观测,可先假设模 型,并通过实验或辨识的方法建立确认模型。
不能直接试验测试,则采用数据收 集和统计归纳方法。 介乎两者之间的系统 可采用前面二种相结合方法。
U(s)
系统
Y(s)
第二章 建模与VV&A
3.状态空间模型
为描述一个连续系统的内部特性,可以引进系统的内部 变量称为状态变量。实际系统中的真实内部变量及数学上定 义的内部变量可以是一致的,也可以是不一致的。但是不论 怎样定义,它们的描述方程的形式为
x=Ax+Bu y=CX
所对应的外部模型为
·
(2.6)
3.离散状态空间模型
引进状态变量序列{x(k)},则可构成离散 状态空间模型,它属于内部模型,如(2.32)式:
x(k+1)=Φx(k)+Γu(k) y(k)=Gx(k)
同样可以由H(z)确定上式中的Φ,Γ,G,但 是并非唯一,而由Φ,Γ,G却可由唯一地确定 H(z)
H(z)=G(zI-Φ)-1Γ
4
第二章 建模与VV&A
2.3.1 排队模型 常见的概率分布函数的符号: M:负指数分布(M是指Markov性); D:确定性; Ek: k阶 Erlang分布; GI:一般相互独立的随机分布; G:一般随机分布;
第二章 建模与VV&A
2.3.2 到达和服务时间分布
第二章 建模与VV&A
2.3.3 排队系统分析
第二章 建模与VV&A
第二章 建模与VV&A
参考书:
1,吴重光, 仿真技术,化学工业出版社 2,黄柯棣,系统仿真技术,国防科大出版社
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