系统仿真第一章
系统建模与仿真-第1章 导论
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1.1 系统
三、 西方主要系统流派
(1)以麦萨罗维克(M.Mesorovic)为代表的数学系统学派。 (2)以霍尔(Arthur D.Hall)等人为代表的系统分析学派。 (3)以阿考夫(Russell Ackoff)为代表的运筹学派。 (4)特洛卡勒(Len Trocale)创立的耦合命题学派。 (5)福雷斯特(Jay W.Forrester)创立的系统动力学学派。 (6)以奥杜姆(Howard T.Odum)为代表的系统生态学派。 (7)以比尔(Stafford Beer)为代表的活力系统学派。 (8)以亚伯拉罕(Ralph Abraha。m)为代表的动态系统学派。
1.3 系统仿真
1.3.1系统仿真的定义与特点
定义1.3.1：通过对替代物或模仿品的实验分析对与 之相似的原型系统进行研究的过程称为系统仿真。 系统仿真包含三个基本要素：实际系统、数学模型、 计算机。系统仿真过程的实现则要通过三项基本活动： 建立模型、实验仿真、结果分析（如图1.3所示）。
1.3 系统仿真
。 。
1.1 系统
四、中国的系统科学研究与应用
50年代中期，钱学森和许国志把运筹学从西方带到中国 50年代未期，中国科学家开始将运筹学应用于国民经济发展。 20世纪70年代，在钱学森、宋健、许国志等人的大力倡导下， 中国出现了新的系统科学研究热潮。 华罗庚提出的解决国民经济大范围优化问题的“产综正特征矢 量法”，钱学森提出的“综合集成方法”，都极大地丰富了系 统科学方法论。70年代末80年代初，中国学者创立了一批系统 科学新学科，其中邓聚龙创立的“灰色系统理论”、吴学谋提 出的“泛系理论”和蔡文创立的“物元分析”，都在国际上产 生了一定影响。
第一章物流系统仿真基础
建立新的块是很容易的，定制和添加你私人的Enterprise Dynamics套件，创造或定制Enterprise Dynamics的套件没有 技术的限制。
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第一章 物流系统仿真基础
物流系统仿真 ——从理论到实践
——系统仿真逐渐成为一门独立的学科
Page ▪ 5
第一章 物流系统仿真基础
物流系统仿真 ——从理论到实践
1.2 连续系统和离散系统的仿真 离散事件系统： 状态变量随时间呈离散状态变化的系统。一个模型的形式
描述为：
M={T,U,X,Y,Ω,λ} 其中，T为时间素；U为状态变量；X为输入变量；Y为输出变量
模型构造与 数据收集
No
模型确认
Yes
仿真程序编 制与验证
Yes
模型确认
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仿真实验设 计
模型的仿真 运行
No
仿真结果的 输出与分析
形成研究报告、 文档，为决策 提供依据
第一章 物流系统仿真基础
1.5 常用物流系统仿真软件 系统仿真的相关技术
（1）建模与仿真方法学。 （2）仿真算法。 （3）仿真软件。 （4）仿真计算机/仿真器。 （5）虚拟现实技术 （6）分布仿真技术
；Ω为状态转移函数；λ为状态空间。
连续系统： 系统的状态变量随时间变化而发生连续变化。这类系统的
动态特性可以用微分方程或一组状态方程来描述，也可以用一 组差分方程或一组离散状态方程来描述。
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第一章 物流系统仿真基础
1.2 连续系统和离散系统的仿真 离散事件系统与连续系统的区别
（1）时间基。 （2）输入变量和输出变量。 （3）状态变量。 （4）状态转移函数。 （5）状态空间。
物流系统仿真 第一章PPT课件
Ai,Si 怎么能知道呢?-- 需要进行输入数据的分析
*
ZBJV1.0
12
1.2 离散系统模拟的基本方法
计算机模拟的基本过程：
A
系统分析 初建模型
实验性模拟
N 模型合 适否? Y
输入数据 收集分析
实验设计 模拟
建立或修 改模型
输出数据 分析
编制程序
*
A
建立文档
ZBJV1.0
13
1.3 模拟语言简介
1. 模拟可使用各种计算机高级语言 2. 专用模拟语言的优点:
1.通用性好. 提供常用的功能模块 2.模块设计原则与模拟过程相仿 3.具有动态存储分配功能, 速度快 4.有标准输出 5.面向过程,简单明了
5)实体: 系统中与研究目的有关的人, 物, 设备等系统 的组成因素。分流动（活动）实体和永久实 体。
1.理发师状态 2.排队长度 3.各顾客到达时间 4.各顾客服务时间 5.模拟钟时间
6)模拟钟: 模拟模型中表示时间的变量。
*
ZBJV1.0
9
1.2 离散系统模拟的基本方法
例:单窗口排队系统 (M/M/1)
8
1.1 概述
3.模拟模型中常见的术语
1)系统变量: 描述系统特征的各种指标或性能, 常随 时间变化。
2)参数: 表征各种系统变量的值。
例：理发店系统模型
3)系统的状态: 某个指定时刻, 所有系统变量的集合。
的系统变量为：
4)事件: 导致系统状态发生变化的过程。不引起系统 状态变化的过程不称为事件。
第一章电力系统仿真软件介绍
第1章 概 述
电力电子子库中含有二极管、简化/复杂晶闸管、GTO、 开关、MOSFET、IGBT和通用桥式电路模型。
第1章 概 述
附加子库中包含内容较多，主要和系统离散化、控制、计算 和测量有关，包括RMS测量、有效和无功功率计算、傅里 叶分析、HVDC 控制、轴系变换、三相V-I测量、三相脉冲 和信号发生、三相序列分析、三相 PLL 和连续/离散同步 6/12脉冲发生器等。
第1章 概 述
(3) 德国西门子公司研制的电力系统仿真软件NETOMAC (Network Torsion Machine Control)；
德国西门子公司在上个世纪70年代开发的电力系统分析 软件，经过多年的发展，该软件不断完善，功能日益强大， 具有良好的开放性，可嵌入用户自行编制的 FORTRAN语言 子程序、数学表达式等，用户遍及世界各地。
第1章 概 述
此外，SimPowerSystems 4.0 中还含有一个功能强大的图形 用户分析工具Powergui和一个 废弃的“相量子库”(Phasor Elements)。这些模块可以与标 准的SIMULINK模块一起，建 立包含电气系统和控制回路的 模型，并且可以用附加的测量 模块对电路进行信号提取、傅 里叶分析和三相序分析。
以上各个电力系统仿真软件的结构和功能不同，它们各 自的应用领域也有所侧重。 EMTP主要用来进行电磁暂态过 程数字仿真，PSCAD/EMTDC、NETOMAC主要用来进行电 磁暂态和控制环节的仿真，BPA、PSASP主要用来进行潮流 和机电暂态数字仿真。
第1章 概 述
近年来，MATLAB由于其完整的专业体系和先进的设 计开发思路，在多个领域都有广泛的应用。
第1章 概 述
第1章 概 述
智慧树知到《数学建模与系统仿真》章节测试答案
智慧树知到《数学建模与系统仿真》章节测试答案第一章单元测试1.数学模型是根据特定对象和特定目的，做出必要假设，运用适当数学工具得到一个数学结构的理论表述。
答案：对2.数学建模是利用数学方法解决实际问题的一种实践。
通过抽象、简化、假设、引入变量等处理过程后，将实际问题用数学方式表达，建立起数学模型，然后运用先进的数学方法及计算机技术进行求解，是对实际问题的完全解答和真实反映，结果真实可靠。
答案：对3.数学模型是用数学符号、数学公式、程序、图、表等刻画客观事物的本质属性与内在联系的理想化表述。
数学建模就是建立数学模型的全过程（包括表述、求解、解释、检验）。
答案：对4.数学模型（Mathematical Model）强调的是过程；数学建模（Mathematical Modeling）强调的是结果。
答案：错5.人口增长的Logistic模型表明人口增长过程是先快后慢。
答案：对6.MATLAB的主要功能包括符号计算、绘图功能、与其他程序语言交互的接口和数值计算。
答案：符号计算、绘图功能、与其他程序语言交互的接口、数值计算7.Mathematica的基本功能包括语言功能（Programing Language）、符号运算（Algebric n）、数值运算（XXX）和图像处理（Graphics）。
答案：语言功能（Programing Language）、符号运算（Algebric n）、数值运算（Numeric n）、图像处理（Graphics）8.数值计算是Maple、MATLAB和Mathematica的主要功能之一。
答案：Maple、MATLAB、XXX9.评阅数学建模论文的标准包括表述的清晰性、建模的创造性和论文假设的合理性。
答案：表述的清晰性、建模的创造性、论文假设的合理性10.中国（全国）大学生数学建模竞赛（CUMCM）每年举办一次。
该竞赛开始于70年代初。
答案：一年举办一次，开始于70年代初。
10、微分方程模型可以用于描述物体动态变化过程，并且可以用来预测对象特征的未来状态。
系统仿真技术的介绍(第一章)NEW
系统仿真技术的介绍（第一章）（一）什么是系统仿真系统仿真技术在国内还是一个新事物,大家不难发现,在5年或者10年前,很少会有人谈到仿真技术,学校也没有这门课程,在网络上搜索,相关的资料也是很少。
可是近2~3年,仿真逐步在国内高校内发展起来,也逐渐在一些世界级的大企业、国家重点单位得到了应用，出现了一部分基于仿真的咨询机构，并且一度海外风险投资基金也欲介入这个潜在的市场。
现在国内在物流、供应链、工业工程等相关的网站、论坛上都能找到系统仿真的踪迹，并且也出现了一些比较有名的仿真论坛，主要有itpub的供应链仿真论坛，道于仿真论坛，还有各大仿真软件公司或者代理开设的专门的讨论区，技术支持区，人气也相当火。
姑且不论我们国内论坛的人气旺盛和实际上仿真技术应用比较低靡的巨大反差，至少也可以说这是一个良好的开端。
系统仿真是工业工程中系统工程的一个小分支,在国外已经有50多年的历史[1955，K.D. Tocher]。
尤其在美国,仿真研究已经广泛应用于企业应用，主要被应用于通讯、制造、服务、卫生、物流和军事等，为这些行业的发展提供了巨大的推动作用。
仿真和虚拟现实，有本质的区别，我们经常听到仿真枪，仿真玩具，还有比如工程仿真软件，这些都是和虚拟现实相关的可视化的设计而已。
美国的仿真著名学者Jerry Banks对系统仿真的定义是：“仿真就是实时地对现实世界的流程和系统的运作进行模拟,仿真包含人为地产生系统的“历史”，并通过观察这些“历史”数据来获得它所代表的现实系统的运作的推断。
仿真是解决很多现实世界问题不可获缺的解决工具。
仿真被用来描述和分析系统的行为，提出关于现实系统的what-if的问题，并帮助现实系统的设计。
现存的系统和概念中的系统都可以用仿真来模拟。
”采用系统仿真的方法和传统方法的区别在于仿真属于预测性技术，在不影响实际系统的情况下通过有目的的选取研究的对象，确定研究范围，抽象系统的本质进行一系列策略和参数的模拟。
电力系统仿真课本
dt 2
距离 X 速度 dX/dt 外力 F(t) 质量 M 阻尼系数 D 弹簧系数 K
dt
图 1-1 两个系统特性比例相似 注：动模试验也是根据特性比例相似的原则，这个原则可理解为真实系统与模拟系统具有相同的无
量纲（标幺值）方程。
感觉相似。主要是视觉、听觉、触觉和运动感觉相似，是人在模拟环境中的仿真，特别是
E(t)
（
d2q L
R
R
电气系统
dt 2 dt C
电荷 q 电流 dq/dt 电源 E(t) 电感 L 电阻 R 1/电容 1/C
dq
q
1
L
qE(t)C Nhomakorabea对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，通系电1，力过根保管据护线0生高不产中仅工资22艺料22高试可中卷以资配解料置决试技吊卷术顶要是层求指配，机置对组不电在规气进范设行高备继中进电资行保料空护试载高卷与中问带资题负料22荷试，下卷而高总且中体可资配保料置障试时23卷，23调需各控要类试在管验最路；大习对限题设度到备内位进来。行确在调保管整机路使组敷其高设在中过正资程常料1工试中况卷，下安要与全加过，强度并看2工且55作尽22下可2都能护1可地关以缩于正小管常故路工障高作高中；中资对资料于料试继试卷电卷连保破接护坏管进范口行围处整，理核或高对者中定对资值某料，些试审异卷核常弯与高扁校中度对资固图料定纸试盒，卷位编工置写况.复进保杂行护设自层备动防与处腐装理跨置，接高尤地中其线资要弯料避曲试免半卷错径调误标试高方中等案资，，料要编5试求写、卷技重电保术要气护交设设装底备备4置。高调、动管中试电作线资高气，敷料中课并3设试资件且、技卷料中拒管术试试调绝路中验卷试动敷包方技作设含案术，技线以来术槽及避、系免管统不架启必等动要多方高项案中方；资式对料，整试为套卷解启突决动然高过停中程机语中。文高因电中此气资，课料电件试力中卷高管电中壁气资薄设料、备试接进卷口行保不调护严试装等工置问作调题并试，且技合进术理行，利过要用关求管运电线行力敷高保设中护技资装术料置。试做线卷到缆技准敷术确设指灵原导活则。。：对对在于于分调差线试动盒过保处程护，中装当高置不中高同资中电料资压试料回卷试路技卷交术调叉问试时题技，，术应作是采为指用调发金试电属人机隔员一板，变进需压行要器隔在组开事在处前发理掌生；握内同图部一纸故线资障槽料时内、，设需强备要电制进回造行路厂外须家部同出电时具源切高高断中中习资资题料料电试试源卷卷，试切线验除缆报从敷告而设与采完相用毕关高，技中要术资进资料行料试检，卷查并主和且要检了保测解护处现装理场置。设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
AMESim系统建模和仿真—从入门到精通第1章 引言
第一章引言本章将介绍AMESim 家族产品和AMESim 4.2的新特征。
AMESim是什么? AMESim 怎么用? 如何使用文件组？在线帮助的组织结构。
AMESim 4 软件包。
AMESim 4.2的新特征1.1 AMESim是什么?AMESim表示工程系统仿真高级建模环境（A dvanced M odeling E nvironment for performing Sim ulations of engineering systems）.基于直接图形接口，在整个仿真过程中系统可以显示在环境中。
AMESim 使用图标符号代表各种系统的元件，这些图标符号要么是国际标准组织如工程领域的ISO为液压元部件确定的标准符号，或为控制系统确定的方块图符号，或者当不存在这样的标准符号时可以为该系统给出一个容易接受的非标准图形特征。
.Figure 1.1: AMESim中使用符号Figure 1.1 所示为使用标准液压，机械和控制符号表达的一个工程系统。
Figure 1.2所示为使用了非标准图形特征的汽车制动系统。
Figure 1.2: 汽车制动系统的符号1.2 如何使用AMESim?使用AMESim你可以通过在绘图区添加符号或图标搭建工程系统草图，搭建完草图后，可按如步骤进行系统仿真：•图标元件的数学描述• 设定元件的特征• 初始化仿真运行• 绘图显示系统运行状况Figure 1.3 所示为从HCD符号构建的一个三柱塞径向液压泵详细模型。
箭头用来表示液流方向。
Figure 1.3: 从HCD符号构建的一个三柱塞径向液压泵大多数自动化系统都可按上述步骤执行，在每一步都可以看到系统草图。
接口现在的联系是为了提供软件间的接口使它们能够联合工作，以便你能够获得每个软件的最佳特征。
标准AMESim软件包提供了与MATLAB.的接口。
这使你有权使用控制器设计，优化工具和功率谱分析等。
还有其它一些接口可用，AMESim 最新接口信息请参见1.6.6节接口。
计算机仿真技术：第1章 仿真技术综述
定理、定律或公式，经过分析和演绎，找出系统内部 各部分或环节之间的相互关系，推导出系统的数学模 型。
❖ 系统辨识 根据系统的输入和输出的观测信息来估
计它的数学模型。
❖ 综合法 综合法就是将解析和实验结合起来的建模
方法。
三、仿真
仿真，就是模仿真实的事物，也就是用一个模型来模仿真实
(1) 对于一个大型的仿真系统，有时系统中的某一部分很难建立 其数学模型，或者建立这部分的数学模型的代价昂贵，精度也难 以保证。例如，在红外制导系统仿真时，其红外制导头以及各种 物理场的模型建立是相当困难的。为了能准确地仿真系统，这部 分将以实物的形式直接参与仿真系统，从而避免建模的困难和过 高的建模费用。
（3）有序性和动态性
比如，生命是一种高度有序的结
构，它所具有的复杂功能组织，
与现代化大工业生产的“装配
C •
线”非常相似，这是一种结构
B•
上的有序性，对任何系统都是
适用的。又如图1.1.1所示，一 A• 个非平衡系统如果经过分支点A、
B到达C，那么对C态的解释就
必须暗含着对A态和B态的了解。
这就是系统的动态性。
无论什么系统均具有4个重要的性质： 整体性 相关性 有序性 动态性
（1）系统的整体性。各部分是不可分割的。就好像人体，它
由头、身躯、四肢等多个部分组成，如果把这些部分拆开，就 不能构成完整的人体。至于人们熟悉的自动控制系统，其基本 组成部分(控制对象、测量元件、控制器等)同样缺一不可。整体 性是系统的第一特性。
上一节我们讲过，仿真就是模仿一个真实系统，所遵循的 基本原则就是相似原理。根据相似论的研究方法和仿真技术的 研究方法，在建立物理系统的模型时，我们认为物理系统和模 型应该满足几何相似、环境相似和性能相似中的一种或几种。
系统建模与仿真第一章.
亚实时仿真
实时仿真
超实时仿真
20
《系统建模与仿真》
计算机仿真的一般步骤
分析实际 系统 建立系统 模型 仿真建模
仿真结果 分析
仿真运行
程序设计
反馈校验
结束
21
电气工程常见仿真
电气工程学科常见仿真
统 数字电路类仿真：EDA设计、微机系统与接口 线性电路类仿真：模拟电路、放大电路、控制系
2019/1/16 《系统建模与仿真》 29
重点介绍一种在全世界广为应用 的一种仿真软件——MATLAB。
MATLAB是MathWorks公司推出的一套高性能 的数值计算和可视化软件，它集数值分析、 矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，构 成了一个方便的、界面友好的用户环境。 MATLAB的推出得到了各个领域专家学者的广 泛关注，其强大的扩展功能为各个领域的应 用提供了基础。由各领域专家学者相继推出 了MATLAB工具箱。应用各种专业工具箱，用 户可以方便地解决相应专业的计算和仿真问 题。
航 空 、 航 天 工 业 、 能 源 教 育 、 科 研
11
经 济 、 社 会 交 通 、 商 业
武 器 、 军 事
《系统建模与仿真》
发展历史与趋势
20世纪40年代 至70年代 • 传统系统仿 真 • 主要面向工 程系统仿真 80年代至21世 纪初 • 复杂系统仿 真 • 主要面向社 会、经济、 生态等非工 程系统 21世纪
2019/1/16
《系统建模与仿真》
24
第一章 绪论
本章教学要点
了解系统仿真技术的发展、特点、应用以
及相关技术；
了解系统仿真的基本概念和相关知识
MATLAB系统仿真试题复习资料-有答案
第一章 MATLAB 入门测试的命令窗口的作用是什么编辑/调试窗口图象窗口MATLAB 命令窗口是MATLAB 起动时第一个看到的窗口，用户可以在命令窗口提示符">>"后面输入命令，这些命令会被立即执行。
命令窗口也可以用来执行M 文件。
编辑/调试窗口是用来新建，修改或调试M 文件的。
图像窗口用来显示MATLAB 的图形输出。
2.列出几种不同的得到MATLAB 帮助的方法。
（1）在命令窗口中输入help <command_name>，本命令将会在命令窗口中显示关于些命令的有信息。
（2）在命令窗口中输入lookfor <keyword>，本命令将会在命令窗口中显示所有的在第一注释行中包含该关键字的命令和函数。
（3）通过在命令窗口输入helpwin 或helpdesk 启动帮助浏览器，或者是在启动板中选择"Help"。
帮助浏览器包含了基于超文本的MATLAB 所有特性的描述，HTML 或PDF 格式的在线手册，这是MATLAB 最全面的帮助资源。
3.什么是工作区在同一工作区内，你如何决定它里面存储了什么 工作区是命令、M 文件或函数执行时被MATLAB 使用的变量或数组的收集器，所有命令都在命令窗口（所有的脚本文件也是从命令窗口执行）共享公共工作区，因此它们也共享所有变量，工作区的内容可以通过whos 命令来查看，或者通过工作区浏览器来图形化地查看。
4.你怎样清空MATLAB 工作区内的内容要清除工作区的内容，只需在命令窗口中输入clear 或clear variables 即可。
第二章MATLAB 基础测试1.数组,矩阵,向量有什么区别数组是在内存中被组织成行和列的数据集合，只有一个名称，数据要通过在数组名后面圆括号里加上表示数据所在行和列的数字来访问。
术语"向量"通常用来描述只有一维的数组，而"矩阵"通常用来描述二维或更多维的数组。
数学建模与系统仿真章节测试题库及答案
数学建模与系统仿真章节测试题库及答案数学建模与系统仿真章节测试题库及答案第一章单元测试1、数学模型是对于现实世界的一个特定对象,一个特定目的,依据特有的内在规律,做出一些必要的假设,运用适当的数学工具,得到一个数学结构.A:错B:对答案:【对】2、数学建模是利用数学方法解决实际问题的一种实践.即通过抽象、简化、假设、引进变量等处理过程后,将实际问题用数学方式表达,建立起数学模型,然后运用先进的数学方法及计算机技术进行求解,是对实际问题的完全解答和真实反映,结果真实牢靠。
A:对B:错答案:【错】3、数学模型是用数学符号、数学公式、程序、图、表等刻画客观事物的本质属性与内在联系的理想化表述. 数学建模就是建立数学模型的全过程(包括表述、求解、解释、检验).A:对B:错答案:【对】4、数学模型(Mathematical Model):重过程;数学建模(Mathematical Modeling):重结果。
A:错B:对答案:【错】5、人口增长的Logistic模型,人口增长过程是先慢后快。
A:错B:对答案:【错】6、MATLAB的主要功能有A:符号计算B:绘图功能C:与其它程序语言交互的接口D:数值计算答案:【符号计算;绘图功能;与其它程序语言交互的接口;数值计算】7、Mathematica的基本功能有A:语言功能(Programing Language)B:符号运算(Algebric Computation)C:数值运算(Numeric Computation)D:图像处理(Graphics )答案:【语言功能(Programing Language);符号运算(Algebric Computation);数值运算(Numeric Computation);图像处理(Graphics )】8、数值计算是下列哪些软件的一个主要功能 A:MapleB:JavaC:MATLABD:Mathematica答案:【Maple;MATLAB;Mathematica】9、评阅数学建模论文的标准有:A:完全全都的结果B:表述的清晰性C:建模的制造性D:论文假设的合理性答案:【表述的清晰性;建模的制造性;论文假设的合理性】10、关于中国(全国)高校生数学建模竞赛(CUMCM)描述正确的是 A:2年举办一次B:一年举办一次C:开头于70年月初D:一年举办2次答案:【一年举办一次】其次章单元测试1、衡量一个模型的优劣在于它是否使用了高深的数学方法。
(完整版)第一章系统仿真的基本概念与方法
第一章控制系统及仿真概述控制系统的计算机仿真是一门涉及到控制理论、计算数学与计算机技术的综合性新型学科。
这门学科的产生及发展差不多是与计算机的发明及发展同步进行的。
它包含控制系统分析、综合、设计、检验等多方面的计算机处理。
计算机仿真基于计算机的高速而精确的运算，以实现各种功能。
第一节控制系统仿真的基本概念1．系统：系统是物质世界中相互制约又相互联系着的、以期实现某种目的的一个运动整体，这个整体叫做系统。
“系统”是一个很大的概念，通常研究的系统有工程系统和非工程系统。
工程系统有：电力拖动自动控制系统、机械系统、水力、冶金、化工、热力学系统等。
非工程系统：宇宙、自然界、人类社会、经济系统、交通系统、管理系统、生态系统、人口系统等。
2．模型：模型是对所要研究的系统在某些特定方面的抽象。
通过模型对原型系统进行研究，将具有更深刻、更集中的特点。
模型分为物理模型和数学模型两种。
数学模型可分为机理模型、统计模型与混合模型。
3．系统仿真：系统仿真，就是通过对系统模型的实验，研究一个存在的或设计中的系统。
更多的情况是指以系统数学模型为基础，以计算机为工具对系统进行实验研究的一种方法。
要对系统进行研究，首先要建立系统的数学模型。
对于一个简单的数学模型，可以采用分析法或数学解析法进行研究，但对于复杂的系统，则需要借助于仿真的方法来研究。
那么，什么是系统仿真呢？顾名思义，系统仿真就是模仿真实的事物，也就是用一个模型（包括物理模型和数学模型）来模仿真实的系统，对其进行实验研究。
用物理模型来进行仿真一般称为物理仿真，它主要是应用几何相似及环境条件相似来进行。
而由数学模型在计算机上进行实验研究的仿真一般则称为数字仿真。
我们这里讲的是后一种仿真。
数字仿真是指把系统的数学模型转化为仿真模型，并编成程序在计算机上投入运行、实验的全过程。
通常把在计算机上进行的仿真实验称为数字仿真，又称计算机仿真。
计算机仿真包括三个基本要素：系统、模型与计算机。
生理系统仿真与建模-第一章
心搏—心脏有节律的收缩与舒张运动 心搏的标志—心室的舒-缩活动 心脏的收缩期—心室的收缩期 心脏的舒张期—心室的舒张期
心动周期—心脏收缩-舒张一次所需要的时间正 常成年人为0.8秒（收缩期约0.3秒，舒张期约 0.5秒）
血液循环的管路系统
血管
几何锥削
高度枝化
动脉
弹性锥削 内径较相应动脉的大 总体积较动脉系统大 管壁比动脉管壁硬
静脉 毛细血管
分布最广、管壁最薄、管径最小
循环系统的工作介质
血液—作用：运送氧气和营养物质 运送二氧化碳和代谢废物 血液由 有形成分 和 血浆 组成。
红血球 白血球 血小板 40-45% 1/600 1/800
血浆中有90%以 上的水，呈弱碱性
绪
论
1 历史的简单回顾 2 血液循环的生理背景
3 心血管系统血液流动的一般描述
对于层流的流动，任何在振幅、频率和方向均为随机的小扰动都将因 为流体的粘性作用而消除。当Re数不断增大到超过某一个临界雷诺数 Re*时，流体的流动就不再稳定，而且至少有部分扰动将被放大，从 而导致湍流的发生。若在定义式中U取为管内的平均流速，对于完全 发展的定常流动，其临界雷诺数Re* =2300
4 心血管流体力学的发展概况
3 心血管系统血液流动的一般描述
在下面各章对心血管系统血液流动规律 作较系统的讨论之前，我们先对血液流 动中的有关问题作些一般性的描述： 脉动流与频率参数
•
•
层流与湍流
3 心血管系统血液流动的一般描述
一、脉动流与频率参数
主动脉和其他大动脉中： 收缩期：主动脉和其他大动脉中的血液压力上升，由于血管是弹性的，必然导致血管壁 的向外扩张； 舒张期：主动脉和其他大动脉中的血液压力下降，血管壁将重新回弹。
计算机仿真技术-Chapter1
举例
R udc L
i + u P0/u
C
(1)建模 专业知识：电路理论
边界 输入：电源电压udc，负载P0/u 状态(输出)：电容电压u，电感电流i
数学模型
确定参数
P0 1 u (i ) C u 1 (u dc Ri u ) i L
实验框架 研究目的：R、L、C参数匹配与稳定域的关系 2 2 P L / Cu0 R udc / 4P 小扰动稳定 0 0
主要软件：
ANSOFT：电磁场仿真 ANSYS：电磁、声、热等的仿真 主要应用： 电机内部电磁场计算
电磁兼容分析
散热设计等
3.4 Matlab/Simulink
开放的环境、灵活简便的语言、强大的扩展性能 丰富的第三方产品 简便易用 Simpowersystems可用于电气系统的仿真
亚实时仿真：即仿真时钟慢于实际时钟， 模型仿真的速度慢于实际系统运行的速度。 亦称为离线仿真。
超实时仿真：即仿真时钟快于实际时钟， 模型仿真的速度快于实际系统运行的速度。
2 系统仿真的一般步骤
建立模型 专业背景知识 确定模型边界：限定研究范围 建立数学模型 获取模型参数：实际系统和假想系统 确定实验框架：仿真的目的
提供了大量的器件模型。
强大的系统分析功能。
可通过参数、传递函数、状态方程等自建器件模型。 存在问题 器件模型主要为小功率电子器件，大功率电力电子器
件误差较大。
功能扩展能力一般。 仿真算法的收敛性问题。
3.1.2 Saber
主要优点
系统级仿真：电、机、热、控制等。
更灵活的MAST语言。
应用
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目录第一章MA TLAB入门 (1)1.1 MA TLAB的优点 (1)1.易用性 (1)2.平台独立性 (1)3.预定义函数 (1)4.机制独立的画图 (1)5.用户图形界面 (2)6.MA TLAB编译器 (2)1.2 MA TLAB的缺点 (2)1.3 MA TLAB的开发环境 (2)1.3.1MATLAB桌面 (2)1.3.2命令窗口（TheCommandWindow） (2)1.3.3历史命令窗口（The History Command Window） (4)1.3.4启动平台（the launch pad） (4)1.3.5图像窗口（Figure Windows） (5)1.3.6MATLAB工作区 (6)1.3.7MATLAB帮助 (7)1.3.8一些重要的命令 (9)1.4把MA TLAB当作便笺薄来使用 (11)测试1.1 (11)1.5总结 (11)1.5.1MATLAB总结 (12)1.6练习 (12)1.1 (12)1.2 (12)1.3 (12)1.4 (12)1.5 (12)1.6 (12)1.7 (13)1.8 (13)第一章MATLAB入门MATLAB(矩阵实验室的简称)是一种专业的计算机程序，用于工程科学的矩阵数学运算。
但在以后的几年内，它逐渐发展为一种极其灵活的计算体系，用于解决各种重要的技术问题。
Matlab程序执行MATLAB语言，并提供了一个极其广泛的预定义函数库，这样就使得技术工作变得简单高效。
本书将介绍matlab语言，并向大家展示如何运用它去解决经典的技术问题。
MATLAB是一个庞大的程序，拥有难以置信的各种丰富的函数；即使基本版本的MATLAB语言拥有的函数也比其他的工程编程语言要丰富的多。
基本的MA TLAB语言已经拥有了超过1000多个函数，而它的工具包带有更多的函数，由此扩展了它在许多专业领域的能力。
本书无意将MA TLAB的所有函数介绍给大家，而是让大家掌握编写调试和优化程序的基本功，还有一些重要函数的子集。
所以从大量可利用的函数中筛选出你所需要的函数就显得尤为重要。
1.1 MATLAB的优点MATLAB语言相对于传统的科技编程语言有诸多的优点。
主要包括：1.易用性MATLAB是种解释型语言，就像各种版本的BASIC。
和BASIC一样，它简单易用程序可用作便笺簿求打在命令行处表达式的值，也可执行预先写好的大型程序。
在MATLAB集成开发环境下，程序可以方便的编写，修改和调试。
这是因为这种语言极易使用，对于教育应用和快速建立新程序的原型，它是一个理想的工具。
许多的编程工具使得MATLAB十分简单易用。
这些工具包括：一个集成的编译/调试器，在线文件手册，工作台和扩展范例。
2.平台独立性MATLAB支持许多的操作系统，提供了大量的平台独立的措施。
在本书编写的时侯，windows98/2000/NT和许多版本的UNIX系统都支持它。
在一个平台上编写的程序，在其它平台上一样可以正常运行，在一个平台上编写的数据文件在其它平台上一样可以编译。
因此用户可以根据需要把MATLAB编写的程序移植到新平台。
3.预定义函数MATLAB带有一个极大的预定义函数库，它提供了许多已测试和打包过的基本工程问题的函数。
例如，假设你正在编写一个程序，这个程序要求你必须计算与输入有关的统计量。
在许多的语言中，你需要写出你所编数组的下标和执行计算所需要的函数，这些函数包括其数学意义，中值，标准误差等。
像这样成百上千的函数已经在MATLAB中编写好，所以让编程变得更加简单。
除了植入MATLAB基本语言中的大量函数，还有许多专用工具箱，以帮助用户解决在具体领域的复杂问题。
例如，用户可以购买标准的工具箱以解决在信号处理，控制系统，通信，图象处理，神经网络和其他许多领域的问题。
4.机制独立的画图与其他语言不同，MATLAB有许多的画图和图象处理命令。
当MATLAB运行时，这些标绘图和图片将会出现在这台电脑的图象输出设备中。
此功能使得MATLAB成为一个形象化技术数据的卓越工具。
5.用户图形界面MATLAB允许程序员为他们的程序建立一个交互式的用户图形界面。
利用MATLAB的这种功能，程序员可以设计出相对于无经验的用户可以操作的复杂的数据分析程序。
6.MATLAB编译器MATLAB的灵活性和平台独立性是通过将MATLAB代码编译成设备独立的P代码，然后在运行时解释P代码来实现的。
这种方法与微软的VB相类似。
不幸的是，由于MATLAB是解释性语言，而不是编译型语言，产生的程序执行速度慢。
当我们遇到执行速度慢的程序时，我们将会指出其这一特性。
1.2 MATLAB的缺点MATLAB有两个基本的缺点。
第一，它是解释型语言，其执行速度要比编译型语言慢得多。
这个问题可以通过合理的MATLAB结构得到缓解，也可以在发行广泛使用前编译出MATLAB程序。
第二，他的费用较高。
一个完全版MATLAB编译器的大小是一个C语言或Fortan语言编译器的5到10倍。
但MATLAB能够节省大量的时间在科技编程方面，故MATLAB在商业编程过程中是节省成本的。
尽管如此，相对于大多数考虑购买的人还是很昂贵的。
幸运的是，它有一个价格便宜的学生专用版本，对学生来说它是学习MATLAB语言的一个重要工具。
学生版的MATLAB 和完全版的MATLAB是基本一致的。
1.3 MATLAB的开发环境1.3.1MATLAB桌面任何一个MATLAB程序的基本组成单元是数组。
数组是一组数据值的集合，这些数据被编上行号和列号，拥有唯一的名称。
数组中的单个数据是可以通过带有小括号的数组名访问，括号内有这个数据的行标和列标，中间用逗号隔开。
标量也被MATLAB当作数组，只不过只有一行和一列。
在第二章我们将学习如何创建和操作MATLAB数组。
当MATLAB运行时，有多种类型的窗口，有的用于接收命令，有的用于显示信息。
三个重要的窗口有命令窗口；图像窗口；编辑/调试窗口；它们的作用分别为输入命令；显示图形；充许使用者创建和修改MATLAB程序。
在本节课中我们将会看到这三个窗口的例子。
当MATLAB程序启动时，一个叫做MATLAB桌面的窗口出现了。
默认的MATLAB桌面结构如图1.1所示。
在MATLAB集成开发环境下，它集成了管理文件、变量和应用程序的许多编程工具。
在MATLAB桌面上可以得到和访问的窗口主要有：●命令窗口（The Command Window）●命令历史窗口（The Command History Window）●启动平台（Launch Pad）●编辑调试窗口（The Edit/Debug Window）●工作台窗口和数组编辑器（Workspace Browser and Array Editor）●帮助空间窗口（Help Browser）●当前路径窗口（Current Directory Browser）我们将在本章的最后一节讨论这些工具的函数。
1.3.2命令窗口（TheCommandWindow）MATLAB桌面的右边是命令窗口。
在命令窗口中，用户可以在命令行提示符(>>)后输入一系列的命令，这些命令的执行也是在这个窗口中实现的。
举一个简单的例子，假设你要计算一个半径为2.5m的圆的面积。
在命令窗口中的操作如下：个1×1的数组）。
这个变量的数值将显示在命令窗口(TheCommandWindows),如图1.2所示，而且这个变量能进行进一步的计算。
（注意π是MATLAB 预先定义好的变量，所以pi 不需要预先声明。
）这个命令框可以允许用户观察和改变当前字典路径启动the help browser 显示文件所在字典显示过去的操作ＭA TLAB Command Window用于显示每一个产品的所使用的工具，示例和文件。
显示各种文件在工作台中定义的变量。
图1.1ＭATLAB 桌面，具体桌面布局可能因机器的不同而会有的轻微的变化Figure1.2命令窗口(The Command Windows)在桌面的右半部分。
用户可在这里输入命令。
如果一个语句在一行内书写太长了，可能要另起一行接着写，在这种情况下我们需要在第一行末打上半个省略号（...），再开始第二行的书写。
后MATLAB就开始执行这个文件，而不是用直接在命令窗口(The Command Windows)键入的方法，这样的文件叫做脚本文件(Script files),由于脚本文件(Script files)的扩展名为“.m”，所以这它也叫做M文件。
1.3.3历史命令窗口（The History Command Window）历史命令窗口（The History CommandWindow）用于记录用户在命令窗口(The Command Windows)，其顺序是按逆序排列的。
即最早的命令在排在最下面，最后的命令排在最上面。
这些命令会一直存在下去，直到它被人为删除。
双击这些命令可使它再次执行。
在历史命令窗口(The Command Windows)删除一个或多个命令，可以先选择，然后单击右键，这时就有一个弹出菜单出现，选择Delete Section。
任务就完成了。
1.3.4启动平台（the launch pad）启动平台是一个特殊的工具，为MATLAB和其工具箱提供帮助、demos、其他相关文件和应用程序等参考资料。
这些信息是产品附带的，所有的参考资料都在每个产品或工具箱后面列出。
不同的人拥有不同的产品，所以这个内容随个人安装的不同而不同。
Figure1.4显示的是只带有基本MATLAB产品的参考资料的启动平台。
双击其中一个条目，你将会得到MATLAB的帮助，运行MATLAB的示例，访问这个程序所支持的标准工具，或访问MATLAB在互联网上的网站。
1.3.5 编辑调试器编辑调试器一般用于创建M文件，或者修改已存在的M文件。
当你打开或修改一个M文件，编辑调试器会自动被调用。
创建一个M文件的方法：一、在菜单按“File/New/M-file”创建；二、单击图标。
打开一个已存在的M文件也有两个方法：一、按路径“File/Open ”打开； 二、单击图标。
编程调试器是个重要的程序的文档编辑器，MATLAB 语言的一些特性会被不同的顔色表现出来。
M 文件中的评论用绿色表示，变量和数字用黑色来表示，字符变量用红色表示，语言的关键字用蓝色表示。
如图1.5显示了一个包含有M 文件的简单的编辑窗口。
这个文件是为了计算1.3.6图像窗口（Figure Windows ）图像窗口主要是用于显示MATLAB 图像。
它所显示的图像可以是数据的二维或三维坐标图，图片，或用户图形接口。
下面是一个简单的脚本文件(Script files)用于计算函数sinx 并打印图1.5显示了一个包含有M 文件的简单的编辑窗口如果此文件以sin_x.m 为文件名保存，那么你可以在命令窗口(The Command Windows)输入此文件名就可以执行文件了。