第一章系统建模与仿真概述

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系统建模和仿真概述

工程系统（物理系统）：为了满足某种需要或实现某个预定的功能，采用某种手段构造而成的系统，如机械系统、电气系统等。非工程系统（非物理系统）：由自然和社会发展过程中形成的，被人们在长Байду номын сангаас的生产劳动和社会实践中逐步认识的系统，如社会系统、经济系统、管理系统、交通系统等。
1.1 系统与模型
3. 系统的分类按照系统中起主要作用的状态随时间变化分类:
简单系统：组成子系统数量较少，子系统之间的关系比较简单，或尽管子系统数量较多，但它们之间的关联关系比较简单。例如：一台仪器复杂系统：系统具有众多的状态变量,反馈结构复杂,输入与输出呈现非线性特征(高阶次、多回路、非线性) 复杂巨系统：子系统数量极大，种类很多，关系复杂例如：星系系统

连续系统：状态随时间连续变化的系统。离散事件系统：状态的变化在离散的时间点上发生,且往往又是随机的系统。线性系统和非线性系统。定常系统和时变系统。集中参数系统和分布参数系统单输入单输出系统和多输入多输出系统

按照系统物理结构和数学性质分类:

1.1 系统与模型
3. 系统的分类按照系统内子系统的关联关系分类
系统建模与仿真概述
System Modeling and Simulation
第一章系统建模与仿真概述
主要内容
• • • • 系统与模型系统建模系统仿真系统建模与仿真技术
1.1 系统与模型
1.1.1 系统 1. 系统的广义定义：由相互联系、相互制约、相互依存的若干组成部分（要素）结合起来在一起形成的具有特定功能和运动规律的有机整体。举例：宇宙世界，原子分子，电炉温度调节系统，商品销售系统，等等。

系统建模与仿真简述

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第1章概述
• 1 .2 仿真的意义阐释
计算机仿真出现的意义：计算机仿真之前的科研状态分析：费时费力费用高，周期长，可靠性高，复杂度高的问题难以解决，缺乏形象性可视性。计算机仿真之后的科研状态分析：省时省力省费用，周期短，可靠性高，复杂度高的问题也能解决，复杂环境下的问题也能解决，形象直观，可视性、可操控性强。例如：航天环境下的计算机仿真，核技术中的仿真等。
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第1章概述
当下的意义: 建模、仿真能力对年轻的一代IT技术人才已经不是特长，而是基本的技能和交流工具。如，ITU(国际电信联盟）第三代通信系统的标准讨论规定：技术文本与仿真结果必须同时提交，并且鼓励对其他公司提交的方案进行仿真验证。我们学习掌握MATLAB仿真，在某种意义上说是在科学计算、工程设计和工具应用上与国际接
第1章概述
1
第1章概述
• 1 什么是仿真？（仿真的定义和意义） • 2 数学仿真与MATLAB软件 • 3 电子通信系统的建模与仿真 • 4 本课程的内容与结构概观
2
第1章概述
1 .1 什么是仿真？（仿真的定义）
• 系统仿真(Simulation)技术也称为系统模拟技术，简称“仿真”。 • 计算机仿真：本课程特指自1970年以来发展起来的利用现代计算机和仿真软件来进行仿真的计算机仿真技术。由于计算机仿真具有精度高，通用性强，重复性好，建模迅速以及成本低廉等许多优点。 • MATLAB仿真：是计算机仿真的一种。近年来在计算机仿真的基础之上，发展了以MATLAB/Simulink为代表的多种科学计算和系统仿真系统。它使用起来比利用传统的Fortran、C/C++语言进行仿真可靠、方便、快捷。

系统建模和计算机仿真课程总结

系统建模和计算机仿真课程总结第一章1.系统：按照某些规律结合起来，互相作用、互相依存的所有实体的集合或总和。

模型：真实对象、对象间关系的特性抽象，描述某些系统本质。

仿真：通过对模型的实验以达到研究系统这个目的。

2.同态：系统与模型在行为级上等价。

同构：系统与模型在结构级上等价。

黑箱：可观测输入、输出值，但不知内部结构的系统（通过输入和输出推断其内部结构）白箱：已知内部结构的系统(灰箱：介于黑箱和白箱之间)3.演绎：应用先验理论，补充假设和推理，通过数学逻辑演绎建模，是一个从一般（抽象）到特殊（具体）的过程。

归纳：从系统的行为级开始，逐步获得系统结构级的描述。

是一个从特殊（具体）到一般（抽象）的过程。

推理结果往往不是唯一解。

4.面向对象仿真：从人类认识世界模式出发，使问题空间和求解空间一致，提供更自然直观、可维护、可重用的系统仿真框架。

定性仿真：力求非数字化，以非数字手段处理信息输入、建模、行为分析和结构输出，通过定性模型推导系统定性行为描述。

智能仿真：力求非数字化，以非数字手段处理信息输入、建模、行为分析和结构输出，通过定性模型推导系统定性行为描述。

可视化仿真：用于为仿真过程及结果增加文本提示、图形、图像、动画表现，使仿真过程更加直观，并能验证仿真过程是否正确。

虚拟现实仿真：由计算机全部或部分生成的多维感觉环境，给参与者产生各种感官信号，若视觉、听觉、触觉等，使参与者身临其境。

第二章1.系统建模原则：（1）可分离原则：系统中的实体不同程度上均相互关联，结合建模目标合理忽略某些关联。

依赖于系统环境的界定、系统因素的提炼即约束条件与外部条件的设定。

（2）合理假设原则：任何模型的建立均应基于某些合理的假设，以简化模型，有利于仿真的实现。

（3）因果性原则：系统的输入和输出满足函数映射关系。

（4）可测量、选择原则：输入量和输出量可量化。

2.系统模型分类：（1）根据模型的时间集合连续时间模型：时间用实数表示，系统的状态可以在任意时刻点获得。

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。

生产系统建模与仿真课件第1章仿真概述

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1.3 系统建模与仿真的发展趋势
3 发展趋势
总体而言，计算机仿真技术正朝一体化建模与仿真环境的方向发展，其主要热点为：面向对象仿真：从人类认识世界的模式出发，提供更自然、更直观、具有可维护性和可重用性的系统仿真框架；定性仿真：以非数字手段处理信息输入、建模、行为分析和结构输出,研究系统的定性行为,突破传统定量仿真的局限；智能仿真：把以知识为核心和人类思维行为为背景的智能技术，引入建模与仿真过程；分布式仿真：通过计算机网络将分散在不同地点的仿真设备互联，构成时间和空间相耦合的虚拟仿真环境；
系统尚不存在的情况下对于系统或活动本质的实现”。
• 1978年Korn在《连续系统仿真》一述中将仿真定义为“用能代表所研究的系统的模型做实验”。 • 1984年Oren提出“仿真是一种基于模型的活动”，被认为是现代仿真技术的一个重要概念。
• 基本共同观点是：仿真是基于模型进行的。
• 仿真是对真实世界的模拟。
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1.2 流行仿真软件简介
4 RaLC(乐龙)
乐龙软件由日本人工智能服务有限公司开发，完全中文化界面，点击按钮即可在三维立体画面上显示出的对象物体，通过对这些对象物体的配置来进行设计，对各个对象物体的形状和规格，即使在仿真执行中也很容易可设置其属性。可以非常直观且简单的建模。用户独创性机器设备可以与模型整合。人工作业功能的作业管理器也可以说是杰作，如，对于“分拣、验货、包装、搬运” 等一系列作业，用户既可以让多数人来分担，又可以使工人互相协助;或设定作业优先度等。仅仅选用内设菜单选项即可简单完成这些复杂的作业运行，不需要任何复杂编程，且附带有能自动生成最短行进路径的智能化功能。

系统建模与仿真讲义

模型参数确定
通过实验或经验数据，确定数学模型的参数值。
03
02
建立数学模型
根据系统特性，选择合适的数学模型描述系统的动态行为。
模型验证与修正
对建立的数学模型进行验证，并根据实际需求进行必要的修正。
04
仿真实验设计与分析
实验方案设计
根据仿真目标，设计合理的实验方案，包括实验条件、输入输出等。
概率模型
概率分布
概率分布是描述随机事件发生可能性的数学工具，常见的概率分布有二项分布、泊松分布、正态分布等。
随机过程
随机过程是描述一系列随机事件随时间变化的模型，例如马尔科夫链和泊松过程等。
03
系统仿真基础
仿真模型的建立与实现
01
确定系统边界
明确仿真目标，确定系统边界，将系统划分为可管理的子系统。
系统建模与仿真讲义
汇报人：日期:
目录
• 系统建模概述 • 数学建模基础 • 系统仿真基础 • 仿真技术的应用 • 系统建模与仿真的挑战与未来
发展
01
系统建模概述
定义与目的
定义
系统建模是对真实系统进行抽象、简化和描述的过程，通过数学、逻辑和图形等工具来表示系统的结构、行为和性能。
目的
系统建模的目的是为了更好地理解、分析和预测系统的行为，为系统设计、优化和控制提供依据。
模型改进
根据性能优化需求，对数学模型进行改进，提应用于实际系统设计、分析和优化中，发挥仿真的价值和作用。
04
仿真技术的应用
工业系统仿真
总结词
工业系统仿真通过模拟工业生产过程，帮助企业优化生产流程、提高生产效率和降低成本。
详细描述
工业系统仿真通过对生产线的布局、工艺流程、设备运行等进行模拟，发现潜在的问题和瓶颈，为企业提供改进方案。同时，仿真技术还可以用于新产品开发和设计阶段，预测产品的性能和可行性。

《系统建模与仿真》课程简介

《系统建模与仿真》课程简介♦课程意义：在复杂自适应系统与基于复杂自适应系统的多主体仿真建模这门新学科之前，除工程管理领域外，计算机在社会科学中的应用大多还停留在一种记录文档、统计数字的辅助工具，而不能像在自然科学或工程技术领域内一样为社会科学提供一种新的研究手段。

随着复杂性科学的兴起，越来越多的社会科学研究者逐渐发现计算机仿真是理解复杂的社会——经济系统动态过程的优良手段。

自20世纪90年代，国外社会科学界开展了复杂系统理论与计算机仿真建模相结合的广泛深入研究，并明显呈现出越来越深远广泛的发展前景。

建模与仿真是指构造现实世界实际系统的模型和在计算机上进行仿真的有关复杂活动，它主要包括实际系统、模型和计算机等三个基本部分，同时考虑三个基本部分之间的关系，即建模关系和仿真关系。

系统建模与仿真技术的发展已经渗透到各行各业．特别是在社会经济系统、环境生态系统、能源系统、生物医学系统、教育训练系统等方面得到了广泛深入的应用。

系统仿真与建模研究是一个相当新的研究领域，尤其对于信息管理与信息系统专业的学生来说，这应该是一门专业必修课。

该门课程对于计算机网络、数据挖掘、公共安全甚至是社会信息经济等领域等的理论建模方面具有重要的作用。

通过这门课程的学习，主要培养学生的数学建模思想与计算机仿真手段的综合应用能力，提高学生在各个领域的计算机应用能力，能综合利用计算机仿真手段，分析现实社会中的某些复杂的现象，从而为分析解决现实中的这些问题提供决策支持。

♦课程内容：主要介绍了系统科学与复杂理论在经济学等社会科学中的应用,以及各种社会科学计算机模型。

简单介绍传统的建模理论方法，及其学科前沿的应用，重点介绍复杂网络基本理论及其应用，针对目前复杂网络的研究热点问题，如传播模型、崩塌模型等进行研讨分析。

具体如下：第一部分：建模理论和基本方法♦计算机建模方法的基础理论♦模型的简化和建模的一般系统理论♦随机数的产生、♦离散时间和连续时间模型的仿真、离散事件模型及其仿真策略♦系统仿真结果分析第二部分：建模与仿真的学科前沿，♦基于Agent的建模方法及Swarm仿真♦离散事件系统的建模工具——Petri网♦系统动力学与dynamo语言第三部分：复杂网络理论及其应用♦复杂网络基本理论♦网络拓扑模型及其性质♦Internet拓扑特性及建模♦关于复杂网络的研究热点✓复杂网络的传播机理与动力学分析✓复杂网络的相继故障✓复杂网络中的搜索、同步和控制问题等。

第一章建模与仿真的基本概念

第 1 章建模与仿真的基本概念1.1 引言1.1.1 建模与仿真的作用和历史发展1、建模：利用数学手段或其他方法对事物或真实世界进行描述。

2、建模与仿真成为当今现代科学技术研究的主要内容，建模与仿真技术也渗透到各个学科和工程技术领域。

1.1.2 建模活动建模活动是具有特殊形式的人与外界的相互作用，它是有两个不同的步骤组成：1、模型的建立或形式化，产生出一个现实世界系统的模型，它是人类通过一种抽象的表示方法以获得对自然现象的充分理解；2、对形式化模型进行分析与利用，以便掌握如何按照人类的意志对现实系统进行控制。

1.1.3计算机仿真1、复杂模型的求解。

2、优越性：（1 ）可以求解许多复杂而无法用数学手段解析求解的问题；（2 ）可以预演或再现系统的运动规律或运动过程；（3 ）可以对无法直接进行实验的系统进行仿真试验研究，从而节省大量的资源和费用。

1.2建模与仿真的基本概念1.2.1建模与仿真的定义建模与仿真是构成现实世界实际系统的模型和在计算机上进行仿真的有关复杂活动。

它主要包括实际系统、模型和计算机三个部分。

实际系统模型仿真计算机图1.1建模与仿真的基本组成与两个关系建模关系主要研究实际系统与模型之间的关系；仿真关系主要研究计算机的程序实现与模型之间的关系。

1.2.2 实际系统包括三要素：实体、属性和活动。

1.2.3模型与建模关系1、模型：是对相应的真实对象和真实关系中那些有用的和令人感兴趣的特性的抽象，是对系统某些本质方面的描述，它以各种可用的形式提供被研究系统的描述信息。

2、系统模型的结构性质：（1）相似形。

模型与真实系统间在属性上具有相似的特性和变化规律。

（2）简单性。

实用的前提下，模型越简单越好。

（3）多面性。

由许多实体组成的系统来说，由于其研究的目的不同，就决定了所要收集的与系统有关的信息也是不同的。

所以用来表示系统的模型并不是唯一的，对同一个系统可以产生相应于不同层次的多种模型。

3、模型的有效性（1）复制有效：在输入输出数据是相匹配的，就认为模型是复制有效。

系统建模与仿真学习概述

系统建模与仿真学习概述1 系统建模方法1.1机理模型法采用由一般到特殊的推理演绎方法，对已知结构，参数的物理系统运用相应的物理定律或定理，经过合理分析简化而建立起来的描述系统各物理量动、静态变化性能的数学模型。

使用该方法的前提是对系统的运行机理完全清楚。

建模步骤如下：1) 分析系统功能、原理，对系统作出与建模目标相关的描述；2) 找出系统的输入变量和输出变量；3) 按照系统（部件、元件）遵循的物化（或生态、经济）规律列写出各部分的微分方程或传递函数等；4) 消除中间变量，得到初步数学模型；5) 进行模型标准化；6) 进行验模（必要时需要修改模型）。

1.2实验建模法采用由特殊到一般的逻辑、归纳方法，根据一定数量的在系统运行过程中实测、观察的物理数据，运用统计规律、系统辨识等理论合理估计出反应实际系统各物理量相互制约关系的数学模型。

实验统计建模方法使用的前提是必须有足够正确的数据，所建的模型也只能保证在这个范围内有效。

足够的数据不仅仅指数据量多，而且数据的内容要丰富（频带要宽），能够充分激励要建模系统的特性（1）频率特性法通过实验方法测得某系统的开环频率响应，来建立该系统的开环传递函数模型（2）系统辨识法a. 就是在输入和输出数据的基础上，从一组给定的模型类中，确定一个与所测系统等价的模型。

“数据、假设模型、准则”是系统辨识建模过程中的“三要素”b. 实验数据的平滑处理—插值与逼近所谓“插值”，就是求取两测量点之间“函数值”的计算方法，常用的有“线性插值”和“三次样条插值”。

c. 实验数据的统计处理—最小二乘法要求是某给定函数类H 中的一个函数，并要求能使与的差的平方和相对于同一函数类中的其他函数而言是最小的。

1.3综合建模法当对控制的内部结构和特性有部分了解，但又难以完全用机理模型的方法表述出来，这是需要结合一定的实验方法确定另外一部分不甚了解的结构特性，或是通过实际测定来求取模型参数。

这种方法是机理模型法和统计模型法的结合，故称为混合模型法。

系统建模与仿真-齐欢

系统建模与仿真-齐欢xx年xx月xx日contents •引言•系统建模•仿真实验•系统优化•系统建模与仿真应用•总结与展望目录01引言系统建模与仿真是一门研究系统建模、仿真技术及其应用的学科。

课程从数学模型、仿真技术、计算机系统等方面系统地介绍系统建模与仿真的基本概念、原理和方法。

课程简介教学目的理解并掌握常见的系统建模方法、仿真算法和工具。

掌握系统建模与仿真的基本概念、原理和方法。

能够应用所学知识解决实际系统建模与仿真问题。

课程大纲•第一部分：系统建模基础•第1章：系统与模型概述•第2章：数学模型基础•第3章：系统建模的原则和方法•第二部分：系统仿真技术•第4章：仿真技术概述•第5章：数值仿真方法•第6章：仿真实验设计及其实践•第三部分：现代系统建模与仿真•第7章：现代系统建模与仿真概述•第8章：基于Agent的系统建模与仿真•第9章：基于流程的系统建模与仿真•第四部分：应用与实践•第10章：系统建模与仿真的应用•第11章：系统建模与仿真实验02系统建模建模方法与技巧适合描述在离散时间点上系统状态的变化，通常用流程图和状态图表示。

离散事件建模系统动力学建模连续系统建模混合建模用反馈机制描述系统内部各要素之间的相互作用和影响，从而预测系统的长期行为。

使用微分方程、传递函数等连续模型描述系统的动态行为。

结合离散事件和连续事件进行建模。

离散事件建模Petri网一种形式化的离散事件模型，适用于描述并行、异步、分布式系统中的事件序列。

进程代数一种代数结构，用于描述并发系统中的交互和同步。

时序逻辑用于描述系统在时间上的行为顺序。

系统动力学建模系统动力学方程描述系统内部各要素之间的因果关系和反馈机制，从而预测系统的长期行为。

流图描述系统中物质、能量、信息等资源的流动路径和转化过程。

参数估计与校准根据历史数据和经验，确定模型中的参数，使模型符合实际情况。

010203仿真模型的评估与验证模型性能评估通过对比仿真结果与实际数据，评估模型的准确性和鲁棒性。

系统建模与仿真第一章

2
第一章绪论
1.1 仿真技术的产生与发展
系统仿真可以被理解为在对一个已经存在或尚不存在但正在开发的系统进行研究的过程中，为了了解系统的内在特性，必须进行一定的实验；而由于系统不存在或其它一些原因，无法在原系统上直接进行实验，只能设法构造既能反映系统特征又能符合系统实验要求的系统模型，并在该系统模型上进行实验，以达到了解或设计系统的目的。三个要素：系统，系统模型和实验。系统是问题的本源，是系统分析的目的；实验是解决问题达到目的的手段；系统模型则是连接系统和
SDI supply chain 以及Witness。
Witness ：该软件提供离散事件仿真。该软件具备的多种工具使得
对自动化制造系统进行仿真非常容易。周转时间、损坏模式和定时，调整模
式和定时，缓冲设备容量和保存时间，机器类型等连同路径信息都为仿真提供了方便性。该软件还包括物料流动优化，虚拟现实功能，有效地物流流动
尽而完整的描述，使设计结构能够达到进行试验和投产决策的程度。
仿真技术主要用于方案的评价和选择。
10
Hale Waihona Puke 在初步设计阶段：1）在新车间中的生产的产品类型和数量能否满足用户要求？ 2）产品质量和精度能否满足要求？ 3）新车间的效率和投资回收率是否合理？细节设计阶段： 1）在制造主零件时，车间中主要加工设备是否能够得到充分的利用？负载是否比较平衡？ 2）物料处理系统是否能够和车间的柔性程度相适应？ 3）新车间的整体布局是否能够满足生产调度的要求？是否具有一定的可重购能力？ 4）在发生事故时，车间生产系统是否能够维持一定程度的生产能力？
11
1.2.3 计算机仿真在制造车间运行中的应用
1）选择进入FMS (Flexible Manufacture System)的工件； 2）为工件加工选择加工路线；

第01讲系统建模与仿真概述

2.1 系统仿真分类
• （3）确定和随机：
• 没有随机输入的模型为确定性模型，严格预约时间与固定服务时间的运作过程即属此类。 • 在随机模型中，至少存在一部分随机输入，例如在银行中，顾客的到达时间与服务时间都是随机变化的。 • 一个模型中也可以同时包括确定的和随机的输入成分，哪些属于确定因素、哪些属于随机因素是建模时要考虑的重要问题。
ˆ 在 n 次中出现的频率。假如我们取 f n ( A ) 作为 p P ( A ) 的估计，即 p f n ( A ) 。
然后取 ˆ
2l afn ( A)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ˆ 作为的估计。根据大数定律，当 n 时， p f n ( A ) p .
a .s .
从而有 ˆ
• ②简单性
¶从实用的观点来看，由于在模型的建立过程中，忽略了一些次要因素和某些非可测变量的影响，因此实际的模型已是一个被简化了的近似模型。 ¶一般来说，在实用的前提下，模型越简单越好。
• ③多面性
¶对于由许多实体组成的系统来说，由于其研究目的不同，就决定了所要收集的与系统有关的信息也是不同的，所以用来表示系统的模型并不是唯一的。 ¶由于不同的分析者所关心的是系统的不同方面，或者由于同一分析者要了解系统的各种变化关系，对同一个系统可以产生相应于不同层次的多种模型。
2.2 如何实施仿真
• 手工进行仿真
• • • • 蒲丰实验利用通用程序语言（Fortran，C）来编写计算机程序用以对复杂的系统进行仿真。还开发出了各种支撑软件包用于帮助完成各种例行程序，例如表处理、模拟时间的跟踪以及统计记录等。优点：具有很高的灵活性，易于定制功能，不论是模型结构还是仿真运行操作方面。缺点：由于每次建模时都要编写大量代码，因此极为枯燥和痛苦，而且容易出错；而且即使需要对模型进行一点变动，也会花费相当多的时间重新建模。专用的仿真语言，如GPSS、Simscript、SLAM以及SIMAN，它们为大多数人使用的各类仿真提供了一个更好的框架。然而，人们还需要花费相当多的时间来学习这些仿真语言的特征及如何有效的使用它们，而且，使用者还必须面对其苛刻、严格的语法要求。很多针对各种系统的高级仿真器，例如将在第2章介绍的Witness、Arena等。这些软件在图形界面更易于理解，语法结构简单易于理解，使得仿真不再需要很高深的计算机编程技术。

1第一章--建模与仿真基本概念

第一章建模与仿真基本概念§1.1 前言1、课程的主要目标本课程的主要内容是介绍建模与仿真的框架工作。

使这些概念在它们之中能以明显的抽象的形式描述出来。

（1）介绍这一领域普遍使用的，而不是某一学科中的具体方法。

（2）为什么要建模与仿真，它能做什么，不能够完成什么。

（3）了解建模与仿真学科最新发展趋势2、课程的主要内容第一章建模与仿真基本概念1.1引言1.2 建模与仿真的基本概念§1.3 模型的非形式描述1.4 建模与仿真的组成要素1.5 仿真的基本概念框架1.6 仿真的发展趋势第二章建模方法论§ 2.1 数学模型§2.2 建模方法学2.3基于计算机的建模方法学2.4 解释结构建模第三章模型的简化§3.1 模型描述变量的简化§3.2 动态系统的模型简化—集结法§3.3 动态系统的模型简化—摄动法第四章系统规范的分层描述和同态关系§41 时基、轨迹和分段§2 I/O关系的观测§3 I/O函数的观测§4 I/O系统§5 从结构到行为§6时不变系统§7 I/O关系观测同态§8 I/O函数观测的同态§9 I/O系统同态§10 结构同态与行为同态第五章随机数的产生§5.1 [0，1]均匀分布随机数的产生§5.2 [0，1]均匀分布随机数的统计检验§5.3 产生各种概率分布的随机数第六章离散时间和连续时间模型的仿真§6.1 状态变量§6.2离散时间模型仿真§6.3 连续时间模型仿真§6.4离散时间和连续时间仿真模型的描述第七章离散事件模型及其仿真策略§7.1离散事件模型§7.2基于事件调度的离散事件模型§7.3基于活动扫描的离散事件模型§7.4杂货店模型的建模与仿真过程分析第八章系统仿真结果分析§8.1终态仿真的结果分析8.2稳态仿真的结果分析§8.3 系统性能测度的估计方法§8.4 方差减小技术第九章基于Agent的建模方法及Swarm仿真§9.1 Agent的基本概念§9.2 基于Agent的建模方法§9.3 Swarm简介§9.4 Swarm应用实例第十章离散事件系统的建模工具—Petri网§10.1 Petri网的基本概念§10.2 着色Petri网§10.3 层次Petri网§10.4 混凝土施工系统的仿真第十一章分布建模与仿真§11.1分布式系统11.2 分布式仿真技术11.3 分布对象计算技术§11.4 分布式交互仿真技术(DIS)3、参考文献1）B．P齐格勒制模与仿真理论，机械工业出版社，1984；2）J．A斯普里特等，计算机辅助建模与仿真，科学出版社，1991 3）冯允成等，离散系统仿真，机械工业出版社，19984）王维平等，离散事件系统建模与仿真，国防科技大学出版社，1997 5）达庆利，大系统理论与方法，东南大学出版社，19896）Hamilton等，Distributed simulation, CRC Press, 19977）许国志等编系统科学上海科技教育出版社，20008）詹姆希迪，大系统建模与控制，科学出版社，19869）宋承龄，王章德，系统仿真，国防工业出版社，198910）王正中，系统仿真技术，科学出版社，198611）袁崇义，佩特里网，东南大学出版社12）王众托，系统工程引论，电子工业版社13）G eoffrion, An introduction to structured modelling, Management Science V ol. 33: 547-589, 198714）P eterson, Petri Mets theory and the modeling of systems, prentice-trall,1981Murata, petri Nets: properties, analysis and application, proceedings of IEEE, V ol. 77: 545-589, 1989§1.2 建模与仿真的基本概念1、建模与仿真的作用和历史发展在计算机出现之前，科学研究中的绝大部分工作是利用数学手段或其它方法对事物或真实世界的描述，也就是建模活动。

第一章绪论《系统建模与仿真》PPT课件

分相邻两工件均在弯道与分别位于
弯道和直道两种情况讨论。对于前者有：
a l L1(r) 2r arctan r b
对于分别位于弯道和直道的情况，
则有：
l L2 (r) a
r 2 b2 2r arctan
rb r b
例如，一个长为l，质量为m单摆，单摆的运动是简谐运动，其周期是
T 2 l
系统建模与仿真的发展历史及趋势
年代
1600～1940
20世纪40年代
20世纪50年代中期
20世纪60年代
20世纪70年代
20世纪70年代中期
20世纪70年代中期
20世纪80年代中期
20世纪90年代
发展的主要特点在物理科学基础上的建模电子计算机的出现仿真应用于航空领域
工业控制过程的仿真包括经济、社会和环境因素的大系统仿真系统与仿真的结合，如用于随机网络建模的SLAM仿真系统
从题目给的已知条件，可以列出以下情况：
2的倍数加1＝3、5、7……119； 3的倍数加2＝5、8、11……119； 4的倍数加3＝7、11、15……119；
5的倍数加4＝9、14、19……119； 6的倍数加5＝11、17、23……119；
119
7的倍数加0＝7、14、21、……119。
多面体的顶点数、面数与棱数
不适合仿真的规则
1.当问题可用普通方法解决时，不应使用仿真。 2.问题可得到解析解时，不应使用仿真。 3.如果直接实验更为简单，不应使用仿真。 4.如果成本超过仿真节约的费用，不使用仿真。 5.如果没有足够的资源，不使用仿真。 6.如果没有足够的时间，不使用仿真。 7.如果无数据可用，甚至无法估计，则不建议使用仿真。 8.如果没有足够的时间或无人可用，则仿真是不适合的。 9.如果对仿真有不合理的预期（如要求过多过快，或对仿真德能力被过高估计），则仿真是不适合的。 10.如果系统行为太复杂或不可定义，则不适合使用仿真

生产系统建模与仿真概述

– 仿真结果的可信度分析 – 仿真运行的效率分析 – 仿真结果的性能分析
•1.1 离散事件系统仿真的基本概念
离散事件系统仿真模型的简例
某一个工作人员每日的工作是处理文件，他从每天开始工作时即处理文件，直至文件处理完毕或工作结束，每一个文件处理完毕后开始下一个文件的处理，工作间隔一小时休息一次，休息时间为5分钟，但必须是在一个文件处理完毕之后。假设不考虑当天收到的文件，那么文件的数量可以预置，并随着每个作业的完成递减，直至为零。
生产系统建模与仿真概述
2020年4月29日星期三
课程介绍
•课程性质：
• 面向工程实际的应用型的基础性课程，是工业工程专业的主导课程。
• 从课程的题目中可以看出：《离散系统建模与仿真》
• 其对象是：离散系统
•
生产系统是一个典型的离散系统。
•
物流系统也是一个离散系统。
• 目的是：仿真。即用一种抽象的、能够反映系统
1.1 离散事件系统仿真的基本概念
•离散事件仿真运用存在哪些阻碍？
l 某些系统的建模困难，如，对于大比例系统模型，建模会变得十分复杂，程序的编写与程序的运行都是十分艰巨的。但是随着优质的仿真专业软件的诞生，对于这样系统的仿真日趋简便。
l 仿真需要大量的计算机机时。这一问题随着计算机技术的发展正在逐步得到解决。
在离散事件系统中，各事件以某种顺序或在某种条件下发生,并且大都是随机性的，不能用常规的方法加以研究。
连续系统事件的发生在时间和空间上都是连续的。
在连续系统的数字仿真中，时间通常被分割成均匀的间隔，并以一个基本的时间间隔计时。
在连续系统仿真中，系统动力学模型是由表征系统变量之间关系的方程来描述的。