第5章 仿真数据分析
第五章第二节面向系统结构图的数字仿真
Ab A BkC
为系统闭环系数矩阵，而输入矩阵B和输出矩阵C不变。 根据求得的系统仿真模型，观察可知，该式其实是一个一 阶微分方程组的矩阵表达形式，采用四阶龙格-库塔法， 即可根据典型闭环系统的结构图进行仿真。
（二）仿真实现 由以上确定的仿真模型，采用四阶龙格-库塔法求解。 由式3 X A X Br b 知
yk 1 CX k 1
Байду номын сангаас
按以上算式，取K＝0，1…N不断递推，即求得所需时间 t0，t1….各点的状态变量x（tk）和输出量y（tk）。 采用四阶龙格-库塔法，即可根据典型闭环系统的结构图 进行仿真。
（三）仿真程序框图与实现 构成一个完整的仿真程序，必须至少建立： （1）输入数据块 （2）初始化块 （3）运行计算块 （4）输出结果块 作为系统仿真程序，使用时应尽可能方便，使用者只要 将开环传递函数G（s）的分母、分子各系数和反馈系数 输入计算机，计算机就掌握了关于该系统的基本信息， 然后形成开、闭环状态方程各阵等步骤均由仿真程序自 动完成，无需人工干预。因此，程序应用输入数据模块 和初始化程序模块。
1. 程序框图
Y (s) b0 s m bm1 s bm G( s) U (s) a0 s n an1 s an
2. 程序语句如下： （1）输入数据
2. 程序语句如下： （2）形成开、闭环系数阵
2. 程序语句如下： （3）运算求解
2. 程序语句如下： （4）输出结果
第二节
面向系统结构图的数字仿真
控制系统计算机仿真是建立在控制系统数学模型 基础上的一门技术，自动控制系统的种类繁多， 为通过仿真手段进行分析和设计，就要借助于 系统的数学模型。现行控制系统的数学模型的 表示形式有微分方程、传递函数、状态方程、 结构图形式等。实际工程中常常给出的是结构 图形式的数学模型，对此类形式的系统进行仿 真分析，自动求解各环节变量的动态变化情况， 从而得到关于系统输出各变量的有关数据、曲 线等，可方便的对系统进行分析和设计。 本节将对控制系统的典型结构形式二次模型化， 并采用数值积分算法得到系统相应的仿真结果。
第五章 ADC性能仿真
第五章 ADC性能仿真本章旨在分析ADC转换器的结构，并建立ADC的模型和仿真系统。
通过仿真检验Dither 信号、噪声、采样时钟抖动以及ADC的非线性特性对ADC性能的影响。
第一节 A/D转换器的模型ADC的作用是将一定幅度的模拟信号转换为相应的数字量，传递函数反映了它最基本的特征。
理想的ADC传递函数是一个等间距的阶梯图，如第二章图2-1-2所示。
由于实际的ADC存在非线性特性，所以它的传递函数是一个非等间距的阶梯图，如第二章图2-2-3所示。
用公式表示其传递函数如下：式（5-1-1）是理想ADC的传递函数；式（5-1-2）是实际ADC的传递函数，其中Yn是ADC的数字输出，X是模拟输入信号，LSB为最小量化电平，DNL(k)为微分非线性参数。
从式（5-1-2）中可以看出，要想模拟实际ADC的特性，必须分析其结构，得出其非线性参数。
从ADC的结构上看，有逐次比较（successive approximation）式ADC、快闪（flash）式ADC、分级快闪（subranging flash）式ADC和∑-∆式ADC等。
要实现中频或射频采样，就必须采样高速大动态范围的ADC，而目前高速大动态范围的ADC都采用分级快闪式结构。
这种ADC的结构如图5-1-1所示，它是一个两级流水线式结构。
实际的ADC中还可以采用高位输出低位输出图5-1-1 分级快闪式ADC结构三级流水线式结构。
在图5-1-1表示的ADC中，模拟输入信号先被量化为N位数字量作为整个ADC的高位输出。
这个N位数字量又被DAC转换为模拟量与输入信号相减，其差值被放大后再由另一个N位ADC转换为数字量作为整个ADC的低位输出。
全部量化过程由时钟控制分时进行，每个阶段的模拟量分别由采样保持（S/H）电路保存，整个ADC按流水线式方式工作。
这种结构的ADC实际上是由两个N位ADC组成，而中间由DAC、S/H、减法电路和放大电路将它们关联起来，从而构成一个2N位ADC，所以这种结构ADC的DNL体现为两个N位ADC的DNL特性的组合。
第五章 圆柱阻力系数
圆柱阻力系数EFD.V5 可以用于研究物体周围的流动和确定由于流动所造成物体上的升力和牵引阻力。
在这个例子中我们利用 EFD.V5 确定一个浸没在均匀流体中的圆柱体阻力系数。
这个圆柱的轴线与流体流向垂直。
在雷诺数 1、1000、105 三种情况下进行计算，R e UD ρμ=，D 圆柱的直径， U 流体的速度，ρ 是密度，μ 是动力粘度。
圆柱体的阻力系数如下式定义：212DD F C U DL ρ=此处 D F 是沿流动方向上作用在圆柱体直径D 和长度L 上总的力。
这个仿真的目的是通过 EFD.V5 来获取圆柱体阻力系数并且与 Ref.1 中的实验数据进行比较。
复制 Tutorial 2 - Drag Coefficient 文件夹到你的工作目录，此外由于 EFD.V5 在运行时会对其输入的数据进行存储，所以必须确保文件处于非只读状态。
运行 EFD.V5。
创建一个新的EFD.V5 product。
点击Insert, Existing Component并且点击模型树的根目录项。
在File Selection对话框，浏览Tutorial 2 - Drag Coefficient\cylinder 0.01m文件夹找到Cylinder0.01m.CATPart 组件并且点击Open。
并且以EFD.CATProduct文件名进行保存。
这个Cylinder分析是了一个典型的EFD.V5 External分析。
外部流体分析主要是处理流体在物体上流过的问题，诸如流体经过飞行器，汽车，建筑等。
对于外部分析远场才是计算域的边界。
你可以在EFD.V5 项目中求解一个既有内部分析又包括外部分析的流动问题（例如，流体掠过和通过一个建筑）。
如果分析的问题同时包括了内部和外部分析，则你必须定义分析的类型为外部。
首先创建一个新的EFD.V5 项目。
创建项目1. 点击Insert, Wizard。
这个项目向导会指导你一步一步完成整个项目的特性定义。
第五章-Simulink与电力系统仿真精选全文
这样，所有的数据都将显示，在所需显示的数据相对较
多时，需要计算机有较大的内存容量。
“save data to workshop”被选中时，可以将显示数据放
到工作空间去，以备MATLAB的绘图命令调用。与此相
关的项目有两个，“Variable name” 代表要保存的数据
名称；“Format”为数据的保存格式，共有三种，Array
的分析与设计的计算机程序，利用该模块进行系统的分
析与综合，比用MATLAB/Simulink更加方便快捷，已
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经成为国际上许多学校自动控制课程的教学辅助工具， 在MathWorks网站控制类工具箱下载中长期排名第一。
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5.2 Simulink的进入及内 容 1、Simulink的常见进入 方法 ①在MATLAB的命令窗口 下输入如下的命令：
将2024/9/28
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按采样间隔提取数据进行显示。
“floating scope”如被选中，则该示波器成为浮动示波器，
即没有输入接口，但可以接受其他模块发来的数据。
Data history选项卡：
“limit data points to last”为最后可以保存的用于显示的
数据的最多点数，默认值为5000点。也可以不选这一项，
已经远远地超出了“矩阵相关计算”这个狭小的范围。 由于MATLAB在其软件设计之初，其开发者Cleve Moler 教授就秉承开放性的理念，在1993年的Simulink1.0出现
以后，人们发现这是许多科学家和工程技术人员梦寐以 求的仿真形式，从此以后，许多领域的顶尖科研人员以
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MATLAB语言为依托，编写了自己所从事领域的 Simulink工具箱，如控制界最流行的控制系统工具箱 （Control System Toolbox），系统辩识工具箱（System Identification Toolbox），鲁棒控制工具箱（Robust Control Toolbox），神经网络工具箱（Neural Network Toolbox），模型预测控制工具箱（Model Predictive Control Toolbox），还有如航空宇宙模块集（Aerospace Blockset），机械系统仿真模块（SimMechanics），电 力系统仿真模块（SimPowerSystems）甚至如生物系统 仿真模块（SimBiology）等。这其中，也有一些杰出中 国学者的贡献，如东北大学薛定宇教授在Control Kit的 基础上开发的CtrlLAB工具箱是专门用于反馈控制系统
成败型产品可靠性评价的加权Bayes方法
成败型产品可靠性评价的加权Bayes方法刘解放;刘思峰;方志耕【摘要】针对经典统计方法和传统Beyes方法的缺陷,基于卡方拟合优度检验,引入相似系数的概念,提出了一种基于多阶段试验信息的成败型产品可靠性评价的加权Bayes方法.通过计算各阶段试验信息和现场试验信息的相似系数,求出各阶段试验信息作为验前信息的置信下限,据此计算得到了产品的可靠性置信下限.仿真算例结果表明,该方法的计算结果介于经典统计方法和传统Bayes方法之间,与根据专家意见计算的结果最接近,评价结果更加合理.【期刊名称】《中国机械工程》【年(卷),期】2013(024)024【总页数】4页(P3371-3374)【关键词】可靠性评价;相似系数;贝叶斯分析;验后分布【作者】刘解放;刘思峰;方志耕【作者单位】南京航空航天大学,南京,210016;河南科技学院,新乡,453003;南京航空航天大学,南京,210016;南京航空航天大学,南京,210016【正文语种】中文【中图分类】TB114.30 引言产品可靠性评价通常以产品的可靠性试验为依据。
一般来说，试验的次数越多，得到的可靠性评价的置信度越高，因此，为了在较大的置信度下评价产品的可靠性，往往需要做大量的试验。
许多试验通常对产品具有破坏性，尤其对于一些造价昂贵、危险性高的产品，往往会造成试验费用的大量增加，导致试验费用在研发中的比例过高。
Bayes方法能够利用历史信息，从而有效减少现场试验的次数，近年来得到了广泛的应用［1-3］。
运用Bayes方法进行可靠性评价，首先要根据先验信息确定先验分布，对于成败型试验总体，先验分布往往是取其共轭Beta分布，其密度函数为［4-5］式中，R 为可靠度;a、b为验前超参数;Γ()为 Gamma函数。
验前超参数的确定主要依靠验前试验信息，目前已经有很多方法来求解验前超参数，文献［6］对这些方法进行了总结。
1 传统的Bayes可靠性评估方法确定了先验分布的超参数(a，b)后，若录得现场试验数据(n，f)，其中n为成功数，f为失败数，则可以得到后验分布为B(R|a+n－f，b+f)，其密度函数为给定置信度γ，则系统的可靠性下限RL可由下式求出:上述传统Bayes方法假设历史试验样本和现场试验样本来自同一个总体，对历史数据和现场数据不加区别。
matlab语言第5章 Simulink仿真设计
信号源模块（Sources）
l Band-Limited White Noise：宽带限幅白噪声； l Chirp Signal：线性调频信号（频率随时间线性变 化的正弦波）；
l Clock：时钟信号； l Constant：常数输入； l Counter Free-Running：自动计数器，发生溢出后， 从0开始重新计数；
分； lPID Controller：PID控制； lPID Controller（2DOF）：二维PID控制； lState-Space：状态空间模型； lTransfer-Fcn：传递函数模型； lTransport Delay：输入信号延迟一个固定时间输出； lVariable Time Delay：输入可变时间信号延迟输出； lVariable Transport Delay：输入信号延迟可变输出； lZero-Pole：零极点模型。
3. Simulink模型的创建和仿真
以图示系统建立Simulink模型
模型建立
（1）启动工具箱 （2）建立Simulink空白模型 （3）根据系统模型选择模块 首先要确定所需模块所在的子模块库名称。例子中用 到的模块有单位阶跃信号﹑符号比较器﹑传递函数模 型和信号输出模块，分别属于信号源模块库﹑数学运 算模块库﹑连续模块库和输出模块库。在模块库浏览 器中打开相应的模块库，选择所需模块。
常用模块库（Commonly Used Blocks）
l Bus Creator：将输入信号合并为总线信号； l Bus Selector：由总线信号选择需要的信号输出； l Constant：常数信号； l Data Type Conversion：数据类型转换模块； l Delay：延迟模块； l Delux：信号分解模块； l Discrete-Time Integrator：离散时间积分器； l Gain：增益模块； l Ground：接地模块； l In1：输入模块； l Integrator：输入信号积分；
物流虚拟仿真开发课程设计
物流虚拟仿真开发课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解物流虚拟仿真的基本概念，掌握物流系统的基本构成和运作流程。
2. 学生能掌握物流虚拟仿真软件的使用方法，学会进行基本的物流场景搭建和参数设置。
3. 学生能了解物流虚拟仿真在现实生活中的应用，理解其在物流行业中的重要性。
技能目标：1. 学生能运用物流虚拟仿真软件进行简单的物流场景模拟，具备分析和解决实际物流问题的能力。
2. 学生能通过团队协作，完成物流虚拟仿真项目的开发与实施，提高沟通与协作能力。
3. 学生能运用信息技术手段，对物流数据进行处理和分析，为优化物流系统提供支持。
情感态度价值观目标：1. 学生能认识到物流虚拟仿真技术对物流行业发展的重要作用，培养创新意识和探索精神。
2. 学生在团队协作中，学会尊重他人、善于倾听，培养合作精神和社会责任感。
3. 学生通过本课程的学习，增强对物流行业的兴趣，激发未来从事物流相关工作的热情。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合物流虚拟仿真软件，培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。
学生特点：学生具备一定的物流基础知识，对虚拟仿真技术有一定了解，但实际操作能力较弱。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，引导学生通过实际操作掌握课程知识，提高学生的综合运用能力。
同时，关注学生的个体差异，鼓励学生积极参与，培养其自主学习和团队合作能力。
通过课程学习，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面取得具体的学习成果。
二、教学内容1. 物流虚拟仿真基本概念：包括物流系统的组成、仿真技术的原理及其在物流领域的应用。
教材章节：第一章 物流虚拟仿真概述2. 物流虚拟仿真软件操作：学习物流虚拟仿真软件的基本功能、操作流程和技巧。
教材章节：第二章 物流虚拟仿真软件应用3. 物流场景搭建与参数设置：通过实际操作，学会搭建不同物流场景并进行参数设置。
教材章节：第三章 物流场景设计与参数设置4. 物流虚拟仿真项目实施：学习项目实施的基本流程、项目管理和团队协作。
软件工程 第5章软件详细设计
第5章例题分析与解答作者：不详来源：2006年9月1日发表评论进入社区一、填空题1.结构化程序设计方法的要点是使用___三种基本控制_____结构,自顶向下、逐步求精地构造算法或程序。
2.为了产生结构化的流程图,应由三种基本控制结构顺序组合或__完全嵌套___而成。
3.结构化程序设计方法提倡开发人员的组织形式是___主程序组_____。
4.PAD图是一种由左向右展开的二维树型结构,图中的竖线为程序的____层次线____。
5.在Jackson方法中解决结构冲突的具体办法是引入__中间数据结构或中间文件______。
二、选择题1.详细设计与概要设计衔接的图形工具是( B )。
A.DFD图B.SC图C.PAD图D.程序流程图2.结构化程序设计主要强调的是( C)。
A.程序的效率B.程序的执行速度C.程序的易读性D.程序的规模3.详细设计的任务是确定每个模块的( A)。
A.算法B.功能C.调用关系D.输入输出数据4.Jackson方法实现从( A )导出(C )。
A.数据结构B.数据流图C.程序结构D.软件模块层次结构5.在软件详细设计过程中不采用的描述工具是( D )。
A.判定表B.IPO图C.PAD图D.DFD图三、应用题一个正文文件由若干个记录组成,每个记录是一个字符串。
要求统计每个记录中空格字符的个数及文件中空格字符的总个数。
要求输出数据格式是每复制一行字符串之后,另起一行印出上一行字符串空格字符的个数,最后一行印出空格字符总个数。
答案:一、填空题1.三种基本控制结构2.完整嵌套3.主程序员组4.层次线5.中间数据结构或中间文件二、选择题1.B2.C3.A4.AC5.D三、应用题图5-1图5-2<>第5章自测题及参考答案作者：不详来源：2006年9月1日发表评论进入社区一、名词解释1.结构化程序设计2.PAD3.PDL4.结构冲突5.对应关系二、填空题1.结构化程序设计方法使用___三种基本控制结构___构造程序。
《软件工程》第5章 软件构造
5.5 软件代码审查
为保证代码开发的质量，在编码完成后，进行 代码审查或称Review。
审查内容： 1. 程序的版式 2. 文件结构 3. 命名规则 4. 表达式与基本语句
5.6 软件复用
软件复用就是将已有的软件成分用于构造新的 软件系统，以达到提高软件系统的开发质量与效率， 降低开发成本的目的。
在面向对象语言中，类功能支持这种层次机制。 除了根结点外，每个类都有它的基类(base class)。 除 了 叶结 点 外 ， 每 个类 都 有它 的 派生 类 (derived class)。一个派生类可以从它的基类那里继承所有 的数据和操作，并扩充自己的特殊数据和操作。
3. 多态性
所谓多态，是指一个名字（或符号）具有 多种含义。即相同的操作的消息发送给不同的 对象时，每个对象将根据自己所属类中定义的 操作去执行，产生不同的结果。
5
第五章
软件构造
软件的详细设计，完成了软件的过程性的描述， 接下来进入程序编码阶段。
软件构造（Software Construction）指通过 编码、验证、单元测试、集成测试和排错的组合， 创建一个可以工作的、有意义的软件。在本章中， 我们将聚焦在该领域当中的程序设计语言、设计、 编码和复用这几个话题，其余的将在后续章节中讨 论。
类型的能力选取 。 6. 软件开发人员的知识水平以及心理因素。要特别注
意选择语言时，尽量避免受外界的影响，盲目追求 高、新的语言。
5.2 程序设计方法
5.2.1 结构化程序设计 结构程序设计的概念最早是由E.W.Dijkstra提出来的。
结构化程序设计方法 （Structured Program）， 即SP法是结构化开发方法的重要组成部分。
5.3.1 源程序文件 符号的命名。尽量用与实际意义相同或接近的标识 符命名。 源程序中的注释 注释可分为序言性注释和解释性注释。错误的注释 宁可不要。 源程序的书写格式
multisim电子电路仿真教程第5章
图5-4 电压表内接测量电路
第5章 电路基础Multisim仿真实验
表5-4 电压表内接法改变电阻时的测量结果
R/? U/V I/A U/I/? 1 10.909 10.909 1 10 11.881 1.188 1 100 11.988 0.120 99.983 1× 103 11.999 0.012 999.917 10× 103 12 1.260× 10
第5章 电路基础Multisim仿真实验
图5-10 复杂电路
第5章 电路基础Multisim仿真实验
4．实验步骤
(1) 在电路窗口按图5-10构建一个复杂电路。 (2) 显示各节点编号。启动菜单Options/Preferences， 打开参数设置框，在Circuit页将Show node names选中，电 路就会自动显示节点的编号。 (3) 直接分析出各节点电压。启动Simulate/Analyses/DC Operating Point...命令，在打开的直流工作点参数设置对话 框中选取要分析的节点号，这里将全部变量设置为分析变量。 仿真分析后的结果如图5-11所示。
－6
10× 103
第5章 电路基础Multisim仿真实验
(4) 采用图5-4所示的电压表内接测量方法分别测量1 Ω 、
10 Ω 、100 Ω 、1 k Ω 、10 k Ω电阻的电压和电流。将电压 表内阻设定为200 k Ω ，电流表的内阻设定为0.1 Ω 。测量的 结果填入表5-4中。
第5章 电路基础Multisim仿真实验
第5章 电路基础Multisim仿真实验
3．实验电路
含源二端线性网络如图5-5所示。
第5章 电路基础Multisim仿真实验
图5-5 含源二端线性网络
基于MATLAB的液压仿真系统的研究_(4)
将式（5.10）代入(5.11)得
V (s) =
s zV b + s 2
⎡ ⎢QV ⎣
(s
)
−
1 s
⎜⎛ ⎝
ZV
+
c 2
s
⎟⎞ ⎠
Fz
(s
)⎥⎦⎤
( ) mc
s2
+
bc 2
+ mzV
s +1
2 zV b + S 2
zV b + S 2
当 FZ = 0 时有主控传递函数
s
( ) FXQ (s) =
X (s) Q(s)
( ) Q1 = Qt1 + k1 p1 − p2 + k2
p1
−
p2
+ C1
dp1 dt
（5.1）
上式中理论流量 Qt1 = S1v ，v 是活塞的运动速度， S1 为活塞左端面有效面积， k1, k2
为泄漏系数。 缸的出油腔瞬态流量连续方程为
( ) Q2 = Qt2 + k1 p1 − p2 + k2
将式（5.8）与式（5.9）相加并整理得
P1
(s)
=
− P2
(s)
=
QV (s) −
cs+ 2
Qt ZV
(s
)
=
QV (s)
⎜⎛ Th s ⎝2
− +
Qt (s)
1⎟⎞Z ⎠
V
( ) 将力平衡方程
m
dv dt
+
bv
+
Fz
=S
p1
− p2
拉氏变换得
(ms + b)V (s) + FZ (s) = S(P1(s) − P2 (s))
第5章 仿真数据分析
§5.1.4 分布参数估计
极大似然估计法具有一些较好的统计特性 ，有着较为直观的意义，并且对后续采用 χ2拟合优度检验等也非常重要。
该方法的原理是: 认为所观测到的样本数据 是实际生产系统中所产生的概率最大的一 组数据。
§5.1.4 分布参数估计
极大似然原理及数学表述
§5.1.4 分布参数估计
§5.1 仿真数据的采集与分析
数据收集是针对实际问题，经过系统分 数据的收集是一项工作量很大的工作，
什么是数据收集？ 数据收集的意义？
析或经验的总结，以系统的特征为目标， 也是在仿真中最重要、最困难的问题。 收集与此有关的资料、数据、信息等反 即使一个模型结构是正确的，但若收集 映特征的相关数据。 的输入数据数据不正确，或数据分析不 对，或这些数据不能代表实际情况，那 么利用这样的数据作为决策的依据必将 导致错误，造成损失和浪费。 数据收集工作应该具有科学的态度、忠 于现实的工作作风。应该将数据收集工 作、仿真工作的意义让参与者明确，得 到参与者的支持和理解。
§5. 2 仿真输出分析
1.点估计 设n次仿真运行中某一输出随机变量X的观察 值(即仿真输出的样本数据)为X1,X2，…， Xn，如果未知参数是均值E(X)和方差 Var(X)，那么常用的点估计有:
§5. 2 仿真输出分析
2.区间估计 点估计给出了未知参数的一个较好的推测 而区间估计可以对估计值距离参数真值的 误差进行度量，并给出其置信度，以说明 这个推测的误差为多大才算是合理的。
频率
4 如果区间太窄，则直方图显得凹凸不平不好平滑 3 2 合适的区间选择（m值）是直方图制作，分布函数分析的基础。 1 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25
第五章Multisim中仪器仪表的使用
输入耦合方式中有三种，“ AC” 表示交流耦合；“ 0”表示接 地，可用于确定零电平在屏幕上的基准位置；“DC”表示直流耦合。 其中B通道中的 按钮在单独使用时，显示B通道的反相波形， 若与时基调节中的Add一起使用，则显示A、B通道A-B迭加波形。
三、触发方式设置
示波器的触发方式设置面板如图所示，其中： Edge用于选择上升沿触发或下降沿触发。 Level用于选择触发电平的大小。 触发方式有六种选择，一般情况下使用“Auto”方式。
二、设置字信号地址
面板图中的 Address 区用于设置字信号地址，如图所示， 其中： Edit栏显示当前编辑的字信号地址。 Current栏显示当前输出的字信号地址。 Initial栏和 Final 栏分别用于设定输出字信号的首地址 和末地址。
三、字信号输出方式设置
字信号的输出方式分为3种： ●Step表示单步输出； ●Burst 表示字信号是从首地址开始至末地 址连续逐条单循环的输出字信号； ●Cycle表示循环不断进行Burst方式的字信 号输出。 在Burst和Cycle状态下可设置中断点， 通过光标选中某一地址的字信号后，单击 Breakpoint实现，设置为中断点的字信号 在显示区中以*号显示，当运行至该地址时 字信号的输出方式 输出暂停，单击Burst或Cycle则恢复输出。
◆ ◆
◆
◆
Clear buffer复选框：用于设置是否清除字信号编辑 区的内容； Open复选框：用于打开存有字信号内容的字信号文件， 其扩展名为.dp； Save复选框：用于保存字信号的内容，其文件的扩展 名为.dp；
Up Counter复选框：设置输出递 增编码的字信号； Down Counter复选框：设置输 出递减编码的字信号；
建模与仿真第五章 输入数据分析
因为 0.05,( k r 1) 0.05,(811) 12.59 0.5633 故在水平0.05下接受H0，认为X服从指数分布。
2 2
物流系统建模与仿真
Kolmogrov-Smirnov检验法 K-S测试，是把经验分布函数与所假设分 布的理论分布函数做比较。 用K-S测试不用确定分段区间，对样本数 量也没有限制。
物流系统建模与仿真
Ai
2
检验计算表
Ni
50 31 26
pi
0.2788 0.2196 0.1527 0.1062
npi
npi-Ni
(npiNi)2/npi
0.5175 0.5884 0.0644 0.0024
A1: 0 x 4.5 A2: 4.5 x 9.5 A3: 9.5 x 14.5
1.9718
0.3268
0.3248
0.0126
A7: 29.5 x 34.5
A8: 34.5 x 39.5 A9: 39.5 x
6
6 8
0.0358
0.0248 0.0568
5.7996
4.0176 9.2016
-0.2004
-0.7808
0.0069
0.0461 0.5633
2
D （x） E ( x) 0.322 /
物流系统建模与仿真
拟合成直方图观测：
物流系统建模与仿真 点统计法，不能唯一的确定分布的类型，因为多数分布 的偏差系数的取值范围是重叠的，为此点统计法只能作出 一个比较粗略的分布假设。
配合直方图进行分析 根据实际经验分析
根据均值、方差的一些特点，综合分析
2
第5章 优化(Optimizer)工具的使用
第5章优化（Optimizer）工具的使用电路模拟（仿真）是非常重要的，它辅助工程师设计了各种电路。
但与期望的EDA还有距离，人们是从两方面解决这个问题。
一是基于数学的最优化算法；一是基于知识信息系统，二者都有很大发展。
PSpice/Optimizer是基于前者，这就需要读者了解一些数学的最优化算法，本章只做一些简介，主要是介绍优化（Optimizer）工具的使用方法。
5.1 优化（Optimizer）工具的工作流程优化（Optimizer）工具的工作流程如图5-1所示。
图5-1 优化工具（Optimizer）的工作流程图中：1.设置电路图（与第4章相同）；2.调用PSpice进行电路特性模拟（与第4章相同）；3.确定电路特性函数，（与第4章相同）；4.检验电路特性函数模拟结果（与第4章相同）；5.运行灵敏度分析，确定最关键的元器件（选作项目这与读者本身知识和经验有关）；6.确定最关键的元器件的参数；7.设置优化特性函数，PSpice提供有53个电路特性函数（Measurement）；8.确定优化目标函数；9.确定约束条件和目标函数的权重；10.选用优化引擎（Engine）；11.运行优化工具；12.判断电路是否满足设计要求，有3项选择：13.否！调整优化过程；14.否！修改修改元器件参数或电路；15.是！已满足，依此，更新电路中元器件参数值；16.打印输出17.保存文件从流程图中可以看出，优化程序是在分析的基础上进行的，优化的方法涉及到了数学的最优化算法，下面先介绍有关优化算法的基本知识。
然后再按优化工作流程具体介绍优化（Optimizer）工具的使用方法。
5.2 优化的基本概念5.2.1 设计变量优化问题离不开设计变量、目标函数和约束条件等三个方面的问题。
而首当其冲的就是如何选择设计变量。
设计变量：就是在优化设计中出现的各个可以选择取值的变动参数。
例：一个RC单管放大电路如图-2所示。
在工作时，有一个100pf的寄生负载电容。
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极大似然估计法具有一些较好的统计特性 ，有着较为直观的意义，并且对后续采用 χ2拟合优度检验等也非常重要。
该方法的原理是: 认为所观测到的样本数据 是实际生产系统中所产生的概率最大的一 组数据。
§5.1.4 分布参数估计
极大似然原理及数学表述
§5.1.4 分布参数估计
§5.1.4 分布参数估计
§5. 2 仿真输出分析
输 入 什么是输出分析？ 系 统
（结构数量是确定的） （结构参数是随机的） （参数是随机的）
输 出 ？
确定的输入激励一个确定的系统，得到的输 出就是一个确定的输出。通过一次确定的仿 为什么要进行输出分析？ 真便可得出解。 随机的输入激励一个随机的系统，得到的输 出是……? 输出的表达形式如何？ 需 在离散事件仿真中，大多数仿真输出数据呈现出自相关的特征，即： 输出分析的两种状态 要经过多少次的仿真才能说明输出结果？ 前面的输出往往会影响到后面的输出数据。 如：库存系统中的初期库存、生产系统中的初始状态、排队系统中 初始排队状态和初始服务状态等。
可靠性系统
系统的仿真依靠这些原型系统的运行数据，缺乏这些数据的实 验和实验值的提取，仿真也就毫无意义。
§5.1 仿真数据的采集与分析 输入数据模型确定的基本方法
收集原始数据 是
正确输入数据
是输入数据分析的基础，需要分析的经 基本统计分布 验，对收集的方法、数据需要做预先的 的辨识 设计和估算。因此这是一个关键的、细
(j=1,2,……，l)
§5.1. 2 样本数据的独立性判别
散点图法
§5.1. 2 样本数据的独立性判别
§5.1. 2 样本数据的独立性判别
【例5-1】通过数据采集得到某零件检测时 间的100个样本数据，如表
§5.1. 3 分布形式假定
在样本数据已经满足独立同分布这一假定 的前提下，为确定输入随机变量的分布， 首先需要确定这些数据能否拟合出一个理 论分布。
数据收集的基本态度？
§5.1 仿真数据的采集与分析 数据收集过程中的注意事项
• 做好仿真计划，详细规划仿真所需要收集的数据
• • • • 在收集数据过程中要注意分析数据
尽量把均匀数据组合在一组里。校核在相继的时间周期 里以及在相继日子内的一时间周期里的数据的均匀性。
当校核均匀性时，初步的检验是看一下分布的均值是相 根据问题的特征，进行仿真的前期研究。分析影 考察一个似乎是独立的观察序列数据存在自相关的可能 针对仿真所收集的各个数据需要进行相关性检验。为 同。 响系统的关键因素。从相关事物的观察入手，尽 数据的均匀组合 数据的收集与仿真的试运行是密切相关的，应当是边收集数 性。自相关可能存在于相继的时间周期或相继的顾客中。 了确定在两个变量之间是否存在相关。要建立两个变 量收集相关的数据。为此可以事先设计好调研表 据、边进行仿真的试运行。然而系统仿真是一项专业性很强 例如，第 i个顾客的服务时间与(i+n)个顾客的服务时间 量的散布图。通过统计方法确定相关的显著性。 格，并注意不断完善和修改调研方式，使收集的 收集的数据要满足独立性的要求 的工作，要正确认识“仿真”的含义，抓住仿真研究的关键， 相关。 数据更符合仿真对象的数据需要。 避免求全、求精。确信所收集的数据足以确定仿真中的输入
§5. 2 仿真输出分析
1.点估计 设n次仿真运行中某一输出随机变量X的观察 值(即仿真输出的样本数据)为X1,X2，…， Xn，如果未知参数是均值E(X)和方差 Var(X)，那么常用的点估计有:
§5. 2 仿真输出分析
2.区间估计 点估计给出了未知参数的一个较好的推测 而区间估计可以对估计值距离参数真值的 误差进行度量，并给出其置信度，以说明 这个推测的误差为多大才算是合理的。
设总体X为连续型
§5.1.4 分布参数估计
设总体X为离散型
§5.1.4 分布参数估计
练习： 机械零件寿命时间的样本数据（ 右）大概服从指数分布，概率密 度函数f(x)= λe-λx接下来对其中 的未知参数λ的极大似然估计量 讲行求解。 解： 根据指数分布的概率密度函数表 达式，可得相应的似然函数为：
频率
4 如果区间太窄，则直方图显得凹凸不平不好平滑 3 2 合适的区间选择（m值）是直方图制作，分布函数分析的基础。 1 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25
§5.1. 3 分布形式假定
合适的区间选择（m值）是直方图制作，分布函数分析的基础。
对直方图进行曲线拟合， 拟合所得到的曲线应该就 是该随机变量的概率或密
理解采集的样本数据独立性判别和分布形式的假定;理解 终态仿真输出分析方法和稳态仿真输出分析方法。
引言 输入数据是仿真实验的动力
系统名称 排队系统 典型的输入数据 顾客到达的间隔时间 顾客被服务时间的分布 需求顾客的分布 顾客需求量的分布 物料订货的提前期分布
库存系统
生产系统
作业到达的间隔时间 作业类型的概率 每种作业每道工序服务时间的分布 生产无故障作业时间
§5.1. 3 分布形式假定 直方图
对于离散系统的统计分析中，一般用频率统计的分析方 法来计算分布函数。其图形描述用的就是直方图。
直方图构筑方法
Pi ni ; N ni 落在 i区间中的次数。
取 值 区 间 划 分
水 平 坐 标 轴 的
区 间 标 注
计 算 确 定 每 一
区 间 内 的 发 生 数
生产系统建模与仿真
Modeling and Simulation of Production System
第5章 仿真数据的分析 Data Collection and Analysis
第5章 输入数据的分析
§5.1 仿真输入数据的采集与分析 §5.2 仿真输出分析
基本要求
了解 仿真输入数据的采集方法符合步骤,了解终态仿真 和稳态仿真;
垂 直 坐 标 轴 上
标 注 频 数
绘 制 各 个 区 间
上 的 发 生 频 数
绘 制 直 方 图
§5.1. 3 分布形式假定 直方图分组区间数量的选取
分组区间的组数依赖于观察次数以及数据的分散或散 布的程度。
25 20 15 10 5 0
8 一般分组区间组数近似等于样本量的平方根。即： 7 6 如果区间太宽（m太小），则直方图太粗或呈短粗状，这样，它的形 5 状不能良好地显示出来。
§5. 2 仿真输出分析
各次仿真运行的结果与理论值都有偏差，并且这 些数值之间相差也较大。因此，仅从某一次仿真 运行的结果来推断系统的性能并不一定能够保证 所得到的结论就是正确的，不能把一次仿真运行 所得的结果就当成是所研究问题的解。 为了使仿真结果有意义，必须要采用适当的统计 技术来设计仿真实验和分析仿真结果，这样才能 得到一般性的结论。 仿真输出分析的目的就是通过采用适当的统计技 术对仿真运行所产生的大量数据进行分析，来实 现对未知参数的估计。
频率
12 10 8
度函数。密度函数是一个 一般概率函数。通常，我 们通过标准函数的假设， 将概率分布假设成标准分 布函数形式。如：负指数 分布、泊松分布等。
6 4 2 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25
x
§5.1. 3 分布形式假定
练习 通过对某生产加工系统进行观察得知，在 某段固定时间内有220个零件到达系统，将 第i个零件和第i+1个零件之间的到达间隔时 间Xi(单位:min ) ( i =1,2,…，219)按从小到 大的顺序排列，如表5一3所示（74）。 点统计法进行发布形式假定 ？ 直方图进行发布形式假定 ？
暂态（终态）
稳态（非终态）
§5. 2 仿真输出分析
通过仿真运行可以了解生产系统性能，而 系统性能通常可以由一个或多个参数值(性 能测度)来概括。
例如在对某一生产系统的考察中，人们关 心的可能是某一类产品的平均生产周期、 设备的平均利用率以及单位时间的平均费 用等。
§5. 2 仿真输出分析
生产系统在内的绝大部分离散事件系统本 身所固有的一些随机性因素，每一次仿真 运行只能是系统模型输出的一次抽样，因 此所得到的结果与系统的“真正解”可能 有很大的偏差。
§5.1 仿真数据的采集与分析
数据收集是针对实际问题，经过系统分 数据的收集是一项工作量很大的工作，
什么是数据收集？ 数据收集的意义？
析或经验的总结，以系统的特征为目标， 也是在仿真中最重要、最困难的问题。 收集与此有关的资料、数据、信息等反 即使一个模型结构是正确的，但若收集 映特征的相关数据。 的输入数据数据不正确，或数据分析不 对，或这些数据不能代表实际情况，那 么利用这样的数据作为决策的依据必将 导致错误，造成损失和浪费。 数据收集工作应该具有科学的态度、忠 于现实的工作作风。应该将数据收集工 作、仿真工作的意义让参与者明确，得 到参与者的支持和理解。
否
可信否？
致的工作。 参 数 估 计 运用统计分布的检验方法，对假设的分布函 数进行可信度检验。通常采用的是2检验。 通过统计的数学手段（计数统计、 根据统计特征，计算确定系 拟合度检验 频率分析、直方图制作等），得出 统的假设分布参数。
统计分布的假设函数（如：正态分
布、负指数分布、Erlang分布等）
§5. 2 仿真输出分析
例子： 在简单加工系统中，假设零件到达的时间 间隔是服从某一指数分布且均值为5 min的 随机变量，每个零件的加工时间是服从某 一指数分布且均值为4min的随机变量。采 用仿真方法，分别针对长度为n=1000, 2000, 3000, 4000, 5000个零件加工完毕的 情形进行仿真运行，可以得到其平均队长 Q(n)及平均等待时间d(n),如表所示。
数据自相关性的检验 分量，而对仿真无用或影响不显著的数据就没有必要去多加