仿真技术知识整理 -p (2)

1.******第一章************

2.系统的基本属性：整体性、相关性。

3.系统的三个研究方面、实体（存在于系统中的每一项确定的

物体）、属性（实体所具有的每一项有效的特征）、活动（导致系统状态发生变化的一个过程）。

4.系统模型：是对实际系统的一种抽象，是系统本质的表述，

是人们对客观世界反复认识、分析，经过多级转化，整合等相似过程而形成的最终结果，它具有与系统相似的数学描述或物理属性，以各种可用的形式，给出研究系统的信息；5.模型的作用：一、提高人们对现实系统的认识（模型具有通

信，思考，理解三个层次）；二、提高人们对现实系统决策的能力（管理，控制，设计三个层次）；

6.系统仿真可分为实体模型和数学模型，数学模型包括原始系

统数学模型（概念模型，正规模型）和仿真系统数学模型（连续系统模型和离散事件系统模型）

7.离散事件系统、集中参数系统、分布参数系统研究方法：控

制论。

8.离散事件系统研究方法：排队论。

9.数学建模的任务：确定系统模型的类型、建立系统模型结

构、给定相应参数。

10.建模所遵循的原则：模型的详细程度和精确度必须与研

究目的相匹配，要根据所研究的问题的性质和所要解决问题来确定对模型的具体要求。

11.建模三要素：目的，方法，验证。建模的途径：演绎

法、归纳法；

12.仿真研究的三要素：对仿真问题的描述，行为产生器，模

型行为及其处理。

13.数学建模信息源：建模目的，先验知识，实验数据。

14.系统仿真概念：以相似原理、系统技术、信息技术及其

应用领域有关专业技术为基础，以计算机、仿真器和各种专用物理效应设备为工具，利用系统模型对真实的或者设想的系统进行动态研究的一门多学科的综合性技术。

15.仿真的作用：1优化系统设计。2对系统或系统的某一部

分进行性能评价。3节省经费。4重现系统故障，以便判断故障产生的原因。5可以避免试验的危险性。6进行系统抗干扰

性能的分析研究。7训练系统操作人员。8为管理决策和技术决策提供依据。

16.系统仿真的分类：根据计算机分类：模拟计算机仿真、数

字计算机仿真、模拟数字混合仿真；根据仿真时钟分类：实施仿真、欠实时仿真、超实时仿真；根据仿真系统的结构和实现手段分为：数学仿真、物理仿真、半实物仿真、人在回路中仿真、软件在回路中仿真

17.系统仿真的关系图：体统(经过系统建模)到系统模型，系

统模型（仿真建模）到计算机+物理效应模型+实物（仿真实验）到系统；

18.仿真三要素：系统、模型、计算机。三个基本活动：系

统建模、仿真建模、仿真试验。

19.仿真研究的基本要素：（1）对仿真问题的描述，（2）行为

产生器，（3）模型行为及其处理

20.仿真技术发展方向：分布式交互仿真。可视化、多媒

体、虚拟现实仿真。武器制导回路半实物仿真。面向对象仿真技术。建模和仿真的VV&A技术。智能仿真技术。

********第二章*************************

1.连续时间系统常用模型：微分方程、传递函数、状态空间表

达式、结构图表示。

2.离散时间系统常用数学模型：差分方程、脉冲传递函数、离

散状态空间表达式、结构图表示。

3.连续系统传递函数离散化方法：1加入采样器和信号保持器、

2替换法、3根匹配法。

4.欧拉替换公式：s=(z-1)/T。图斯汀替换公式：

s=2(z-1)/(T(z+1))。

5.根匹配法的基本思想：利用z与s的转换关系z=exp(sT)求出

z平面上对用的零极点位置。

******第三章***************************

1.常用数值积分法：欧拉法、梯形法、龙格库塔法、亚当姆斯

法;

2.单步法和多步法：只用前一时刻的数值ｙｎ就可以求得后一

个时刻的数值ｙｎ＋１称为单步法，它是一种自启动的算法，

计算ｙｎ＋１用到了ｔｎ，ｔｎ－１，ｔｎ－２，……，时刻的ｙ值数据则称为多步法，它不是自启动的算法；

3.数值积分法中的显示公式和隐式公式的含义：显示公式指计

算yn+1时所用的数值均已经计算出来；隐式公式指算式中隐含有未知数yn+1

4.单步法、显示公式能自启动；多步法、隐式公式不能自启

动。

5.欧拉法：单步法、显式公式、能自启动，只计算一次f(t,y)

函数值，计算量小，精度低，不实用，一阶精度。

6.梯形法：隐式公式、不能自启动、预估校正法，计算两次

f(t,y)函数值，计算量增加，但精度有所提高。

7.龙格库塔法基本思想：在积分区间[tn,tn+1]内多预估几个

点的函数值，然后用其线性组合来代替函数的各阶导数，在与泰勒级数展开式中的各项对比确定其中的系数。

8.龙格库塔法每一步计算f的次数：2、3、4、5、6、7、>=8。

精度：2、3、4、4、5、6、n-2。

9.亚当姆斯法是线性多步法、不能自启动。

10.变步长法应用：当估计误差en大于最大允许误差emax

时，步长减半并重新积分再估计误差；若步长小于步长下限hmin，则不再减半，以免增加仿真时间和舍入误差；当估计误差en小于最小允许误差emin时，步长加倍并重新积分再估计误差；若步长大于步长上限hmax，则不再加倍，以免增加截断误差、减小数值稳定性。

11.截断误差：截去高阶无穷小项引入的误差称为r阶精度，

O(h^r+1)。

12.舍入误差：因计算机字长有限，数字不能完全精确表示

而产生的误差。与步长、数字系统、运算次序以及计算f(t, y)子程序的精度等多种因素有关

13.欧拉法：1阶精度。梯形法：2阶精度。四阶龙格库塔

法：4阶精度。亚当姆斯法：5阶精度

14.步长的选择：步长过大会增加截断误差，甚至出现不稳

定现象；步长过小会增加计算步数，从而增大舍入误差；15.病态系统：考虑一般的常微分方程组初值问题：

Y.=f(Y,t),Y(t0)=Y0。假设系统雅克比矩阵ǝf/ǝy的特征值为λi,i=0,1…n。如果系统的特征值均具有负实部，而且其