系统模型建立的方法论-第二讲
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关联的一个集合体或装置(部件)。 例如：数控机床伺服系统等。
2、系统具有哪些特点？
系统具有以下四个特点：
①系统是由部件组成的，部件处于运动状态； ②部件之间存在着联系； ③系统行为的输出也就是对目标的贡献，系统各主量和的 贡献大于各主量贡献之和，即系统的观点1+1>2；
④系统的状态是可以转换的，在某些情况下系统有输入和
能观能控。通过接口，外界可以输入信息，控制系统的行为， 可以通过输出观测系统的行为。只有系统能观能控，系统才会 有用，才会对目标作出贡献。
4、简述系统模型的定义、类型及特征？ 系统模型的定义：是指以某种确定的形式（如文字、
符号、图表、实物、数学公式等），对系统某一方面本
质属性的描述。
系统模型的分类：物理模型、数学模型 系统模型的特征：
仿真技术
可能性 只要能建立系统 模型，就能进行 安全性 经济性 耗时性 无危险 花费不多 中等
物理试验
系统尚未建立，则不可 能；有的自然系统实验 周期太长，也不可能 有危险（人身、设备） 费用很大 长 十分准确
理论研究
有的系统无法建立解 析模型，因此，不可 能利用解析方法 无危险 花费少 短 要做较多假设，有较 大误差
（1）它是现实系统的抽象或模仿；
（2）它是由反映系统本质或特征的主要因素构成的；
（3）它集中体现了这些主要因素之间的关系。
5、简述计算机仿真的定义、类型、作用及总 体流程图？
计算机仿真（Computer Simulation ）定义：
借助高速、大存储量数字计算机及相关技术，对复杂真 实系统的运行过程或状态进行数字化模拟的技术。
不多同时，欧美一些发达国家开始把数学建模的内容列
入研究生、大学生以至中学生的教学计划中去，并于 1983年开始举行两年一度的“数学建模教学和应用国际
会议”进行定期交流。数学建模教学及其各种活动发展
异常迅速，成为当代数学教育改革的主要方向之一。
系统与建模
数学建模软件介绍 数学建模一般借助于数学软件. 如：Mathematica、 Matlab、SAS、
设置边界条件等仿真
结果分析 不满意
满意
结束
6、什么叫系统仿真？
系统仿真（System Simulation）定义：是以相似
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、仿真软件、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设想的系统进行动 态研究的一门多学科的综合性技术。
实际问题
建 立 数 学 模 型 的 流 程 图 或 步 骤
进行抽象、简化、假设 确定变量和参数、明确目标 建立数学模型、求出数学解 用实际统计数据、资料进行比较
否
与实际相符合吗
是
交付使用、产生社会及经济效益
系统与建模
尽管数学建模已有了很久的历史，数学建模课程却 还是很年轻的一门课程。在70年代末和80年代初，英国 著名的剑桥大学专门为研究生开设了数学建模课程，差
5、简述计算机仿真的定义、类型、作用及总 体流程图？
计算机仿真的分类：
① 根据计算机分类 模拟计算机仿真、数字计算机仿真、模拟数字混合计 算机仿真 ② 根据仿真时钟与实际时钟的比例关系 实时仿真、欠实时仿真、超实时仿真 ③ 根据系统模型的特性 连续系统仿真、离散事件系统仿真
5、简述计算机仿真的定义、类型、作用及总 体流程图？
准确性 可以做到很准确
方便性 可以做到十分方 便
受现场限制，不方便
方便
5、简述计算机仿真的定义、类型、作用及总 体流程图？
分析对象/系统 软件： 建模：CATIA、Pro/E、 UG、CAXA实体设计 等； 仿真：Matlab、Adams、 Absqus、DELMIA等。 建立物理模型 建立数学模型 建立计算机仿真模型
MathCAD
Maple…
系统与建模
matlab软件介绍 MATLAB是基于矩阵的一种计算工具，它已经成为世界 各国高校和研究人员中最为流行的软件之一。它提供了丰富 可靠的矩阵运算、数据处理、图形绘制、图像处理等便利工 具，并且由于Matlab的广泛应用，很多理论的创始人在 MATLAB上开发了相关的工具箱，现在MATLAB附带的各 方面工具箱有：控制系统、通讯、符号运算、小波计算、偏 微分方程、数据统计、图像、金融、LMI控制、QFT控制、 数字信号处理、模糊控制、模型预估控制、频域辨识、高阶 谱分析、统计学、非线性控制系统、图像处理、神经元网络、 m 分析、信号处理、插值、优化、鲁棒控制、控制系统设 计、系统辨识等等，并且MATLAB提供了图形化的时域仿 真程序----Simulink，在高校中还开发有：振动理论、化学
仿真是离不开模型的，建立有效的计算机
仿真模型是保证系统仿真得以顺利实现的基础， 本节的建模主要是建立数学模型。
数学模型的定义：是利用数学语言（符号、式子
与图象）模拟现实的模型。
系统与建模
数学建模的定义：把现实世界中的实际问题加以提
炼，抽象为数学模型，求出模型的解，验证模型的合理 性，并用该数学模型所提供的解答来解释现实问题，我 们把数学知识的这一应用过程称为数学建模。
第2章 系统模型建立的方法论
系统与建模 系统建模的方法论 系统建模在机械行业的应用 系统建模的实践/举例 小结 作业
学习要求：
通过本章学习，熟悉系统模型建立的目的、 作用、依据、可信性以及系统建模的途径、类型， 能应用本章介绍的方法对简单机械系统建立相应 的数学模型。
系统建模的目的
输出，系统状态的转换是可以控制的。
3、系统性能好坏的评价指标有哪些？
判断一个系统的好坏可以由以下四点观察：
பைடு நூலகம்
目标明确。每个系统（部件）均为一个目标而运动。系统的好 坏要看它运行后对目标的贡献。因而目标明确是评价系统的第 一指标。 结构合理。子系统的联接方式组成系统的结构。联接清晰，路 径通畅，冗余少等，以达到合理实现系统目标的目的。 接口清楚。子系统之间有接口，系统和外部的联接也有接口， 好的接口其定义应十分清楚。
上次课重点内容回顾
1、什么叫系统？试举例说明。 2、系统具有哪些特点？ 3、系统性能好坏的评价指标有哪些？
4、简述系统模型的定义、类型及特征？ 5、简述计算机仿真的定义、类型、作用及总体 流程图？ 6、什么叫系统仿真？
上次课重点内容回顾
1、什么叫系统？试举例说明。
系统：为实现规定功能以达到某一目标而构成的相互
2、系统具有哪些特点？
系统具有以下四个特点：
①系统是由部件组成的，部件处于运动状态； ②部件之间存在着联系； ③系统行为的输出也就是对目标的贡献，系统各主量和的 贡献大于各主量贡献之和，即系统的观点1+1>2；
④系统的状态是可以转换的，在某些情况下系统有输入和
能观能控。通过接口，外界可以输入信息，控制系统的行为， 可以通过输出观测系统的行为。只有系统能观能控，系统才会 有用，才会对目标作出贡献。
4、简述系统模型的定义、类型及特征？ 系统模型的定义：是指以某种确定的形式（如文字、
符号、图表、实物、数学公式等），对系统某一方面本
质属性的描述。
系统模型的分类：物理模型、数学模型 系统模型的特征：
仿真技术
可能性 只要能建立系统 模型，就能进行 安全性 经济性 耗时性 无危险 花费不多 中等
物理试验
系统尚未建立，则不可 能；有的自然系统实验 周期太长，也不可能 有危险（人身、设备） 费用很大 长 十分准确
理论研究
有的系统无法建立解 析模型，因此，不可 能利用解析方法 无危险 花费少 短 要做较多假设，有较 大误差
（1）它是现实系统的抽象或模仿；
（2）它是由反映系统本质或特征的主要因素构成的；
（3）它集中体现了这些主要因素之间的关系。
5、简述计算机仿真的定义、类型、作用及总 体流程图？
计算机仿真（Computer Simulation ）定义：
借助高速、大存储量数字计算机及相关技术，对复杂真 实系统的运行过程或状态进行数字化模拟的技术。
不多同时，欧美一些发达国家开始把数学建模的内容列
入研究生、大学生以至中学生的教学计划中去，并于 1983年开始举行两年一度的“数学建模教学和应用国际
会议”进行定期交流。数学建模教学及其各种活动发展
异常迅速，成为当代数学教育改革的主要方向之一。
系统与建模
数学建模软件介绍 数学建模一般借助于数学软件. 如：Mathematica、 Matlab、SAS、
设置边界条件等仿真
结果分析 不满意
满意
结束
6、什么叫系统仿真？
系统仿真（System Simulation）定义：是以相似
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、仿真软件、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设想的系统进行动 态研究的一门多学科的综合性技术。
实际问题
建 立 数 学 模 型 的 流 程 图 或 步 骤
进行抽象、简化、假设 确定变量和参数、明确目标 建立数学模型、求出数学解 用实际统计数据、资料进行比较
否
与实际相符合吗
是
交付使用、产生社会及经济效益
系统与建模
尽管数学建模已有了很久的历史，数学建模课程却 还是很年轻的一门课程。在70年代末和80年代初，英国 著名的剑桥大学专门为研究生开设了数学建模课程，差
5、简述计算机仿真的定义、类型、作用及总 体流程图？
计算机仿真的分类：
① 根据计算机分类 模拟计算机仿真、数字计算机仿真、模拟数字混合计 算机仿真 ② 根据仿真时钟与实际时钟的比例关系 实时仿真、欠实时仿真、超实时仿真 ③ 根据系统模型的特性 连续系统仿真、离散事件系统仿真
5、简述计算机仿真的定义、类型、作用及总 体流程图？
准确性 可以做到很准确
方便性 可以做到十分方 便
受现场限制，不方便
方便
5、简述计算机仿真的定义、类型、作用及总 体流程图？
分析对象/系统 软件： 建模：CATIA、Pro/E、 UG、CAXA实体设计 等； 仿真：Matlab、Adams、 Absqus、DELMIA等。 建立物理模型 建立数学模型 建立计算机仿真模型
MathCAD
Maple…
系统与建模
matlab软件介绍 MATLAB是基于矩阵的一种计算工具，它已经成为世界 各国高校和研究人员中最为流行的软件之一。它提供了丰富 可靠的矩阵运算、数据处理、图形绘制、图像处理等便利工 具，并且由于Matlab的广泛应用，很多理论的创始人在 MATLAB上开发了相关的工具箱，现在MATLAB附带的各 方面工具箱有：控制系统、通讯、符号运算、小波计算、偏 微分方程、数据统计、图像、金融、LMI控制、QFT控制、 数字信号处理、模糊控制、模型预估控制、频域辨识、高阶 谱分析、统计学、非线性控制系统、图像处理、神经元网络、 m 分析、信号处理、插值、优化、鲁棒控制、控制系统设 计、系统辨识等等，并且MATLAB提供了图形化的时域仿 真程序----Simulink，在高校中还开发有：振动理论、化学
仿真是离不开模型的，建立有效的计算机
仿真模型是保证系统仿真得以顺利实现的基础， 本节的建模主要是建立数学模型。
数学模型的定义：是利用数学语言（符号、式子
与图象）模拟现实的模型。
系统与建模
数学建模的定义：把现实世界中的实际问题加以提
炼，抽象为数学模型，求出模型的解，验证模型的合理 性，并用该数学模型所提供的解答来解释现实问题，我 们把数学知识的这一应用过程称为数学建模。
第2章 系统模型建立的方法论
系统与建模 系统建模的方法论 系统建模在机械行业的应用 系统建模的实践/举例 小结 作业
学习要求：
通过本章学习，熟悉系统模型建立的目的、 作用、依据、可信性以及系统建模的途径、类型， 能应用本章介绍的方法对简单机械系统建立相应 的数学模型。
系统建模的目的
输出，系统状态的转换是可以控制的。
3、系统性能好坏的评价指标有哪些？
判断一个系统的好坏可以由以下四点观察：
பைடு நூலகம்
目标明确。每个系统（部件）均为一个目标而运动。系统的好 坏要看它运行后对目标的贡献。因而目标明确是评价系统的第 一指标。 结构合理。子系统的联接方式组成系统的结构。联接清晰，路 径通畅，冗余少等，以达到合理实现系统目标的目的。 接口清楚。子系统之间有接口，系统和外部的联接也有接口， 好的接口其定义应十分清楚。
上次课重点内容回顾
1、什么叫系统？试举例说明。 2、系统具有哪些特点？ 3、系统性能好坏的评价指标有哪些？
4、简述系统模型的定义、类型及特征？ 5、简述计算机仿真的定义、类型、作用及总体 流程图？ 6、什么叫系统仿真？
上次课重点内容回顾
1、什么叫系统？试举例说明。
系统：为实现规定功能以达到某一目标而构成的相互