系统工程与之连续系统仿真 .ppt

式中 比如有一线性系统，它可用下面的微分方程来描述 今已知y(t)及u(t)以及它们的各阶导数之初值均为零，所以上式可转换成如下传递函数 由上述传递函数可知，G(s)的分母可以分解为(s+1)(s+2)(s+3),因此单纯从输入输出的观点来看，它就等价于 Part3 实例 如图1-3，有一单位质量单自由度有阻尼的弹簧系统，并对其施以一定的激励（力），请求解出小车位移随时间变化的规律。 目录 数学模型分类表 仿真的原理、方法、实现 仿真模型 是将系统模型规范化和数字化的过程，同时根据需要增加一些必要的部件。 2.原理 连续系统数学模型主要描述每一实体的变化速率，所以通常由常微分方程组成。系统复杂时，求解困难，要借助仿真技术。 基本思想为：将用微分方程所描述的系统转变为能在计算机上运行的模型，然后进行编程、运行和其他处理，以得到连续系统的仿真结果。 3.方法（数值积分法仿真） (1).连续系统仿真的基础： 连续系统离散化原理（时间、数值） (2).经典的数值积分方法： 龙格—库塔法（单步法） ode45 (3).经典的线性多步法 4.实现（Simulink建模和仿真） (一) Simulink简介 Simulink操作界面及一些基本模块 (二) 由微分方程建立Simulink仿真模型 对于前面所说的二阶微分方程 的求解。 (1).直接建立 下面演示如何用积分器直接构搭求解该微分方程的模型，步骤： 1)改写微分方程 把原方程改写为： 2) 利用积分模块构造微分方程求解模型的核心思想是： 经积分作用得 ， 再经积分模块作用得到 。而 和 经代数运算又产生 。 3)建立微分方程组的Simulink仿真模型 4)仿真运行结果/结果分析验证 开始仿真，单击“untitled”模型窗口中“开始仿真”图标 ，则仿真开始。双击“Scope”模块出现示波器显示屏，可以看到黄色的波形。如图所示： (2). 转换成传递函数模型 将系统微分方程 转换为传递函数模型 ，然后通过Transfer Fcn 模块建立Simulink仿真模型： (3). 转换成状态方程模型 将系统微分方程 转换为状态模型： 令 ，则 为系统的状态变量， 所以 ，则有 可得状态方程为： 然后通过State-Space模块建立Simulink仿真模型： 例： 弹性球以一定的初速度垂直上抛后落地的运动规律及轨迹曲线？ Simulink仿真建模： 运用Simulink高级积分器仿真运行，得出仿真结果： 5. 实际应用 系统仿真的应用领域：工程设计、科学试验、生产管理、社会经济、军事作战等等。 * * Exam1. 长江三峡工程中的计算机仿真 三峡水库总库容393 亿立方米，总装机容量1820万千瓦，是世界最大的水电站之一。 大坝混凝土施工过程仿真；大江截流计算机决策仿真；明渠截流施工Petrl网仿真；三峡安全计算机仿真 实际中成功的案例： * * Exam2. 美国三种典型导弹研制过程仿真技术的作用 * * Exam3. 飞行模拟器 飞行模拟器是训练飞行员的一种可行、有效的工具. 这是因为现代飞机具有高性能的动力装置、精确的导航系统、可靠的自动飞行和自动着陆系统及复杂的航空电子系统。在真实飞机上训练飞行员的驾驶技术, 耗资太大, 且受到空域和场地的限制, 有些特殊情况危险性大, 难于在真实飞机上实现。 * * Exam4. 动网格模拟运载火箭与航天飞机分离的过程 * * Exam5. 核潜艇培训模拟器 2002年，哈尔滨工程大学研制成功094核潜艇培训模拟器（投资1550万）。使我国新一代核潜艇操作人员培训、核仿真和核安全分析能力接近世界先进水平。 * * Exam6. 虚拟战场 在虚拟战场环境中，参与者可以看到在地面行进的坦克和装甲车，在空中飞行的直升机、歼击机和导弹，在水面游弋的舰艇；以及被击中坦克的燃烧浓烟；可以听到飞机或坦克的隆隆声由远而近，从声音辨别目标的来向和速度。 * * Exa