控制系统CAD与数字仿真软件

1、第一章 概 述第一节 仿真第二节 控制系统CAD与数字仿真软件第三节 仿真技术的应用与发展第一节 仿 真1.1 1.1 系统仿真基本概念系统仿真基本概念仿真：仿真：利用仿真模型代替实际系统进行实验与研究的方法利用仿真模型代替实际系统进行实验与研究的方法仿真模型：仿真模型：对所研究的对象某些方面进行抽象概括的装置对所研究的对象某些方面进行抽象概括的装置仿真原则：仿真原则：相似性原则相似性原则物理仿真；数学仿真物理仿真；数学仿真仿真分类：仿真分类：1.2 1.2 数学仿真数学仿真数学仿真分类：数学仿真分类：模拟仿真与数字仿真模拟仿真与数字仿真数学仿真要素：数学仿真要素：系统系统研究的对象研究的对象

2、模型模型系统的抽象系统的抽象计算机计算机工具与手段工具与手段系统系统模型计算机建立数学模型建立数学模型建立仿真模型建立仿真模型仿真实验仿真实验结果分析结果分析数学仿真过程：数学仿真过程：辨识实际系统的数学模型辨识实际系统的数学模型建立仿真模型建立仿真模型编制仿真程序编制仿真程序仿真实验仿真实验验证是否正确验证是否正确是是否否返回第二节 控制系统CAD与数字仿真软件1.1 1.1 控制系统控制系统CADCADCAD：计算机辅助设计计算机辅助设计组成：组成：应用软件、计算机、外围设备及设计者应用软件、计算机、外围设备及设计者控制系统控制系统CAD的主要内容的主要内容：频域法、时域法频域法、时域法1

3、.2 数字仿真软件 程序编程阶段程序编程阶段 所有问题（如：微分方程求解、矩阵运算、绘图等）所有问题（如：微分方程求解、矩阵运算、绘图等）都是用高级算法语言都是用高级算法语言（如（如C、FORTRAN等）等）来编来编写。写。 程序软件包阶段：出现了程序软件包阶段：出现了“应用子程序库应用子程序库”。 交互式语言阶段（仿真语言）交互式语言阶段（仿真语言） 仿真语言可用一条指令实现某种功能，如仿真语言可用一条指令实现某种功能，如“系统特系统特征值的求解征值的求解”，使用人员不必考虑什么算法，以及，使用人员不必考虑什么算法，以及如何实现等低级问题。如何实现等低级问题。 模型化图形组态阶段：符合设计人

4、员对基于模型图模型化图形组态阶段：符合设计人员对基于模型图形化的描述形化的描述仿真软件的发展：仿真软件的发展：MATLAB和SIMULINK返回 70年代中期，Cleve Moler 和他的同事在美国国家自然科学基金的资助下开发了LINPACK和EISPACK的Fortran子程序库。70年代末期他编写了LINPACK和EISPACK的接口程序，这程序取名为MATLAB。 1983年春天，工程师John Little 觉察到MATLAB的潜在应用天地是工程领域，他与Moler、Steve Bangert 一起开发了第二代专业版MATLAB。 1984年，MathWorks 公司成立，MATLA

5、B正式推向市场。第三节 仿真技术的应用与发展1.1 1.1 仿真技术的应用仿真技术的应用 航空与航天工业：飞行员及宇航员训练用飞行航空与航天工业：飞行员及宇航员训练用飞行仿真模拟器仿真模拟器 电力工业：电力系统动态模型实验电力工业：电力系统动态模型实验 原子能工业：模拟核反应堆原子能工业：模拟核反应堆 石油、化工及冶金工业石油、化工及冶金工业 非工程领域：医学、社会学、宏观经济与商业非工程领域：医学、社会学、宏观经济与商业策略的研究策略的研究1. 2 1. 2 仿真技术的发展仿真技术的发展 硬件方面：基于多硬件方面：基于多CPU并行处理技术的全数字并行处理技术的全数字仿真仿真 应用软件方面：直接面向用户的数字仿真软件应用软件方面：直接面向用户的数字仿真软件不断推陈出新，各种专家系统与智能化