仿真技术概述

控制系统数字仿真与CAD——仿真技术概述主要内容仿真技术及其重要性科研工作的基本方法学习本课程的目的与方法相似原理及其应用模型及其建立科研工作的基本方法解析法：运用已掌握的理论知识，对所研究的对象进行理论方面的分析、计算及综合。科研工作的基本方法解析法：工程动力学问题F=ma一阶倒立摆科研工作的基本方法解析法：Routh判据英国E.J.Routh建立（Routh-HurwitzStabilityCriteria）（1875年）科研工作的基本方法2实验法：在所建立的实际系统（或模型）上，利用各种仪器仪表，通过施加一定类型的激励信号，测取系统响应来确定系统的性能。科研工作的基本方法2实验法：科研工作的基本方法2实验法：系统模型科研工作的基本方法2实验法：实际系统科研工作的基本方法3仿真实验法：在模型上（物理的/数学的）所进行的系统性能分析与研究方法。科研工作的基本方法3仿真实验法：数学模型科研工作的基本方法3仿真实验法：虚拟模型科研工作的基本方法3仿真实验法：实物模型科研工作的基本方法3仿真实验法：仿真实验性能比较：数学模型虚拟模型实物模型实物原型仿真精度低高科研工作的基本方法3仿真实验法：工程应用：飞行器设计的三级仿真体系科研工作的基本方法4猜想法：又称为“假想法”，通过人们对所研究问题的“直觉”，提出“可能的”结果/结论，利用“反演/推理/证明”的方法进行“创造性”的研究和发现。科研工作的基本方法4猜想法：哥德巴赫猜想相对论假说电磁波设想科研工作的基本方法4猜想法：宇宙大爆炸理论主要内容仿真技术及其重要性科研工作的基本方法学习本课程的目的与方法相似原理及其应用模型及其建立相似性原理及应用仿真实验所遵循的基本原则；科学技术创新与应用的桥梁；1、几何相似

2、环境相似

3、性能相似

4、思维相似

5、生理相似相似性原理及应用1、几何相似相似性原理及应用2、环境相似相似性原理及应用3、性能相似相似性原理及应用相似定理：相似第一定理：彼此相似的现象必定具有数值相同的相似准则。第一定理:第二定理:第三定理:主要内容仿真技术及其重要性科研工作的基本方法学习本课程的目的与方法相似原理及其应用模型及其建立模型及其建立模型的重要性勾股定理模型及其建立模型的重要性电磁场理论涡旋磁场位移电流赫兹模型及其建立模型的重要性1、把世间的现象/问题上升到“数学抽象/数学模型”的理论高度是现代科学发现与技术创新的基础。2、“实验、归纳、推演”是建立系统“数学模型”的重要手段/方法/途径。3、“数学模型”是人们对自然世界的一种抽象理解，它与自然世界/现象/问题具有“性能相似”的特点。模型及其建立建模三要素：目的，方法，验证1.目的要明确飞行器目的2飞行器的结构强度目的1飞行器的动态性能流体力学结构力学方法1方法2模型及其建立建模三要素：目的，方法，验证2.方法要恰当（1）逻辑推理方法：归纳、推演、类比、移植（2）机理建模法:白箱问题（3）实验建模法：黑箱问题（4）综合建模法：机理+实验模型及其建立建模三要素：目的，方法，验证3.结果要验证数学模型——必要条件实物模型——充要条件实际应用——结果检验模型及其建立建模过程主要内容仿真技术及其重要性科研工作的基本方法学习本课程的目的与方法相似原理及其应用模型及其建立仿真技术及其重要性仿真技术的应用控制系统CAD机械系统CAD仿真技术及其重要性控制系统CAD固有特性分析仿真技术及其重要性控制系统CAD闭环控制性能分析仿真技术及其重要性控制系统CAD闭环控制性能分析仿真技术及其重要性仿真技术的应用虚拟现实（VR）虚拟样机：1仿真实验的高级形式2可视化/真实性3有助于人们的创造与想象力的发挥仿真技术及其重要性仿真技术的应用虚拟现实（VR）虚拟样机：仿真技术及其重要性仿真技术的应用虚拟现实（VR）感知设备：表现装置：三大特征：仿真技术及其重要性仿真技术的应用虚拟现实（VR）感知设备：仿真技术及其重要性仿真技术的应用虚拟现实（VR）表现装置：仿真技术及其重要性仿真技术的应用虚拟现实（VR）三大特征：仿真技术及其重要性仿真技术的应用虚拟样机：虚拟现实仿真技术虚拟制造虚拟环境仿真技术及其重要性仿真技术的应用虚拟样机：虚拟现实仿真技术仿真技术及其重要性仿真技术的应用虚拟样机：虚拟制造仿真技术及其重要性仿真技术的应用虚拟样机：虚拟环境仿真技术及其重要性仿真技术的应用虚拟环境仿真技术及其重要性仿真技术的应用虚拟样机仿真技术及其重要性仿真技术的应用工程应用：1车辆肇事仿真

2飞行器设计

3联合仿真

4军事工程仿真技术及其重要性仿真技术的应用工程应用：1车辆肇事仿真仿真技术及其重要性仿真技术的应用工程应用：2飞行器设计仿真技术及其重要性仿真技术的应用工程应用：3联合仿真仿真技术及其重要性仿真技术的应用工程应用：4军事工程仿真技术及其重要性仿真技术的应用常用的工具软件ADAMS(AutomaticDynamicAnalysisofMechanicalSystems)1

美国MDI/MSC公司2

50％市场份额3

运动学/动力学/机电一体化4

网址：。仿真技术及其重要性仿真技术的应用常用的工具软件PSPICE（模拟电路CAD软件）1电子电路仿真软件2ORCAD公司的商业化EDA软件

3直流/交流电路、瞬态特性优化设计、数字模拟混合电路、电路绘图——仿真一体化4网址：。仿真技术及其重要性仿真技术的应用常用的工具软件SABER（电气、模拟、混合信号仿真软件）1图形化界面2稳态、时域、频域、可靠性3应用于电源、电力电子、电气、机电一体化设计4网址：/saber.htm。仿真技术及其重要性仿真技术的应用常用的工具软件ANSYS（结构、热、流体、电磁和声学运用有限元分析软件）1求解“热—结构耦合”、“磁—结构耦合”以及“电—磁—流体—热耦合”等问题2多种物理介质相互作用下的“动态性能”3梯度显示、立体切片显示、图表/曲线显示4网址：。仿真技术及其重要性仿真技术的应用常用的工具软件MATLAB/SIMULINKMATLAB是美国MathWorks公司的软件产品。1应用于自动控制、图像处理、语着处理、信号分析、振动理论、优化设计、时序分析与统计学、系统建模等领域2SIMULINK是美国Mathworks软件公司为其MATILAB提供的基于模型化图形组态的控制系统仿真软件3网址：www.仿真技术及其重要性仿真技术的应用仿真技术的重要性：

经济

安全

快捷仿真技术的应用仿真技术的特殊功能仿真技术及其重要性1预测：社会、经济、管理等问题例：“婴儿体重——时间（周）的预测”（1）数据：（i=1，2，…20）仿真技术的应用仿真技术的特殊功能“婴儿体重——时间（周）的预测”（2）建模：自动门限自回归模型（SETAR模型）仿真技术及其重要性仿真技术的应用仿真技术的特殊功能例：“婴儿体重——时间（周）的预测”（3）利用已有模型进行“预测”仿真技术及其重要性仿真技术的应用仿真技术的特殊功能2优化设计（系统结构、参数）仿真技术及其重要性主要内容仿真技术及其重要性科研工作的基本方法学习本课程的目的与方法相似原理及其应用模型及其建立学习本课程的目的和方法学习本课程的目的1了解仿真技术概况2夯实所涉及的基本概念、理论与方法3掌握仿真技术这一利器，并要认识到“与时俱进”4培养自主学习/研究的能力学习本课程的目的和方法学习本课程的方法1、注重基础（概念/原理）；

孟子曰：“始条理者，智之事也；终条理者，圣之事也。”学习本课程的目的和方法学习本课程的方法2、积极应用（CAD工具）；