《计算机仿真技术基础》计算机仿真技术.ppt

机电工程学院机电工程系 李 安 Tel: 15166391658 Email: jdgc_,计算机仿真技术,本门课程的目标,熟悉一个概念 掌握一种方法 精通一项技术 会用一款软件,结课方式,考试+作业+上机 考试：开卷（60%） 作业+上机（40%）,参考文献,1.计算机仿真技术基础，刘瑞叶等编，电子工业出版社 2.系统仿真概论，肖田元等编，清华大学出版社 3.现代仿真技术与应用，康风举编，国防工业出版社 4.先进仿真技术与仿真环境，熊光楞编， 国防工业出版社 5.系统仿真与虚拟现实，吴启迪主编，化学工业出版社 6.MATLAB 7.0从入门到精通，刘保柱等编，人民邮电出版社,第1章 概述,Three topics to be discussed WWH Why to learn What to learn How to learn,理解并掌握仿真的概念、分类、作用； 了解计算机仿真的发展历程、应用领域及目 前研究、应用现状； 熟悉掌握计算机数字仿真的基本过程。,本章学习要求,1.1 仿真的基本概念及其分类 1.1.1 系统仿真的定义、分类及作用 1.1.2 计算机仿真的定义及其分类 1.2 计算机仿真的发展及其应用领域 1.3 计算机数字仿真的基本过程 1.4 先进仿真技术,1.1 仿真（simulation)的基本概念及其分类,1.1.1 系统仿真的定义、分类及其作用 1）系统仿真的定义 系统仿真是通过对系统模型的某种操作，研究一个存在的或设计中的系统。简言之，系统仿真是对系统模型的试验，即在仿真中，系统的模型在一定的试验条件下被行为产生器驱动，产生模型行为。,2）系统仿真的分类-系统模型分类方式 物理仿真 系统模型为物理模型：实物模型(PM)。 数字仿真 系统模型为数字模型：数学模型和几何模型（MM int n,i; printf(“Input t0 x0 h n=n”); scanf(“%f%f%f%d”,for(i=1;i<=n;i+) t1=t0+h; k1=F(t0,x0); k2=F(t0+h/2,x0+h*k1/2); k3= F(t0+h/2,x0+h*k2/2); k4= F(t0+h,x0+h*k3); y1=x0+h*(k1+2*k2+2*k3+k4)/6; printf(“%15d%15.6f%15.6fn”,i, t1, x1); t0=t1; x0=x1; ,一阶微分方程四阶龙格库塔法的c语言实现(函数),#include #include float f(float,float); void main(void) float t0,x0,k1,k2,k3,k4,t1,x1,h; int n,i; printf(“Input x0 x0 h n=n”); scanf(“%f%f%f%d”,for(i=1;i<=n;i+) t1=t0+h; k1=f(t0,x0); k2=f(t0+h/2,x0+h*k1/2); k3= f(t0+h/2,x0+h*k2/2); k4= f(t0+h,x0+h*k3); y1=x0+h*(k1+2*k2+2*k3+k4)/6; printf(“%15d%15.6f%15.6fn”,i, t1, x1); t0=t1; x0=x1; ,float f(float t,float x) float x1; x1=$; return x1; ,24 四阶龙格库塔法算法通式,(i=1,2,n),令,(i=1,2,n;j=1,2,3,4),2.5 仿真举例-机械谐振系统计算机仿真,根据研究的目的编制试验方案： 1.改变M、B、K，保持f(t)不变，研究系统结构参数对谐振系统动态行为的影响； 2.改变f(t)，系统结构参数保持不变，研究系统所受激振力对谐振系统动态行为的影响；,选择编程语言，编制仿真程序； 仿真程序调试； 仿真试验运行； 仿真结果分析（正确性分析、精度分析、 可靠性分析、稳定性分析等） 仿真系统VV&A。,作业1（15%）,用c语言编制欧拉法、梯形法和四阶RK法算法程序，求解下面方程并将计算结果与解析解比较之。,解析解：,第3章 连续系统离散相似法数字仿真,连续系统的离散化,令,系统的状态转移矩阵,注：,系统离散化后，对于k及k+1两个依此相连的采样瞬时，有,由于上式右端与积分k无关，则令k=0，而k与k+1之间,即,这就是一个连续系统离散化的状态方程的解，其中,例 已知线性系统的状态方程为：,其中：,解：,作业2（25%）,应用四阶RK算法，编制机械谐振系统仿真程序，研究在正弦载荷作用下系统弹性系数与阻尼系数对系统运动参数的影响。假定M=200kg，正弦载荷幅值500N，角频率为1，初相位为0。实现方式：c语言版和MATLAB版。,