[高等教育]自動控制及其仿真概述(參考版)
2025-01-22 19:07本頁面
【正文】 。 系統(tǒng) 、 模型 、 計(jì)算機(jī)是數(shù)字仿真的三個(gè)基本要素 ， 建模 、 仿真實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析是三項(xiàng)基本內(nèi)容 。 仿真是在模型上進(jìn)行的 ， 建立系統(tǒng)的模型是仿真的關(guān)鍵內(nèi)容 。 本章小結(jié) 仿真是對系統(tǒng)進(jìn)行研究的一種實(shí)驗(yàn)方法 ， 它的基本原則是相似性原理 。 (4) SIMULINK：是 MATLAB附帶的基于模型化圖形組態(tài)的動態(tài)仿真環(huán)境 。 常用仿真軟件： (1) PSPICE、 ORCAD、 PROTEUS：通用的電子電路仿真軟件 ， 適合于元件級仿真 。 (2) 程序軟件包階段 在這一階段出現(xiàn)了 “ 應(yīng)用子程序庫 ” 。 (4) 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)：綜合了計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)、顯示技術(shù)以及仿真技術(shù)等多學(xué)科，使人置身于真實(shí)環(huán)境之中。 (2) 應(yīng)用軟件方面：直接面向用戶的數(shù)字仿真軟件不斷推陳出新，各種專家系統(tǒng)與智能化技術(shù)將更深入地應(yīng)用于仿真軟件開發(fā)之中，使得在人機(jī)界面、結(jié)果輸出、綜合評判等方面達(dá)到更理想的境界。 (4) 具有優(yōu)化設(shè)計(jì)和預(yù)測的特殊功能 對一些真實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)和參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是非常困難的 ， 這時(shí)仿真可以發(fā)揮它特殊的優(yōu)化設(shè)計(jì)功能；在非工程系統(tǒng)中 （ 如社會 、 管理 、 經(jīng)濟(jì)等系統(tǒng) ） ， 由于其規(guī)模及復(fù)雜程度巨大 ， 直接實(shí)驗(yàn)幾乎不可能 ， 這時(shí)通過仿真技術(shù)的應(yīng)用可以獲得對系統(tǒng)的某種超前認(rèn)識 。 (2) 安全性高 某些系統(tǒng) （ 如載人飛行器 、 核電裝置等 ） ， 直接實(shí)驗(yàn)往往會有很大的危險(xiǎn) ，甚至是不允許的 ， 而采用仿真實(shí)驗(yàn)可以有效降低危險(xiǎn)程度 ， 對系統(tǒng)的研究起到保障作用 。 (4) 石油 、 化工及冶金工業(yè) (5)非工程領(lǐng)域 ， 如醫(yī)學(xué) ， 社會學(xué) ， 宏觀經(jīng)濟(jì)與商業(yè)策略的研究 。 飛行員及宇航員訓(xùn)練用飛行仿真模擬器 。 ?現(xiàn)代計(jì)算機(jī)仿真： 80年代以來 ， 采用先進(jìn)的微型計(jì)算機(jī) ， 基于專用的仿真軟件 、 仿真語言來實(shí)現(xiàn) ， 其數(shù)值計(jì)算功能強(qiáng)大 ， 使用方便 ， 易學(xué) 。 但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展 ， “ 速度問題 ” 會在不同程度上有所改進(jìn)與提高；數(shù)字仿真沒有專用的仿真軟件支持 ， 需要設(shè)計(jì)人員用高級程序語言編寫求解系統(tǒng)模型及結(jié)果輸出的程序 。 理論上計(jì)算機(jī)的字長可以根據(jù)精度要求來 “ 隨意 ” 設(shè)計(jì) ， 因此其仿真精度可以是無限 ， 但是由于受到誤差積累 、 仿真時(shí)間等因素影響 ， 其精度也不易定得太高；對計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的仿真比較方便 。 仿真的分類 ?數(shù)字仿真： 60年代 ， 采用數(shù)學(xué)模型 ， 在數(shù)字計(jì)算機(jī)上借助于數(shù)值計(jì)算方法所進(jìn)行的仿真實(shí)驗(yàn) 。 ?模擬仿真： 50年代，采用數(shù)學(xué)模型，在模擬計(jì)算機(jī)上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)研究。在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，具有非實(shí)時(shí)性、離線的特點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)、快速、實(shí)用。 ?物理仿真：采用物理模型，有實(shí)物介入。 （ 4） 仿真實(shí)驗(yàn)并輸出仿真結(jié)果 進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn) ， 通過實(shí)驗(yàn)對仿真模型與仿真程序進(jìn)行檢驗(yàn)和修改 ， 而后按照系統(tǒng)仿真的要求輸出仿真結(jié)果 。 如果應(yīng)用 MATLAB的 TOOLBOX工具箱及其 SIMULINK仿真集成環(huán)境作仿真工具這就是 MATLAB仿真 。 對于快速的實(shí)時(shí)系統(tǒng)的仿真 ， 往往用匯編語言編制仿真程
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