自动控制及其仿真概述(3)

MATLAB与控制系统仿真实践，北京航空航天大学出版社，2009.8. 在线交流，有问必答

8.2.5 仿真技术的应用及其意义简介
1. 仿真技术在不同工程领域中有广泛的应用 (1) 航空与航天工业飞行器设计中的三级仿真体系：纯数学模拟（软件）、半实物模拟、实物模拟或模拟飞行实验。飞行员及宇航员训练用飞行仿真模拟器。 (2) 电力工业电力系统动态模型实验：电力系统负荷分配、瞬态稳定性以及最优潮流控制等。
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8.2.5 仿真技术的应用及其意义简介
(3) 原子能工业模拟核反应堆核电站仿真器用来训练操作人员以及研究异常故障的排除处理。
(4) 石油、化工及冶金工业 (5)非工程领域，如医学，社会学，宏观经济与商业策略的研究。
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8.2.5 仿真技术的应用及其意义简介
2. 应用仿真技术的主要意义
(1) 经济性好大型、复杂系统直接实验是十分昂贵的，如：空间飞行器的一次飞行实验的成本约在1亿美元左右，而采用仿真实验仅需其成本的1/10~1/5，而且设备可以重复使用。
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8.2.5 仿真技术的应用及其意义简介

(2) 安全性高某些系统（如载人飞行器、核电装置等），直接实验往往会有很大的危险，甚至是不允许的，而采用仿真实验可以有效降低危险程度，对系统的研究起到保障作用。

(3) 快捷性高提高设计效率：比如电路设计，服装设计等等。
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8.2.5 仿真技术的应用及其意义简介
(4) 具有优化设计和预测的特殊功能对一些真实系统进行结构和参数的优化设计是非常困难的，这时仿真可以发挥它

特殊的优化设计功能；在非工程系统中（如社会、管理、经济等系统），由于其规模及复杂程度巨大，直接实验几乎不可能，这时通过仿真技术的应用可以获得对系统的某种超前认识。
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8.2.6 仿真技术的发展趋势
(1) 硬件方面：基于多CPU并行处理技术的全数字仿真将有效提高仿真系统的速度，大大增强数字仿真的实时性。
(2) 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技术将更深入地应用于仿真软件开发之中，使得在人机界面、结果输出、综合评判等方面达到更理想的境界。
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8.2.6 仿真技术的发展趋势
(3) 分布式数字仿真：充分利用网络技术，协调合作，投资少，效果好。 (4) 虚拟现实技术：综合了计算机图形技术、多媒体技术、传感器技术、显示技术以及仿真技术等多学科，使人置身于真实环境之中。
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8.2.7 计算机仿真软件
仿真软件的发展 (1) 程序编程阶段所有问题（如：微分方程求解、矩阵运算、绘图等）都是用高级算法语言（如C、FORTRAN等）来编写。
(2) 程序软件包阶段在这一阶段出现了“应用子程序库”。 (3) 交互式语言阶段（仿真语言）
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8.2.7 计算机仿真软件
(4) 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。以下是几种常用仿真软件： (1) PSPICE、ORCAD、PROTEUS：通用的电子电路仿真软件，适合于元件级仿真。 (2) SYSTEM VIEW：系统级的电路动态仿真软件
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8.2.7 计算机仿真软件
(3) MATLAB：具有强大的数值计算能力，包含各种工具箱，其程序不能脱离 MATLAB环境而运行，所以严格讲， MATLAB不是一种计算机语言，而是一种高级的科学分析与计算软件。
(4) SIMULINK：是MATLAB附带的基于模型化图形组态的动态仿真环境。
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8.2.8 相关网络资源
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? ? ? ? ? ? ? ? http:// MATLAB 大观园 (薛定宇维护) http:// MATLAB 与应用论坛 (薛定宇维护) http://matlab.netsh.net 博士家园论坛网站 (各类数学问题) http://www.bossh.net 其它如一些高校的BBS，如清华大学、哈工大、上海交大、西安交大等，此外还有一些著名论坛如研学论坛，也可加入相关的 QQ群进行讨论。 MATLAB与控制系统仿真实践，
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本章小结
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仿真是对系统进行研究的一种实验方法，它的基本原则是相似性原理。数字仿真具有经济、安全、快捷的特点。仿真是在模型上进行的，建立系统的模型是仿真的关键内容。系统模型可以分为物理模型、数学模型及仿真模型，据此可将仿真分为物理仿真和数学仿真两大类。系统、模型、计算机是数字仿真的三个基本要素，建模、仿真实验及结果分析是三项基本内容。 MATLAB与SIMULINK是当今广泛为人们采用的控制系统数字仿真与 CAD 应用软件。 MATLAB与控制系统仿真实践，
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结束

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