计算机模拟仿真技术
实验7 计算机模拟仿真技术
7.1 计算机模拟仿真技术
计算机技术的高速发展，使人类社会进入了信息时代。教育作为社会发展的一个重要支柱，其现代化的实现是必然趋势。计算机多媒体教学近十年来在国际、国内已经有了很大的发展。
计算机模拟实验又称计算机仿真实验或计算机虚拟实验，是近几年在计算机多媒体教学中开辟的新领域。它通过计算机把实验设备、教学内容、教师指导和学生的操作有机地融合为一体，形成了一部活的、可操作的物理实验教科书和根据需要在瞬间建立的模拟实验室。
计算机模拟物理实验的出现打破了教与学、理论与实验、课内与课外的界限，它更加强调实验的设计思想和实验方法，更强调实验者的主动学习；通过计算机模拟实验，学生对物理思想、方法、仪器的结构和设计原理的理解，都可以达到训练实验技能、学习物理知识的目的，增强了学生对物理实验的兴趣，提高了物理实验的水平。目前，模拟实验已成为现代化物理实验的重要手段。
计算机模拟实验系统运用了人工智能、控制理论和教师专家系统对物理实验和物理仪器建立其内在模型，用计算机可操作的仿真方式，实现了物理实验教学的各个环节。
计算机模拟实验的系统设计如图7-1-1所示。在主模块下由系统简介、实验目的、实验原理、实验内容、数据处理、实验思考题等六个模块组成。每个模块在主模块后调用。
图7-1-1 模拟实验模块的设计图7-1-2模拟实验设计过程模拟实验系统通过解剖教学过程，使用键盘和鼠标控制仿真仪器画面动作，来模拟真实实验仪器，完成各模块中相应的内容。在软件设计上，把完成各模块中的内容看作是问题空间到目标空间的一系列变化，从此变化中找到一条达到目标求解的途径，从而完成仿真实验过程。在此过程中，利用丰富教学经验编制而成的指导系统可对学生进行启发引导，系统可按照知识处理过程对模块进行设计，其设计过程如图7-1-2所示。
系统给出需要求解的问题，即需要进行的操作。系统通过用户接口给出相应的图像、文字和指导内容，用户根据得到的信息进行判断、输入。输入的信息由预处理部分转化为内部命令，模型接收到指令后，在指导系统的参与下，利用产生式的规则处理得到相应的结果，并将结果传输到图像模拟部分，最终以图像和文字的形式显示在计算机屏幕上。同时，指导系统根据得到的相应结果，在计算机屏幕上显示出指导信息，用户通过软件中指导系统和模型算法的交替作用过程，完成仿真实验内容。
计算机模拟实验具体操作说明，参见计算机中的模拟仿真实验软件。
计算机模拟仿真物理实验（即物理虚拟实验）简介：
在虚拟实验室内提供了力学、热学、电磁学、光学和近代物理实验的平台。并提供有相应的虚拟仪器，如示波器、干涉仪、分光计、单摆、三线摆、伏特表、安培表、滑线变阻器等，学生可根据实验要求完成各类虚拟实验，并在实验报告环节完成实验报告，提交服务器或教师批改。
1.实验预习
实验预习包括有对实验内容、实验方法、实验仪器的了解。在这个环节中，将实验相关的内容以文字、图像、动画、课件等方式通过网页发布，或提过给教师审阅；学生可以先在计算机上熟悉仪器设备，模拟操作和预习实验，并可通过交互方式提出问题并解答。为了检查学生的预习情况和效果，对学生的实验方案设计和预习思考题解答，教室和实验室管理人员可通过网络（或课前）进行收集整理、审阅，以决定学生是否可以进行实验。
为了具体实验的预习环节，首先进入模拟仿真实验（“虚拟实验”）项目，在其中选择相应的实验单元项目，进入实验内容列表，选择具体实验项目。在具体实验页面中，有以下内容可供选择：
（1）实验内容预习-----实验目的、原理、方法等；
（2）异步授课-----实验之前和实验当中教师讲解；
（3）仪器介绍----实验仪器设备介绍；
（4）实验要求-----实验的具体要求及注意事项；
（5）预习检查-----检查预习情况及效果，以确定是否允许进行实验。
2.教师讲授
学生可以在现场或通过网络以视频的方式观看教学水平较高的教师针对具体实验进行的讲解。可以教
学互动，提出相应的问题，提交系统或教师解答。
3.虚拟实验
选择虚拟实验功能项，即可进行虚拟实验的操作等内容。
力学、热学实验：首先按照实验要求，选择实验类型，确定实验参数，然后“开始实验”，系统将根据所设定的参数进行实验，并记录实验数据及结果。
电测学实验：首先要进行仪器摆放和调整，从仪器库中选择必要的实验仪器；然后根据实验要求，连接实验线路，调整仪器状态；最后开通电源，系统即进行实验，并记录实验数据。
光学和近代物理实验：首先选择实验仪器，并将其放置在适当的位置，调整实验光路及线路，然后“开始实验”，观察实验现象，并记录实验数据。
4.实验检查
主要目的是对学生的实验效果进行检查、检验。学生操作完成一个具体实验后，输入必要的数据，将学生的实验数据进行自动分析，并根据具体情况对学生的实验提出具体的建议和指导。具体的操作方法是：进入实验数据检查页面，输入实验记录数据，即可在线得到实验结果的评价以及对实验的建议。
5. 实验报告
实验报告是学生完成实验测量后的分析和总结，是学生实验素质培养的一个重要环节。学生的实验报告应独立完成，可通过网路（或当面）提交给教师，类似传统教学的环节，教师批改后，可将批改结果通过网络（或当面）发还给学生。教师也可根据实际情况，在网上进行实验讲评。
7.2 计算机数值模拟与数据处理实验
计算机数值模拟方法是从基本的物理定律出发，用离散化变量描述物理体系的状态，然后利用电子计算机计算这些离散变量在基本物理定律制约下的演变，从而体现物理过程的规律。计算机数据处理是应用计算机强大的计算能力，通过编写一定的程序，处理实验中得出的大量复杂数据，从而达到提高实验效率与实验精度。
计算机数值模拟实验是在计算机中进行的实验，虽然它不能代替真实的物理实验过程，但确实是一种极其重要的实验方法。它是通过大量“个例”来研究特定的物理过程，能够反复进行，而且能方便地控制和调整参数，在理论研究和实验之间搭起了一座“桥梁”。数值模拟可以研究一些非常复杂的过程，而理论研究必须做出许多简化假设才能处理这些过程，简化则意味着可能丢失许多重要的因素，这就使得数值模拟可以更全面地了解一个物理过程，而且还可能发现新的物理现象。另一方面，数值模拟也能够为实现观测方案提供理论的支持，对大型实验装置进行评估，对实验条件或实验参数进行优化选择，以避免造成极大的经济损失和人力浪费。随着计算机性能的高速发展，数值模拟在各门学科的研究中应用将更加广泛，起到越来越重要的作用。
在实验过程中，我们会得到大量的数据，如何找出这些数据之间的联系及绘制出相应的函数图形是我们在处理实验结果时经常遇到的问题。传统的方法中，一般采取手工计算数据及用坐标绘图。这种情况下，不仅耗费了大量的人力资源，而且实验结论的精度远远达不到要求，实验效率极低。目前，计算机已大量普及，而且高级编程语言也易于掌握。引入计算机编程进行实验数据处理，一方面可以提高实验效果，另一方面可以促使学生将所学的计算机知识应用到解决具体的物理问题中来，提高其综合能力。
一、实验目的和要求：
1．参考有关文献资料，了解和掌握通过计算机编程和实验的方法；
2．学习和掌握计算机数值模拟与计算及处理数据的基本方法和步骤。
二、数值模拟的基本方法：
1．建立物理模型：导出适当的数学方程；给出切合物理实际的初值条件和初始条件；
2．方程和初值、边值条件的离散化：选择合适的数值方法；将方程的初值、边值条件化为网格点上的代
数方程；
3．选择适当的代数方程组求解方法；
4．在计算机上实现数值求解：设计流程图；编写计算机程序；调试程序；
5．计算结果的诊断。将数值模拟结果以一定的（如图形）形式表达出来。
数值模拟实例：（略）自行参考有关文献，进行实践。
三、计算机数据处理基本方法
1．建立模型：分析数据的合理性；找出描述物理过程的数学方程；给出切合物理实际的条件；选择合适的数值方法；
2．在计算机上实现数据处理：设计流程图；编写计算机程序；调试程序；计算结果诊断；
数据处理实例：（参考有关文献，进行实践。）
自选一种编程编程语言，应用最小二乘法对一组数据进行处理；编程获得a、b、δ各值，并分析结果，得出函数方程；绘制函数图形。
计算机仿真技术的应用与发展趋势1
计算机仿真技术的应用与发展趋势 摘要 在制造企业产品设计和制造的过程中，计算机仿真一直是不可缺少的工具，它在减少损失、节约经费、缩短开发周期、提高产品质量等方面发挥了巨大作用。从发展的历程来看，仿真技术应用的领域空前的扩大，已从传统的制造领域（生产计划制定、加工、装配、测试）扩展到产品设计开发和销售领域。而与网络技术结合所带来的仿真的分布性、与图形和传感器技术相结合所带来的仿真的交互性、以及仿真技术应用的集成化，是仿真技术在制造业中应用的新趋势。按照仿真技术应用的对象不同，可将制造业中应用的仿真分为四类：面向产品的仿真；面向制造工艺和装备的仿真；面向生产管理的仿真；面向企业其它环节的仿真。本文将从以上四个方面，介绍计算机仿真在制造业中的具体应用。本文最后说明了虚拟现实和拟实制造的概念，作为计算机仿真在制造业中应用的展望。 绪论 计算机仿真技术是以多种学科和理论为基础，以计算机及其相应的软件为工具，通过虚拟试验的方法来分析和解决问题的一门综合性技术。计算机仿真（模拟）早期称为蒙特卡罗方法，是一门利用随机数实验求解随机问题的方法。其原理可追溯到1773年法国自然学家G.L.L.Buffon为估计圆周率值所进行的物理实验。根据仿真过程中所采用计算机类型的不同，计算机仿真大致经历了模拟机仿真、模拟－
数字混合机仿真和数字机仿真三个大的阶段。20世纪50年代计算机仿真主要采用模拟机；60年代后串行处理数字机逐渐应用到仿真之中，但难以满足航天、化工等大规模复杂系统对仿真时限的要求；到了70年代模拟－数字混合机曾一度应用于飞行仿真、卫星仿真和核反应堆仿真等众多高技术研究领域；80年代后由于并行处理技术的发展，数字机才最终成为计算机仿真的主流。现在，计算机仿真技术已经在机械制造、航空航天、交通运输、船舶工程、经济管理、工程建设、军事模拟以及医疗卫生等领域得到了广泛的应用。 1. 制造技术的发展历程 制造业（包括机械制造、电子制造、非金属制品制造、成衣制造以及各种型材制造等部类）是国民经济的支柱产业，其生产总值一般占各国国内生产总值的 20%~55% 。在各国的企业生产力构成中，制造技术的作用一般占 60% 左右。所以有的专家认为，世界上各个国家经济的竞争，主要是制造技术的竞争。随着经济技术的高速发展以及顾客需求和市场环境的不断变化，这种竞争日趋激烈，各国政府都非常重视对制造业的研究。 为了改进以 T （开发周期）、 Q （产品质量）、 C （开发成本）、 S （售后服务）、 E （环境污染程度）为主要衡量指标的产品及产品开发过程，美国在 80 年代末提出了包括系统总体技术、管理技术、设计制造一体化技术、制造工艺与装备技术、支撑技术五大技术群在内的先进制造技术（ AMT ： Advanced Manufacturing
计算机仿真技术的发展概述及认识
学院 专业 届别 课程 班级 姓名 学号 联系方式 指导老师2012年5月
计算机仿真技术的发展概述及认识 摘要：随着经济的发展和社会的进步，计算机技术高速发展，使人类社会进入了信息时代，计算机作为后期新秀渗入到人们生活中的每一个领域，给人们的生活带来了前所未有的变化。作为新兴的技术，计算机技术在人类研究的各个领域起到了只管至关重要的作用，帮助人类解决了许多技术难题。在科研领域，计算机技术与仿真技术相结合，形成了计算机仿真技术，作为人们科学研究的一种新型方法，被人们应用到各个领域，用来解决人们用纯数学方法或者现实实验无法解决的问题，对科研领域技术成果的形成有着积极地促进作用。 本文在计算机仿真技术的理论思想基础上，分析了计算机仿真技术产生的基本原因，也就是人们用计算机模拟解决问题的优点所在，讨论了模拟、仿真、实验、计算机仿真之间的联系和区别，介绍了计算机仿真技术的发展历程，并查阅相关资料介绍了计算机仿真技术在不同领域的应用，分析并预测了计算机仿真的未来发展趋势。经过查阅大量数据资料并加以分析对比，这对于初步认识计算机仿真技术具有重要意义。 关键词：计算机仿真；模拟；仿真技术；发展 Discussionand understanding of the development of computer simulation technology Abstract:In the field of scientific research, computer technology and simulation technology is the combination of computer simulation technology as a new method of scientific research applied to various fields, used to solve the problems of pure mathematical methods or practical experiments can not be solved, has a positive role in promoting the formation of scientific research and technological achievements. In the theory of computer simulation technology based on the idea of computer simulation technology to produce the basic reason people use computer simulation to solve the problem of the advantages of where to discuss the links and
计算机仿真技术的应用
一、为什么要进行仿真 ?什么叫系统？ ◆系统：相互关联又相互作用着的对象的有机组合，该有机组合能够完成某项任务或实现某个预定的目标。 通常研究的系统有工程系统和非工程系统。 ◆工程系统（电气、机电、化工） ◆非工程系统（经济、交通、管理） 建立系统概念的目的在于深入认识并掌握系统的运动规律，以便分析和综合自然、社会和工程系统中的种种复杂问题。 ?对系统进行研究、分析与设计的方法； （1）直接在系统上进行实验 在要设计的系统上进行实验 （2）在模型上进行实验 对要设计的系统进行处理，根据其中内含的各种自然规律（包括欧姆定律、比例环节和惯性环节等）得到相关的控制规律，即系统的数学模型来进行研究。 对要设计的系统进行一定比例的缩放得到缩小或放大的物理模型。（古时的建筑）选择在模型上进行实验的原因 ◆系统尚未设计出来 ◆某些实验会对系统造成伤害 ◆难以保证实验条件的一致性；如果存在人的因素，则更难保证条件的一致性。 ◆费用高 ◆无法复原 二、仿真的定义 ?仿真的定义在不同的领域或范畴中有不同的描述，可以概括为：“仿真是指用模型（物理模型或数学模型）代替实际系统进行实验和研究。” ?仿真遵循的原则：原理抽象 相似原理。 相似原理：几何相似、性能相似、环境相似。 几何相似：根据相似原理把原来的实际系统放大可缩小。如把12000吨水压机可用1200吨或120吨水压机作其模型。万吨轮船也要用缩小的模型来研究。 性能相似：构成模型的元素和原系统的不同，但其性能相似。如：可用一个电气系统来模拟热传导系统。在这个电气系统中电容代表热容量，电阻代表热阻，电压代表温差，电流代表热流。 三、仿真的目的或作用 ?优化设计 ◆预测系统的性能和参数 ?经济性 ◆采用物理模型或实物实验，花费巨大。 ◆采用数学模型即计算机数学仿真可大幅度的降低成本并可重复使用。 ?安全性 ◆载人飞行器和核电站的危险性不允许。 ?预测性 ◆对于非工程系统，直接实验不可能，只能采用预测的方法。（天气预报） ?复原性
计算机仿真技术的发展概述及认识
计算机仿真技术的发展概述及认识 摘要：随着经济的发展和社会的进步，计算机技术高速发展，使人类社会进入了信息时代，计算机作为后期新秀渗入到人们生活中的每一个领域，给人们的生活带来了前所未有的变化。作为新兴的技术，计算机技术在人类研究的各个领域起到了只管至关重要的作用，帮助人类解决了许多技术难题。在科研领域，计算机技术与仿真技术相结合，形成了计算机仿真技术，作为人们科学研究的一种新型方法，被人们应用到各个领域，用来解决人们用纯数学方法或者现实实验无法解决的问题，对科研领域技术成果的形成有着积极地促进作用。 本文在计算机仿真技术的理论思想基础上，分析了计算机仿真技术产生的基本原因，也就是人们用计算机模拟解决问题的优点所在，讨论了模拟、仿真、实验、计算机仿真之间的联系和区别，介绍了计算机仿真技术的发展历程，并查阅相关资料介绍了计算机仿真技术在不同领域的应用，分析并预测了计算机仿真的未来发展趋势。经过查阅大量数据资料并加以分析对比，这对于初步认识计算机仿真技术具有重要意义。 关键词：计算机仿真；模拟；仿真技术；发展 一、引言 计算机仿真技术是以多种学科和理论为基础，以计算机及其相应的软件为工具，通过虚拟试验的方法来分析和解决问题的一门综合性技术。计算机仿真（模拟）早期称为蒙特卡罗方法，是一门利用随机数实验求解随机问题的方法。其原理可追溯到1773年法国自然学家G.L.L.Buffon为估计圆周率值所进行的物理实验。根据仿真过程中所采用计算机类型的不同，计算机仿真大致经历了模拟机仿真、模拟－数字混合机仿真和数字机仿真三个大的阶段。20世纪50年代计算机仿真主要采用模拟机；60年代后串行处理数字机逐渐应用到仿真之中，但难以满足航天、化工等大规模复杂系统对仿真时限的要求；到了70年代模拟－数字混合机曾一度应用于飞行仿真、卫星仿真和核反应堆仿真等众多高技术研究领域；80年代后由于并行处理技术的发展，数字机才最终成为计算机仿真的主流。现在，计算机仿真技术已经在机械制造、航空航天、交通运输、船舶工程、经济管理、工程建设、军事模拟以及医疗卫生等领域得到了广泛的应用。 二、基本概念 模拟：（Simulation）应用模型和计算机开展地理过程数值和非数值分析。不是去求系统方程的解析解，而是从系统某初始状态出发，去计算短暂时间之后接着发生的状态，再以此为初始状态不断的重复，就能展示系统的行为模式。模拟是对真实事物或者过程的虚拟。模拟要表现出选定的物理系统或抽象系统的关键特性。模拟的关键问题包括有效信息的获取、关键特性和表现的选定、近似简化和假设的应用，以及模拟的重现度和有效性。可以认为仿真是一种重现系统外在表现的特殊的模拟。 仿真：（Emulation）利用模型复现实际系统中发生的本质过程，并通过对系统模型的实验来研究存在的或设计中的系统，又称模拟。即使用项目模型将特定于某一具体层次的不确定性转化为它们对目标的影响，该影响是在项目仿真项目
校园网络的设计与仿真V5.0
题目（中文） （英文）
摘要 随着internet技术的快速进步，根据国家科教兴国的策略，众多的学校合并，联网，共享资源；使它们互连起来成为一个整体满足教学、科研、办公自动化和信息化建设的需求。结合实际及当前成熟的网络技术，我们规划设计了一个具有高可靠性和开放性的校园网络。本设计可以方便的将学校的各个办公室、计算机机房和网络设备连接起来、把各教学楼有机的连接起来，使校园内所有的计算机互相之间能进行访问，达到资源共享、适应新形式下基于INTERNET的远程教育需要。在这次设计中，我们使用了思科路由器交换机模拟器Packet Tracer 仿真模拟了中学校园网的规划设计并做设计方案。在设计中运用了NAT，DHCP，RIP，ACL，GRE-VPN，STP端口安全等网络技术，满足了学校对校园网的各种需求。 关键词：远程教育、办公自动化、地址转换NAT、DHCP
Abstract With the rapid advancement of internet technology, according to the national strategy of rejuvenating the country, many of the school consolidation, networking, sharing of resources; make them interconnected as a whole to meet the needs of teaching, research, office automation and information construction. Combined with practical and current mature network technology, we plan to design a high reliability and openness of the campus network. This design can easily be each school's office, computer room and network devices connected together, the various school buildings organically linked, so that all the computers on campus can be accessed from each other, sharing resources, adapt to the new form based on INTERNET distance education needs. In this design, we used Cisco routers and switches simulator Packet Tracer simulation of the high school campus network planning and design and make design. Use of NAT, DHCP, RIP, ACL, GRE-VPN, STP port security and other networking technologies in the design to meet the various needs of the school campus network. Keywords: distance education, office automation, address translation NAT, DHCP
计算机仿真技术作业一(转速反馈单闭环直流调速系统仿真)
计算机仿真技术作业一 研究题目：转速反馈单闭环直流调速系统仿真 1、开环仿真： （一）实验要求： 直流电机模型框图如下图所示，仿真参数为R =0.6，T l =0.00833，T m =0.045，Ce=0.1925。本次仿真采用算法为ode45，仿真时间5s 。 1/1+s T R l s T R m e C 10d u d I + --+n 图1 直流电机模型 ① 用simulink 实现上述直流电机模型，直流电压U d0取220V ， 0~2.5s ，电机空载，即I d =0； 2.5s~5s ，电机满载，即I d =55A 。 ② 画出转速n 的波形，根据仿真结果求出空载和负载时的转速n 以及静差率s 。改变仿真算法，观察效果（运算时间、精度等）。 （二）实验内容： ① 按照上图把电机模型建立好，其中U d0设置为常数，并把其幅值设置为220，把其它相 应的环节也设置好。把I d 设置为“阶跃信号”，且在0~2.5s 之间其幅值为0，而2.5~5s 之间其 幅值为55，在对系统中其它参数进行设置。为了观察输出波形，在输出处接上一个示波器。 ② 对仿真模式进行设置，系统默认的仿真算法为ode45,只需要把仿真时间设置为5s 即可。 ③ 对系统进行仿真。 （三）仿真结果：
上图即为电机转速的仿真结果图，上图分为两个阶段，第一个阶段（0~2.5s ）为空载转速， 第二阶段（2.5~5s ）为满载转速。空载转速为1147r/min 。在2.5s 时加入了负载，通过仿真结果我们可以看出来，负载转速为976r/min 。可以看出在加入负载之后，电机的转速开始下降。 静差率(转速变化率)是指电动机在一定转速下运行时，负载由理想空载变到满载时所产生的转速降落与理想空载转速之比值。静态率越小，稳定性越高。只有设法减小静态速降Δn 才能扩大调速范围，减小静差率，提高转速的稳定度。 根据电机转差率的公式149.01147976114700=-=-=n n n s 。转差率还是比较小的，说明该电机效 率比较高。 关于仿真算法的区别： ode45是基于显式Rung-Kutla (4,5) 和Dormand- Prince 组合的算法，它是一种一步解法，即只要知道前一时间点的解y(tn-1)，就可以立即计算当前时间点的方程解y (tn)。对大多数仿真模型来说，首先使用ode45 来解算模型是最佳的选择，所以在SIMULINK 的算法选择中将ode45 设为默认的算法。 ode23 是基于显式Rung-Kutta (2 , 3) 、Bogacki 和Shampine 相结合的算法，它也是一种一步算法。在容许误差和计算略带刚性的问题方面，该算法比ode45 要好。更换算法后，静差率基本没有变化，但ode23与ode45比系统震荡变大，且ode23的计算精度不太高，所以ode23一般用于计算精度不太高的场合。 odel13是可变阶数的Adams-Bash forth-Moulton PECE 算法，在误差要求很严时，odel13 算法较ode45 更适合。odel13 是一种多步算法，也就是需要知道前几个时间点的值，才能计算出当前时间点的值。仿真结果大致和上面几种运算方法的结果一致。但运算时间比上述三种方法的运算时间都要长。且系统振荡频率过大，稳定性变差。 ode15s 是一种基于数字微分公式的解法器（NDFs ），它相对BDFs 算法较好。它是一种多步算法，适用于刚性系统，当用户估计要解决的问题是比较困难的，或者不能使用ode45，或者即使使用效果也不好，就可以用ode15s 。由于它是一种多步解法器，所以运算时间相对长一点，
浅谈计算机网络仿真技术
浅谈计算机网络仿真技术 冯永利何忠龙罗宪芬 （公安海警高等专科学校电子技术系，浙江宁波315801） 摘要：本文介绍了网络仿真技术的产生背景、概念、特点、主要应用、发展趋势以及OPNET网络仿真软件。 关键词：网络；仿真技术；OPNET；仿真软件；网络建模 The Simulation Technique of Computer Network FENG YongLi, HE ZhongLong and LUO XianFen (Public Security Marine Police Academy, Ningbo 315801, China) Abstract：The paper mainly introduces the background, concept, characteristic, practical application and development trend of computer network’s simulation technique, together with OPNET network simulation software. Key words：computer network, simulation technique, OPNET, simulation software, network modeling 1 网络仿真技术的产生背景 在信息技术和网络技术迅猛发展的今天，网络结构和规模日趋复杂庞大，多种类型的网络日益走向融合，业务种类增多，网络负载日益繁重，新的网络技术更是层出不穷。研究人员一方面要不断思考新的网络协议和算法，为网络发展做出前瞻性的基础研究；另一方面也要研究如何利用和整合现有的网络资源，使网络达到最高效能。因此，如何对网络进行规划或优化设计是个非常富有挑战性的课题。无论是构建新网络，还是升级改造现有网络，或者测试新协议，都需要对网络的可靠性和有效性进行客观地评估，从而降低网络建设的投资风险，使设计的网络具有很高的性能。目前，计算机网络的规划和设计一般采用的是经验、试验和计算等传统的网络设计方法。这在网络规模小、拓扑结构简单、网络流量不大的情况下得到了广泛的应用。而随着网络的不断扩充，必然对网络设计的客观性和设计结果的可靠性提出很高的要求。网络仿真技术正是在这种需求拉动下应运而生的，它以独有的方法能够为网络的规划设计提供客观、可靠的定量依据，缩短网络建设周期，提高网络建设中决策的科学性，降低网络建设的投资风险。
《计算机仿真技术》试题(含完整答案)
、数值计算，编程完成以下各题(共20分，每小题5 分) 1、脉冲宽度为d，周期为T的矩形脉冲的傅里叶级数如下式描述: d［i.^= sin(^d/T)cos(^：n.) T n」n rd /T 当n =150，d..「T =1；4，- 1/2 ：：：.：：： 1/2，绘制出函数f(.)的图形。 解： syms n t; f=((si n(n *pi/4))/( n*pi/4))*cos(2*pi* n*t); s=symsum(f, n,1,150); y=(1+2*s)/4; x=-0.5:0.01:0.5; Y=subs(y,'t',x); plot(x,Y) 2 0 05x2 5 ■ 5 2、画出函数f (x)二(sin 5x) e .- 5x cos1.5x 1.5x 5.5 x 在区间［3, 5］的图形，求出该函数在区间［3, 5］中的最小值点X min和函数的最小值f min . 解：程序如下 x=3:0.05:5; y=(si n(5*x).A2).*exp(0.05*x.A2)-5*(x.A5).*cos(1.5*x)+1.5*abs(x+5.5)+x.A2.5; mix_where=fi nd(y==mi n(y)); xmin=x(mix_where); hold on; plot(x,y); plot(xmi n,min (y),'go','li newidth',5); str=strcat('(' ,nu m2str(xmi n),',' ,nu m2str(mi n(y)),')'); text(xmi n,min (y),str);
Ylabel('f(x)') 经过运行后得到的图像截图如下： 运行后的最小值点X min =4.6 , f m in = -8337.8625 3、画出函数f (x) = cos2x「e^'x — 2.5 X在口，3]区间的图形, 解该非线 并用编程求性方程 f (x) = 0的一个根，设初始点为X o = 2 . 解： x=1:0.02:3; x0=2; y=@(x)(cos(x).A2).*exp(-0.3*x)-2.5*abs(x); fplot(y,[1,3]); Xlabel('x') Ylabel('f(x)') X仁fzero('(cos(x).A2).*exp(-0.3*x)-2.5*abs(x)',x0) 运行后求得该方程的一个根为z=0.3256 。 4、已知非线性方程组如下，编程求方程组的解，设初始点为[1 0.5 -1].
计算机仿真技术在各行业的应用
计算机仿真技术在各行业的应用 计算机仿真技术的应用范围涵盖社会的诸多方面，并为不同行业的发展均起到了不同程度的推动作用，为不同行业的发展注入了新的动力。其应用领域主要包括以下几个方面： 1计算机仿真在教育领域的应用 计算机模拟实验又称计算机仿真实验或计算机虚拟实验，是近几年在计算机多媒体教学中开辟的新领域。它通过计算机把实验设备、教学内容、教师指导和学生的操作有机地融合为一体，形成了一部活的、可操作的物理实验教科书和根据需要在瞬间建立的模拟实验室。近几年来，学校越来越重视学生的时间操作能力，计算机模拟实验则成为学生学习与考核的重要手段。计算机模拟实验的产生打破了教师与学生、理论与实践的限制，他尤为突出教学过程中的实验设计思想和实验思路，更突出学生学习的主动性。学生利用计算机模拟实验，可以提升学生对学习兴趣，对教学内容、试验方法、教学设备的结构和原理进行深入理解，进而锻炼时间操作技能。 2计算机仿真技术在交通运输领域的应用 交通是由人、车、路和环境构成的一个复杂人机系统，事故的诱发因素是多方面因素的综合。交通安全的评价，应该充分考虑人、车、路和环境诸方面因素的作用和影响。本交通安全仿真是基于虚拟现实技术的方法。该评价体系是通过建立虚拟环境，并在这个虚拟环境中设计各种事故诱发因素，并对某区域和某路段的交通安全水平进行全过程(设计后，施工中，运营后)的跟踪和评价。 计算机仿真是交通安全仿真系统的中心组成部分。该仿真系统与一般意义的数据仿真有着很大的不同。对某区域的交通安全评估上，交通安全仿真系统不仅仅使用绝对数法和事故率法来评估，它还蒋该区域人们的交通一世与行为因素也整合其中。在模拟的交通路段中，可以选择任意交通工具，设计任意的路段环境，以旁观者的视角来进行交通事故实验与分析，进而对交通路段做出相对准确的安全评估，为交通事故评估提供了一种可靠的方法。 3 计算机仿真技术在制造领域的应用 计算机仿真技术介入汽车制造业，可以有效缓解许多难度高，投资成本大的相关问题。例如计算机仿真的多缸柴油机发动机，其仿真数据与发动机实际数据高度重合，应用与多功能发动机的模拟。在汽车流场方面，计算机仿真技术可以成功的模拟出气流分离的状态，构建了空气动力学的汽车模型。在汽车碰撞方面，计算机仿真技术可依据实际的汽车碰撞事故状况与人员损伤之间的数据，构建汽车碰撞的。 本文来源于：元计算官网
《自动控制统计算机仿真》习题参考答案
《自动控制系统计算机仿真》习题参考答案 1-1 什么是仿真？ 它的主要优点是什么？它所遵循的基本原则是什么？ 答：所谓仿真，就是使用其它相似的系统来模仿真实的需要研究的系统。计算机仿真是指以数字计算机为主要工具，编写并且运行反映真实系统运行状况的程序。对计算机输出的信息进行分析和研究，从而对实际系统运行状态和演化规律进行综合评估与预测。它是非常重要的设计自动控制系统或者评价系统性能和功能的一种技术手段。 仿真的主要优点是：方便快捷、成本低廉、工作效率和计算精度都很高。它所遵循的基本原则是相似性原理。 1-2 你认为计算机仿真的发展方向是什么？ 答：向模型更加准确的方向发展，向虚拟现实技术，以及高技术智能化、一体化方向发展。向更加广阔的时空发展。 1-3 计算机数字仿真包括哪些要素？它们的关系如何？ 答：计算机仿真的三要素是：系统——研究的对象、模型——系统的抽象、计算机——仿真的工具和手段。它们的关系是相互依存。 2-1 控制算法的步长应该如何选择？ 答：控制算法步长的选择应该恰当。如果步长太小，就会增加迭代次数，增加计算量；如果步长太大，计算误差将显著增加，甚至造成计算结果失真。 2-2 通常控制系统的建模有哪几种方法？ 答：1）机理建模法；2）实验建模法；3）综合建模法。 2-3 用欧拉法求以下系统的输出响应()y t 在0≤t ≤1上，0.1h =时的数值解。 0y y +=&， (0)0.8y = 解：输入以下语句 绘制的曲线图
2-4 用二阶龙格-库塔法对2-3题求数值解，并且比较两种方法的结果。解：输入以下语句绘制的曲线图 经过比较两种方法的结果，发现它们几乎没有什么差别。 3-1 编写两个m文件，分别使用for和while循环语句计算200 3 1 k k =∑。 解：第1个m文件，第2个m文件运行结果都是 3-2 求解以下线性代数方程： 1 2 3 1022 1131 3121 x x x ?????? ?????? = ?????? ?????? ?????? 解：输入语句计算结果 3-3 已知矩阵 013 =121 542 ?? ?? ?? ?? ?? A， 218 =414 332 ?? ?? ?? ?? ?? B 试分别求出A阵和B阵的秩、转置、行列式、逆矩阵以及特征值。
现代仿真技术的应用及其发展
东华理工大学信息工程学院 课程论文 课程：计算机仿真技术基础 题目：仿真技术的应用与发展 学生姓名： 学号： 班级：10204102 专业：计算机科学与技术 指导教师：谢小林 二零一三年六月四日
摘要 作为信息技术核心的计算机技术自其诞生之日起经历了60多年的发展，已广泛应用于国民经济和社会生活中。并与仿真技术相结合，形成了计算机仿真技术这一新的研究方法。计算机仿真作为分析和研究系统运行行为、揭示系统动态过程和运动规律的一种重要手段和方法, 随着系统科学研究的深入、控制理论、计算技术、计算机科学与技术的发展而形成的一门新兴学科。近年来, 随着信息处理技术的突飞猛进, 使仿真技术得到迅速发展。 本文系统全面地介绍了计算机仿真技术，阐述了计算机仿真技术的概念、原理、优点，简要介绍了计算机仿真技术的发展历程，文章最后重点探讨了现代仿真技术的研究热点，即计算机仿真技术在社会各个领域中的应用：面向对象仿真、定性仿真、智能仿真、分布交互仿真、可视化仿真、多媒体仿真、虚拟现实仿真等。 关键词：计算机仿真、发展、应用、模拟
目录 摘要 (2) 第一章前言 (4) 第二章计算机仿真技术概述 (4) 2.1计算机仿真技术简介 (4) 2.2计算机仿真技术原理 (5) 2.2.1模型的建立 (6) 2.2.2模型的转换 (6) 2.2.3模型的仿真实验 (6) 第三章计算机仿真技术发展 (6) 3.1发展趋势 (7) 3.2 现代仿真技术 (8) 3.3计算机仿真技术发展方向 (10) 3.3.1．网络化仿真 (10) 3.3.2．虚拟制造技术 (10) 第四章计算机仿真技术的应用 (11) 4.1.交通领域 (11) 4.2.制造领域 (11) 4.3.教育领域 (12) 结语 (13) 参考文献 (14)
计算机仿真技术作业四
计算机仿真技术作业四 题目：Buck电路的设计与仿真 姓名： 班级： 学号：
计算机仿真技术作业四 题目：Buck 电路的设计与仿真 1、Buck 电路设计： 设计一降压变换器，输入电压为20V ，输出电压5V ，要求纹波电压为输出电压的0.5％，负载电阻10欧姆，求工作频率分别为10kHz 和50kHz 时所需的电感、电容。比较说明不同开关频率下，无源器件的选择。 因为输入为20V ，输出为5V 所以Dc=25%； 故开关频率为10kHz 时： H L c 41075.310000 1210)25.01(-?=??-=,取1.2倍临界值，故选择H 4105.4-?； 根据文波的要求：纹波电压为输出电压的0.5％计算电容为： F T U L D U C S C 42 42001017.410000 1 5005.0105.48)25.01(58)1(--?=?????-?=?-= 当频率为50kHz 时：电感电容值分别求取如下： H L c 41075.050000 1210)25.01(-?=??-=，取1.2倍临界值，故选择H -4109.0? F T U L D U C S C 42 420010832.0500001 5005.0109.08)25.01(58)1(--?=?????-?=?-= 2、Buck 电路仿真： 利用simpowersystems 中的模块建立所设计降压变换器的仿真电路。输入电压为20V 的直流电压源，开关管选MOSFET 模块(参数默认)，用Pulse Generator 模块产生脉冲驱动开关管。分别做两种开关频率下的仿真。 (1)使用理论计算的占空比，记录直流电压波形，计算稳态直流电压值，计算稳态直流纹波电压，并与理论公式比较，验证设计指标。 计算时，开关频率不同时，电感、电容也做相应变化 ①当频率为10kHz 时：Dc=25% H L c 41075.310000 1210)25.01(-?=??-=,取1.2倍临界值，故选择H 4105.4-?
计算机仿真技术
计算机仿真技术
The computer simulation technology Abstract: With the development of information processing technology and network technology, simulation technology has not only limited to the performance test product or system integration after production, but also can be applied to the whole process of product models developed, including demonstration program, tactical and technical indicators feasibility studies, design analysis, manufacturing, testing, maintenance, training and so on various stages. System simulation technology is also knowned as system simulation technology, computer simulation of so-called electronic communications system, it is used of computer systems for real electronic communications or digital models of physical model tests. To analyze and study the performance of such a model experiment and working conditions of a real system. When tested in the actual study of electronic communication systems is difficult or impossible to achieve, simulation technology has become an inevitable choice。 Keyword：message，network，simulation，communication，research 计算机仿真技术 摘要：随着信息处理技术和网络技术的发展，仿真技术的应用已不仅仅限于产品或系统生产集成后的性能测试试验，更可应用于产品型号研制的全过程，包括方案论证、战术技术指标论证、设计分析、生产制造、试验、维护、训练等各个阶段。系统仿真技术也称为系统模拟技术,所谓电子通信系统的计算机仿真,就是利用计算机对实际电子通信系统物理模型或数字模型进行试验,通过这样模型实验来对一个实际系统的性能和工作状态进行分析和研究.当在实际电子通信系统中进行试验研究比较困难或者根本无法实现时,仿真技术就成为必然选择。 关键字：信息，网络，仿真，通信，研究 1、什么是计算机仿真技术： 仿真技术是伴随着计算机技术的发展而发展的。是一门多学科的综合性技术，它以控制论、系统论、相似原理和信息技术为基础，以计算机和专用设备为工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行动态试验,其可以再现系统的状态﹑动态行为及性能特征，用于分析系统配置是否合理﹑性能是否满足要求，预测系统可能存在的缺陷，为系统设计提供决策支持和科学依据。 [1]它具有经济、可靠、实用、安全、灵活、可多次重复使用的优点, 已经成为对许多复杂系统( 工程的、非工程的) 进行分析、设计、试验、评估的必不可少的手段。它是以数学理论为基础, 以计算机和各种物理设施为设备工具, 利用系统模型对实际的或设想的系统进行试验仿真研究的一门综合技术。在计算机问世以前，基于物理模型的实验一般称为“模拟”，它一般附属于其他相关学科。自从计算机特别是数字计算机出现以后，其高速计算能力和巨大的存储能力使得复杂的数值计算成为可能，计算机仿真技术得到了蓬勃的发展，从而使计算机仿真成为一门重要的学科。随着仿真应用的日益扩展，计算机仿真的外延也在延伸。如现代的各种仿真训练器：飞行器，船舶、轮机仿真训练器等，尽管在景观、声响、操纵和监控系统等方面大量地采用物理仿真，但其核心部分仍然是对系统及其各组成元件的实时计算机数学仿真。广义地．这些仿真也纳入了计算机仿真的范围。 2、现代仿真技术 现代仿真技术的重要进展主要体现在: 2.1系统建模方面: 传统上,多通过实验辩识来建立系统模型。近十几年来, 系统辩识技术得到飞速发展。在辩识方法上有时域法、频域法、相关分析法、最小二乘法等;在技术手段上有系统辩识设计、系统模型结构辩识、系统模型参数辩识、系统模型检验等[2]。除此之外,近年来还提出了用仿真方法确定实际系统模型的方法;基于模型库的结构化建模方法:面向对象建模方法等。特别是对象建模,可在类库基础上实现模型的拼合与重用。
计算机网络仿真技术及仿真工具
总第２２３期 ２０１３年第１期 舰船电子工程 Ｓｈｉｐ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏｌ．３３Ｎｏ．１ ２５ 计算机网络仿真技术及仿真工具＊ 张贤军１ 李 鹤２ （１．北京海淀区复兴路２０号网管中心 北京 １００８４０）（２．９１９１７部队２０分队 北京 １００８４１） 摘 要 网络仿真是分析、研究、设计和改善网络性能必不可少的工具。文章主要介绍了网络仿真技术的基本概念、特点、应用，并在此基础上介绍了当前常用的仿真工具的基本情况，对了解、选择网络仿真系统具有实际参考价值。 关键词 网络仿真技术；仿真工具 中图分类号 ＴＰ３９１．３ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｔｏｏｌｓ ＺＨＡＮＧ Ｘｉａｎｊｕｎ１ ＬＩ Ｈｅ２ （１．Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｎｅｔｗｏｒｋ，Ｎｏ．２０，Ｆｕｘｉｎｇ Ｒｏａｄ，Ｈａｉｄｉａｎ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００８４０） （２．Ｕｎｉｔ ２０，Ｎｏ．９１９１７Ｔｒｏｏｐｓ ｏｆ ＰＬＡ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００８４１） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔｉｏｎ，ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｅｔｗｏｒｋ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ａｎｄ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆｔｈｅｓｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｍｍｏｎ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｏｏｌｓ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｉｔ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖａｌｕｅ ｆｏｒ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇａｎｄ ｃｈｏｏｓｉｎｇ ｎｅｔｗｏｒｋ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｏｏｌｓ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ ｎｅｔｗｏｒｋ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｏｏｌｓ Ｃｌａｓｓ Ｎｕｍｂｅｒ ＴＰ３９１．３ １ 计算机网络仿真技术概述 目前，随着Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的迅猛发展，需要通过网络传送的信息越来越多，以及网络带宽与网络规模的不断扩充，以数学计算为基础的传统网络设计理论己经无法满足数据网络的实际需要，所有这些，都对网络研究人员提出了许多新的挑战，因此，越来越需要一种新的网络规划和设计手段来提高网络设计的客观性和设计结果的可靠性，降低网络建设的投资风险。网络仿真技术正是在这种需求的推动下而产生的。 网络仿真是一种利用数学建模和统计分析的方法模拟网络行为，通过建立网络设备和网络链路的统计模型，模拟网络流量的传输，从而获取网络设计及优化所需要的网络性能数据的技术。网络仿真作为一种新的网络规划和设计技术，以其独有的方法为网络规划设计提供客观、可靠的定量依据，缩短网络建设周期、提高网络建设中决策的科学性、降低网络建设的投资风险。网络仿真技术已经成为网络规划、设计和开发中的主流技术。 网络仿真技术具有以下特点： １）仿真基于统计模型，统计复用的随机性精确再现； ２）全新的模拟实验机理使其可以在高度复杂的网络环境下得到高可信度的结果； ３）其预测功能是其他任何方法都无法比拟的，能够验证实际方案或比较多个不同的设计方案； ４）使用范围广、既可以用于现有网络的优化和扩容、也可以用于新网络的设计，特别适用于大中型网络的设计和优化，为网络的规划设计提供可靠的定量依据； ５）初期应用成本不高，建好的网络模型可以延续使用、后期投资还会不断下降。 网络仿真的应用包括： ·容量规划和预测服务； ·故障分析； ·端到端的性能分析 ·分析新增业务和用户对网络的影响； ·使网络设计达最优的性价比； ·预测业务量的增长； ·指导新网络建设。 ２ 计算机网络仿真工具 在现代通信网络研究中，网络模拟技术得到了日趋广泛的应用，而网络模拟的有效性和准确性很大程度上依赖于所采用的网络模拟工具的性能。在研究开发网络模拟工具的方法和实现方面，国内所做的研究相对较少，但国外已经有许多研究成果，包括商业软件工具和研究用软件工具，如ＯＰＮＥＴ，ＱｕａｌＮｅｔ，ＮＳ－２，ＮＳ－３，ＧｌｏＭｏＳｉｍ，ＮＣＴＵＮＳ，ＧＴＮｅｔＳ（包括ＲＴ ＩＫｉｔ ｌｉｂｒａｒｙ），ＯＭＮＥＴ＋＋，ＳＳＦＮｅｔ，ＪｉＳＴ和Ｙａｎｓ等。在此介绍几种常用的网络仿真工具。其中在教育、科研、商业等领域使用最广泛的是ＮＳ２ ＊收稿日期：２０１２年７月６日，修回日期：２０１２年８月２３日 作者简介：张贤军，男，工程师，研究方向：网络技术管理。李鹤，女，工程师，研究方向：网络通信。
计算机仿真技术作业与实验指导书材
计算机仿真技术作业与实验指导书材
文档仅供参考，不当之处，请联系改正。 机电工程学院 《计算机仿真技术》综合指导书 学号： 姓名： 专业： 实验时间：年10 月 15 日 实验地点：微101 机电工程学院 年10 月
文档仅供参考，不当之处，请联系改正。 作业一 MATLAB 运行环境与基本操作 一、作业要求 1．熟悉 MATLAB 运行环境； 2. 掌握 MATLAB 的基本操作命令； 3. 掌握 MATLAB 帮助 系统 二、作业内容 1.熟悉 MATLAB 主界面，熟悉各菜单项、命令窗口、工作空间窗口、当前文 件夹窗口与路径设置、历史命令窗口、帮助系统。 2.建立“学号_姓名_作业”文件夹，并把文件夹设为当前文件夹； 在命令窗口中完成如下操作： 3.分别用直接输入法和“：”法生成下列矩阵 A 2 0.1 4 ， B 1.4 0.3 4.4 0.5 7.4； 10 20 2 .2
文档仅供参考，不当之处，请联系改正。 4.4 6. 6 熟悉如下命令： clc,save,load,clear,who,whos,dir,cd,type。 将矩阵A、B 和矩阵A 分别保存为两个文件：T1_1,T1_1_A 4．求解线性方程组 4x y z 9 x 2 y 6z 2 x 5y 3z 1 5.生成一组实验数据，求其拟合多项式（5 阶）。 6.利用Help 系统查询常见命令的用法。
文档仅供参考，不当之处，请联系改正。 作业二 MATLAB 基本编程实践 一、作业要求 1. 熟悉MATLAB 的数值运算与符号运算； 2 . 掌握MATLAB 的基本语法； 3. 掌握MATLAB 的基本控制结构； 4. 掌握M 文件的编写与调用； 二、作业内容 1．任意给定两矩阵，完成矩阵的四则运算和点运算。 m 3 . 求满足ln(1 n ) 100 的最小m 值。 n0 4 . 编写switch 语句，判断输入数据的奇偶性。 5 . 符号求解： sin x tgx m m x(e 1) 2(e 1) ，lim x a ① lim x0 sin 3 x