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系统建模与仿真-考题答案

系统建模与仿真-考题答案
系统建模与仿真-考题答案

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共10题 每题10分

1、什么是数学建模形式化的表示试列举一例说明形式化表示与非形式化表示的区别;

模型的非形式描述是说明实际系统的本质,但不是详尽描述。是对模型进行深入研究的基础。主要由模型的实体、包括参变量的描述变量、实体间的相互关系及有必要阐述的假设组成。模型的非形式描述主要说明实体、描述变量、实体间的相互关系及假设等。

例子:环形罗宾服务模型的非形式描述:

实体

CPU ,USR1,…,USR5

描述变量

CPU:Who,Now(现在是谁)----范围{1,2,…,5}; =i 表示USRi 由CPU 服务。

USR :(完成情况)----范围[0,1];它表示USR 完成整个程序任务的比例。

参变量

i X -----范围[0,1];它表示USRi 每次完成程序的比率。

实体相互关系

(1)CPU 以固定速度依次为用户服务,即为1,2,3,4,5,1,2…..循环运行。

(2)当=I,CPU 完成USRi 余下的

i X 工作。假设:CPU 对USR 的服务时间固定,不依赖于USR 的程序;USRi 的进程是由各自的参变量i X 决定。

& 2、模型描述变量化简的四种方法比较;

建模过程中,在能满足建模的前提下,系统的描述变量应是愈简单愈好。模型描述变量一般有以下四种方法:

(1)、淘汰一个或多个实体、描述变量或相互关系规则;建模者决定淘汰那些次要因素,只要忽略的因素不会显著地改变整个模型行为,相反却使不必要的复杂了。 淘汰一个实体可能要淘汰或修改其他实体:淘汰一个实体,需要淘汰所有涉及这个实体的描述变量;淘汰一个描述变量,需要淘汰或修改涉及该变量的相互关系。

(2)、随机变量取代确定性变量;在一个确定性模型中,相互关系的规则控制着整个描述变量的值。有些随机值也是由相互关系的规则确定,为了使模型相对简化,可利用概率原理,用随机变量来取代某些变量的相互关系规则,从而将影响变量转换成随机变量。

(3)、粗化描述变量;描述变量是描述模型实体条件的一种方法,变量可能出现的值表示在某一时间可找到这个实体的一种可能条件,其变量的范围集是变量可能出现的所有值的集合。描述变量的范围粗化也是一个简化过程。

粗化有以下2种方法:①舍入.根据需要,将描述变量的范围进行一定的缩小。例如,记账常用元角分,简化后只有元,角和分舍入。②归类和非一致粗化。对于归类和非一致粗化,简化前后的描述变量虽然还是一一对应,但是它们所代表的物理意义已经不同。

(4)、粗化描述变量和归组实体及聚焦变量。把具有相同性质的实体或描述变量聚焦起来,合并并成一个实体或描述变量,这称为实体的归组和聚焦。特点:在聚焦过程中信息不受损失,且合成变量的范围粗化。

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3、模型描述变量化简与动态系统的模型化简二者间的区别;

有关模型描述变量的简化方法,它适应于各类系统模型的简化,模型描述变量是系统建模的基础,它们选取的主要依据是建模的目标,而它们的选取则决定了模型的复杂程度。

建模过程中,在能满足建模的前提下,系统的描述变量应是愈简单愈好。模型描述变量一般有以下四种方法:

(1)、淘汰一个或多个实体、描述变量或相互关系规则;

(2)、随机变量取代确定性变量;

(3)、粗化描述变量;

(4)、粗化描述变量和归组实体及聚焦变量。

有关动态系统的模型简化的时域方法,它包括“集结法”和“摄动法”。

这两种方法分别是从经济理论与数学中引进来的。系统的集结法是指用一组“较粗略的”状态变量来描述系统的模型,但应使这个系统的关键性不变。摄动法的基本概念是略去模型内部的某些相互作用,从而用一个低阶模型来逼近系统的结构,它是一种近似集结法,包括弱耦合和强耦合模型,也叫做非奇异摄动法和奇异摄动法。

4、何谓“黑盒”“白盒”“灰盒”系统

“黑盒”系统是指系统内部结构和特性不清楚的系统。对于“黑盒”系统,如果允许直接进行实验测量并通过实验对假设模型加以验证和修正。对属于黑盒但又不允许直接实验观测的系统,则采用数据收集和统计归纳的方法来假设模型。

对于内部结构和特性清楚的系统,即白盒系统,可以利用已知的一些基本定律,经过分析和演绎导出系统模型。

5、何谓轨迹及其意义

令Z 表示一个集合,比如一个模型输入、状态或者输出集。基于Z 和T 的一个分段或者轨迹指的是一个从T 的区间到Z 的映射w :对某区间><10,t t ,有Z t t w >→<10,:.有时候用定义域><10,t t 分段。

其意义:轨迹Z t t w >→<10,:描述了从t0开始到t1结束的集的运动><10,t t ,在每个中,)(t w 描述了时间t 的Z 值。因此,),(T Z w ∈的含

义为:存在T 的一个区间

><10,t t ,使得Z t t w >→<10,:。

] 有状态轨迹和输出轨迹,状态轨迹为系统从初始状态运动到最终状态所通过的状态的时间纪录。状态本身可能不是可观测的。输出轨迹来纪录观测输出值的轨迹。

6、摄动法是从什么方面入手对模型进行化简的如何实现的

摄动法的基本概念是略去模型内部的某些相互作用,从而用一个低阶模型来逼近系统的结构,它是一种近似集结法,包括弱耦合和强耦合模型,也叫做非奇异摄动法和奇异摄动法。

奇异摄动法是针对弱耦合系统,系统可解耦为两个独立的系统,原有系统也可集结为以上两个模型。这样整个系统就可按两个分散系统来进行设计、仿真,可明显减少计算量。

非奇异摄动法针对强耦合系统,强耦合模型有一类系统,它的状态变量之间耦合较强不允许被忽略,但特征值的模之间数值差别较大,也就是过渡过程速度上差别较大。过渡过程较快的模所对应的元素(ε/21A ,ε/2A )比上半部分大一个数量级,当ε=0,矩阵A 的元素为无界,ε从ε=0到ε>0的变化称为奇异摄动。

7、什么是系统规范的分层描述主要内容包含那些

系统规范的分层描述是指对一个系统规范描述时从多个层次进行描述,而这些层次之间又是相互关联的,更高一层的描述以前一层为基础,其结构描述越来越复杂详细。系统规范的层次将不同级别的系统接口、内部结构和递归分解性的概念形式化,它的每一层将引入更多的具体化形式到内部结构的描述中.其主要内容有:观测框架,I/O 关系的观测,I/O 函数的观测,I/O 系统。

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8、系统观测同态包含了那些层次的同态与I/O 系统同态有什么异同

对应于系统可能是已知的、描述了的或者说明了的各个层次中的任何一个层次,都有一个适合于此层次中说明的成对系统的关系,这种关系称为同态,因为它建立起各系统之间的对应关系,借以把—个系统的特征保存在另—个系统中。

系统观测同态包含观测框架同态,I/O 关系的观测同态,I/O 函数的观测同态,I/O 系统同态。当s ’是S 的同态像,两系统证明有相同I/O 函数行为(见定理,但差异是'S 的状态空间可能比S 的状态空间“小”很多,即S 的所有状态空间

Q 被h 集总到'S 的所有状态空间'Q 。

9、已知y x dx dy +=,x=0时,y=1,取计算步长h=,试用欧拉法、梯形法和4阶龙格—库塔法求x=2h 时的y 值,并将求得的y 值与精确解

x e x y x --=12)(比较,说明差异原因。

(1).欧拉法

计算可得

Y 0=1;

! Y1=Y0+(X0+Y0)=1+=

Y2=Y1+(X1+Y1)=++=

精确解为:x=2h= y2=2428.12.0122.0=--e 相差:

由于欧拉法将曲线包围的面积,近似为矩形面积造成的误差相对较大。

(2).梯形法

可计算得

Y0=1

Y1=

《 Y2=

相差:(3).龙格一库塔法

X0=0,y0=1;

X1=, k1=1,k2=,k3=,k4=; y1=;

X2=, k1=,k2=,k3=,k4=; y2=;

相差:

10、简单说明一般排队系统的三个基本组成部分。

一般的排队系统都有三个基本组成部分。

(1)到达模式:指临时实体按怎样的规律到达,一般用到达时间间隔的统计特征来描述。

(2)服务机构:指同一时刻有多少服务台(永久实体)可以接纳』临时实体,它们的服务要多少时间,它也具有一定的分布特征。

(3)排队规则:即服务台完成当前的服务后,从队列中选择下一个实体服务原则。

排队系统的基本结构

道路交通系统建模与仿真学习总结

交通系统建模与仿真学习总结 《道路交通系统建模与仿真》是面向交通工程、交通运输、车辆工程等专业高年级学生的必修专业基础课。它为该专业学生进一步学习、研究道路交通问题打下了基础。其目的是通过对系统仿真的一般理论和研究方法的学习,了解应用系统仿真技术对各种道路交通问题进行仿真的基本方法,同时通过开发型试验,培养该专业学生今后从事交通工程、交通运输研究、应用的基本技能。 这门课对数学以及计算机程序编写都有较高的要求,但经过一个学期的学习,通过老师的讲解、多媒体教案的演示以及小组讨论完成作业,我对道路交通系统建模与仿真有了一些初步的认识和粗浅的理解,下面我把学习的心得体会作如下总结。 一、系统建模 随着智能交通系统(ITS)在全球范围内的兴起,作为其核心内容之一的交通仿真正成为国内外的研究热点。传统的交通仿真系统存在对道路、交通环境信息的管理能力不足等问题,而地理信息系统(GIS)作为一种新兴的、迅速发展的技术,具有很强的信息管理能力和信息可视化能力。 系统建模主要向我们介绍了传统的科学方法与建模、系统建模以及建模的一些方法。 系统建模是通过计算机技术开发一些软件通过程序语言实现对一些实体系统进行模拟来达到研究学习的目的。系统的建模有很多种软件和语言,其中一种为UML(统一建模语言)。 公认的面向对象建模语言出现于70年代中期。从1989年到1994年,其数量从不到十种增加到了五十多种。在众多的建模语言中,语言的创造者努力推崇自己的产品,并在实践中不断完善。但是,OO方法的用户并不了解不同建模语言的优缺点及相互之间的差异,因而很难根据应用特点选择合适的建模语言,于是爆发了一场“方法大战”。90年代中,一批新方法出现了,其中最引人注目的是Booch 1993、OOSE和OMT-2等。此外,还有Coad/Y ourdon方法,即著名的OOA/OOD,它是最早的面向对象的分析和设计方法之一。该方法简单、易学,适合于面向对象技术的初学者使用,但由于该方法在处理能力方面的局限,目前已很少使用。概括起来,首先,面对众多的建模语言,用户由于没有能力区别不同语言之间的差别,因此很难找到一种比较适合其应用特点的语言;其次,众多的建模语言实际上各有千秋;第三,虽然不同的建模语言大多类同,但仍存在某些细微的差别,极大地妨碍了用户之间的交流。因此在客观上,极有必要在精心比较不同的建模语言优缺点及总结面向对象技术应用实践的基础上,组织联合设计小组,根据应用需求,取其精华,去其糟粕,求同存异,统一建模语言。 二、关于仿真技术 所谓系统仿真(system simulation),就是根据系统分析的目的,在分析系统各要素性质及其相互关系的基础上,建立能描述系统结构或行为过程的、且具有一定逻辑关系或数量关系的仿真模型,据此进行试验或定量分析,以获得正确决策所需的各种信息。 系统仿真的实质是一种对系统问题求数值解的计算技术。尤其当系统无法通过建立数学模型求解时,仿真技术能有效地来处理。仿真是一种人为的试验手段。它和现实系统实验的差别在于,仿真实验不是依据实际环境,而是作为实际系统映象的系统模型以及相应的“人造”环境下进行的。这是仿真的主要功能。仿真可以比较真实地描述系统的运行、演变及其发展过程。 仿真的过程也是实验的过程,而且还是系统地收集和积累信息的过程。尤其是对一些复杂的随机问题,应用仿真技术是提供所需信息的唯一令人满意的方法。对一些难以建立物理模型和数学模型的对象系统,可通过仿真模型来顺利地解决预测、分析和评价等系统问题。通过系统仿真,可以把一个复杂系统降阶成若干子系统以便于分析。通过系统仿真,能启发新的思想或产生新的策略,还能暴露出原系统中隐藏着的一些问题,以便及时解决。 仿真软件包括为仿真服务的仿真程序、仿真程序包、仿真语言和以数据库为核心的仿真软件系统。仿真软件的种类很多,在工程领域,用于系统性能评估,如机构动力学分析、控制力学分析、结构分析、热分析、加工仿真等的仿真软件系统MSC Software在航空航天

系统建模与仿真习题2

系统建模与仿真习题二 1. 考虑如图所示的典型反馈控制系统框图 (1)假设各个子传递函数模型为 66.031.05 .02)(232++-+=s s s s s G ,s s s G c 610)(+=,2 1)(+=s s H 分别用feedback ()函数以及G*Gc/(1+G*Gc*H)(要最小实现)方法求该系统的传递函数模型。 (2) 假设系统的受控对象模型为s e s s s G 23 )1(12 )(-+=,控制器模型为 s s s G c 32)(+=,并假设系统是单位负反馈,分别用feedback ()函数以及G*Gc/(1+G*Gc*H)(要最小实现)方法能求出该系统的传递函数模型?如果不能,请近似该模型。 2. 假定系统为: )(0001)(111000100001024269)(t u t x t x ????? ???????+????????????----= [])(2110)(t x t y = 请检查该系统是否为最小实现,如果不是最小实现,请从传递函数的角度解释该模型为何不是最小实现,并求其最小实现。 3. 双输入双输出系统的状态方程:

)(20201000)()(20224264)(75.025.075.125 .1125.15.025.025.025.125.425.25.025.1525.2)(t x t y t u t x t x ??????=????? ???????+????????????------------= (1)试将该模型输入到MATLAB 空间,并求出该模型相应的传递函数矩阵。 (2)将该状态空间模型转化为零极点增益模型,确定该系统是否为最小实现模型。如果不是,请将该模型的传递函数实现最小实现。 (3)若选择采样周期为s T 1.0=,求出离散后的状态方程模型和传递函数模型。 (4)对离散的状态空间模型进行连续变化,测试一下能否变回到原来的系统。 4. 假设系统的传递函数模型为: 222 )(2+++=s s s s G 系统状态的初始值为?? ????-21,假设系统的输入为t e t u 2)(-=。 (1)将该传递函数模型转化为状态空间模型。 (2)利用公式 ?--+=t t t A t t A d Bu e t x e t x 0 0)()()()(0)(τττ求解],0[t 的状态以及系统输出的解析解。 (3)根据上述的解析解作出s ]10,0[时间区间的状态以及系统输出曲线。 (4)采用lsim 函数方法直接作出s ]10,0[时间区间的状态以及系统输出曲线,并与(3)的结果作比较。 5. 已知矩阵 ???? ??????----=212332110A (1)取1:1.0:0=t ,利用expm(At)函数绘制求A 的状态转移矩阵,看运行的速度如何? (2)采用以下程序绘制A 的状态转移矩阵的曲线,看运行的速度如何? clc;clear; A=[0 1 -1;-2 -3 3;2 1 -2]; t=0:0.1:2; Nt=length(t);

系统建模与仿真考试题

1.信息时代认识世界(科学研究)的三种方法是:理论研究、(_实验研究_)、(__ 仿真___)。 2.根据系统状态随时间变化是连续性还是间断性的,可将系统划分为(_连续系统_)、 (__离散系统__)。 3.系统仿真中的三个基本概念是系统、(__模型_)、仿真。 4.拟对某系统进行研究,首先要对系统作出明确的描述,即确定系统各个要素:实体、 属性、活动、(__状态_)、(_事件___)。 ?阶段性知识测试 5.系统仿真有三个基本的活动,即系统建模、仿真建模和(__仿真实验__),联系这 三个活动的是系统仿真的三要素,即系统、模型和计算机(硬件和软件)。 6.系统仿真的一般步骤是:(1)调研系统,明确问题、(2)(___设立目标,收集数据 __)、(3)建立仿真模型、(4)编制程序、(5)运行模型,计算结果、(6)(_统计分析,进行决策__) ?阶段性知识测试 7.仿真软件发展经历了四个阶段(1)高级程序语言阶段;(2)仿真程序包、初级仿 真语言阶段;(3)商业化仿真语言阶段;(4) (_一体化建模与仿真环境_)阶段。 8.常用的仿真软件有Arena、Automod、MATLAB、Promodel、(__WITNESS______)、 (______FLEXSIM___)。 9.求解简单系统问题的“原始”方法是(___解析解决____),借助(___实验__)可大大 提高该方法的效率和精度。 ?阶段性知识测试 10.排队系统可简化表示为A/B/C/D/E。其中A为到达模式;B为(服务模式)、C为服 务台数量、D为系统容量;E为排队规则。 11.常见的排队规则有:先到先服务、后到后服务、优先级服务、最短处理时间优先服 务、随机服务等。请以连线方式将下列排队规则名称的中英文对照起来。 先进先出FIFO 后进先出LIFO 随机服务SIRO 最短处理时间优先SPT 优先级服务PR ?阶段性知识测试 12.模型中,习惯称实体为成分。成分可分为主动成分和被动成分。请问排队系统中的 随机到达的顾客属于(主动)成分(主动/被动)。 13.事件是改变系统状态的瞬间变化的事情。一般指活动的开始和结束。事件可分为必 然事件(主要)、条件事件(次要)、系统事件。其中(______)一般不出现在将来事件表中(FEL)。 14.活动是具有指定长度的持续时间,其开始时间是确定。排队系统主要活动有 (_______)和服务活动。 ?阶段性知识测试 15.仿真时钟表示仿真时间的变量。Witness仿真系统中仿真钟用系统变量(TIME)表 示。 仿真策略,也称仿真算法。离散事件系统适用的仿真策略有(_事件调度法_)、活动扫描法、进程交互法、三阶段法等。 16.建立输入数据模型需要4个步骤:(1)从现实系统收集数据;(2)(_确定输入数据

数学建模中常见的十大模型

数学建模常用的十大算法==转 (2011-07-24 16:13:14) 转载▼ 1. 蒙特卡罗算法。该算法又称随机性模拟算法,是通过计算机仿真来解决问题的算法,同时可以通过模拟来检验自己模型的正确性,几乎是比赛时必用的方法。 2. 数据拟合、参数估计、插值等数据处理算法。比赛中通常会遇到大量的数据需要处理,而处理数据的关键就在于这些算法,通常使用MA TLAB 作为工具。 3. 线性规划、整数规划、多元规划、二次规划等规划类算法。建模竞赛大多数问题属于最优化问题,很多时候这些问题可以用数学规划算法来描述,通常使用Lindo、Lingo 软件求解。 4. 图论算法。这类算法可以分为很多种,包括最短路、网络流、二分图等算法,涉及到图论的问题可以用这些方法解决,需要认真准备。 5. 动态规划、回溯搜索、分治算法、分支定界等计算机算法。这些算法是算法设计中比较常用的方法,竞赛中很多场合会用到。 6. 最优化理论的三大非经典算法:模拟退火算法、神经网络算法、遗传算法。这些问题是用来解决一些较困难的最优化问题的,对于有些问题非常有帮助,但是算法的实现比较困难,需慎重使用。 7. 网格算法和穷举法。两者都是暴力搜索最优点的算法,在很多竞赛题中有应用,当重点讨论模型本身而轻视算法的时候,可以使用这种暴力方案,最好使用一些高级语言作为编程工具。 8. 一些连续数据离散化方法。很多问题都是实际来的,数据可以是连续的,而计算机只能处理离散的数据,因此将其离散化后进行差分代替微分、求和代替积分等思想是非常重要的。 9. 数值分析算法。如果在比赛中采用高级语言进行编程的话,那些数值分析中常用的算法比如方程组求解、矩阵运算、函数积分等算法就需要额外编写库函数进行调用。 10. 图象处理算法。赛题中有一类问题与图形有关,即使问题与图形无关,论文中也会需要图片来说明问题,这些图形如何展示以及如何处理就是需要解决的问题,通常使用MA TLAB 进行处理。 以下将结合历年的竞赛题,对这十类算法进行详细地说明。 以下将结合历年的竞赛题,对这十类算法进行详细地说明。 2 十类算法的详细说明 2.1 蒙特卡罗算法 大多数建模赛题中都离不开计算机仿真,随机性模拟是非常常见的算法之一。 举个例子就是97 年的A 题,每个零件都有自己的标定值,也都有自己的容差等级,而求解最优的组合方案将要面对着的是一个极其复杂的公式和108 种容差选取方案,根本不可能去求解析解,那如何去找到最优的方案呢?随机性模拟搜索最优方案就是其中的一种方法,在每个零件可行的区间中按照正态分布随机的选取一个标定值和选取一个容差值作为一种方案,然后通过蒙特卡罗算法仿真出大量的方案,从中选取一个最佳的。另一个例子就是去年的彩票第二问,要求设计一种更好的方案,首先方案的优劣取决于很多复杂的因素,同样不可能刻画出一个模型进行求解,只能靠随机仿真模拟。 2.2 数据拟合、参数估计、插值等算法 数据拟合在很多赛题中有应用,与图形处理有关的问题很多与拟合有关系,一个例子就是98 年美国赛A 题,生物组织切片的三维插值处理,94 年A 题逢山开路,山体海拔高度的插值计算,还有吵的沸沸扬扬可能会考的“非典”问题也要用到数据拟合算法,观察数据的

系统建模与仿真习题3及答案

系统建模与仿真习题三及答案 1.已知系统 )24(32)(21+++=s s s s s G 、2 103)(2+-=s s s G 求G 1(s)和G 2(s)分别进行串联、并联和反馈连接后的系统模型。 解: clc;clear; num1=[2 3]; den1=[1 4 2 0]; num2=[1 -3]; den2=[10 2]; G1=tf(num1,den1); G2=tf(num2,den2); Gs1=series(G1,G2) Gp1=parallel(G1,G2) Gf=feedback(G1,G2) 结果: Transfer function: 2 s^2 - 3 s - 9 ------------------------------ 10 s^4 + 42 s^3 + 28 s^2 + 4 s Transfer function: s^4 + s^3 + 10 s^2 + 28 s + 6 ------------------------------ 10 s^4 + 42 s^3 + 28 s^2 + 4 s Transfer function: 20 s^2 + 34 s + 6 -------------------------------- 10 s^4 + 42 s^3 + 30 s^2 + s – 9 2.某双闭环直流电动机控制系统如图所示:

利用feedback( )函数求系统的总模型。 解: 模型等价为: 编写程序: clc;clear; s=tf('s'); G1=1/(0.01*s+1); G2=(0.17*s+1)/(0.085*s); G3=G1; G4=(0.15*s+1)/(0.051*s); G5=70/(0.0067*s+1); G6=0.21/(0.15*s+1); G7=(s+2)/s; G8=0.1*G1; G9=0.0044/(0.01*s+1); sys1=feedback(G6*G7,0.212); sys2=feedback(sys1*G4*G5,G8*inv(G7)); sys=G1*feedback(sys2*G2*G3,G9) 结果: Transfer function:

控制系统数字仿真题库

控制系统数字仿真题库 一、填空题 1. 定义一个系统时,首先要确定系统的边界;边界确定了系统的范围,边界以外对系统的作用称为系统的输入,系统对边界以为环境的作用称为系统的输出。 2.系统的三大要素为:实体、属性和活动。 3.人们描述系统的常见术语为:实体、属性、事件和活动。 4.人们经常把系统分成四类,它们分别为:连续系统、离散系统、采样数据系统和离散-连续系统。 5、根据系统的属性可以将系统分成两大类:工程系统和非工程系统。 6.根据描述方法不同,离散系统可以分为:离散时间系统和离散事件系统。 7. 系统是指相互联系又相互作用的实体的有机组合。 8.根据模型的表达形式,模型可以分为物理模型和数学模型二大类,其中数学模型根据数学表达形式的不同可分为二种,分别为:静态模型和动态模型。 9、采用一定比例按照真实系统的样子制作的模型称为物理模型,用数学表达式来描述系统内在规律 的模型称为数学模型。 10.静态模型的数学表达形式一般是代数方程和逻辑关系表达式等,而动态模型的数学表达形式一般是微分方程和差分方程。 11.系统模型根据描述变量的函数关系可以分类为线性模型和非线性模型。 12 仿真模型的校核是指检验数字仿真模型和数学模型是否一致。 13.仿真模型的验证是指检验数字仿真模型和实际系统是否一致。 14.计算机仿真的三个要素为:系统、模型与计算机。 15.系统仿真的三个基本活动是系统建模、仿真建模和仿真试验。 16.系统仿真根据模型种类的不同可分为:物理仿真、数学仿真和数学-物理混合仿真。 17.根据仿真应用目的的不同,人们经常把计算机仿真应用分为四类,分别为: 系统分析、系统设计、理论验证和人员训练。 18.计算机仿真是指将模型在计算机上进行实验的过程。 19. 仿真依据的基本原则是:相似原理。 20. 连续系统仿真中常见的一对矛盾为计算速度和计算精度。 21.保持器是一种将离散时间信号恢复成连续信号的装置。 22.零阶保持器能较好地再现阶跃信号。 23. 一阶保持器能较好地再现斜坡信号。 24. 二阶龙格-库塔法的局部截断误差为O()。 25.三阶隐式阿达姆斯算法的截断误差为:O()。

物流系统建模与仿真-考前复习题资料-共12页

物流系统建模与仿真考前复习题 1、名词解释(5*4分) (1)系统:系统是由若干可以相互区别、相互联系而又相互作用的要素所组成,在一定的阶层结构形成中分布,在给定的环境约束下,为达到整体的目的而存在的有机集合体。 (2)物流系统模型:物流系统模型是对物流系统特征要素、有关信息和变化规律的一种抽象表达,描述了系统各要素之间的相互关系、系统与环境之间的相互作用,以反映系统的某些本质。 (3)系统仿真:应用数学模型、相应的实用模型的装置、计算机系统、部分实物的仿真系统,对某一给定系统进行数学模拟、半实物模拟、实物模拟,以便分析、设计、研究这种给定系统;或者利用这种仿真训练给定系统的专业人员。 (4)离散事件系统:指系统状态在某些随机时间点上发生离散变化的系统。离散事件动态系统,本质上属于人造系统 (4)实体:实体是描述系统的三个基本要素(实体、属性、活动)之一。在离散事件系统中的实体可分为两大类:临时实体及永久实体。在系统中只存在一段时间的实体叫临时实体。这类实体由系统外部到达系统,通过系统,最终离开系统。临时实体按一定规律不断地到达(产生),在永久实体作用下通过系统,最后离开系统,整个系统呈现出动态过程。 (5)事件:事件就是引起系统状态发生变化的行为。从某种意义上说,这类系统是由

事件来驱动的。在一个系统中,往往有许多类事件,而事件的发生一般与某一类实体相联系,某一类事件的发生还可能会引起别的事件发生,或者是另一类事件发生的条件等,为了实现对系统中的事件进行管理,仿真模型中必须建立事件表,表中记录每一发生了的或将要发生的事件类型和发生时问,以及与该事件相联的实体的有关属性等。 (6)仿真时钟:仿真钟用于表示仿真时间的变化。离散事件动态系统的状态是在离散时间点上发生变化的,并且由于引起状态变化的事件发生时间的随机性,仿真钟的推进步长是随机的。如果两个相邻发生的事件之间系统状态不发生任何变化,则仿真钟可以跨过这些“不活动”周期。从一个事件发生时刻推进到下一事件发生时刻,仿真钟的推进呈跳跃性,推进速度具有随机性。 (7)事件调度法:仿真模型中的时间控制部件用于控制仿真钟的推进。在事件调度法中,事件表按事件发生时间先后顺序安排事件。时间控制部件始终从事件表中选择具有最早发生时问的事件记录,然后将仿真钟修改到该事件发生时刻。对每一类事件,仿真模型有相应的事件子程序。每一个事件记录包含该事件的若干个属性,其中事件类型是必不可少的,要根据事件类型调用相应的事件子程序。在事件子程序中,处理该事件发生时系统状态的变化,进行用户所需要的统计计算;如果是条件事件,则应首先进行条件测试,以确定该事件是否确能发生。如果条件不满足,则推迟或取消该事件。该事件子程序处理完后返回时问控制部件。 (8)进程交互法:一个进程包含若干个有序事件及有序活动。进程交互法采用进程描述系统,它将模型中的主动成分所发生的事件及活动按时间顺序进行组合,从而形成进程表,一个成分一旦进入进程,它将完成该进程的全部活动。 (9)连接:通过对象之间的连接定义仿真模型的流程,模型中对象之间是通过端口来

系统建模与仿真课程简介

系统建模与仿真 开课对象:工业工程开课学期:6 学分:2学分;总学时:48学时;理论课学时:40学时; 实验学时:0 学时;上机学时:8学时 先修课程:概率论与数理统计 教材:系统建模与发展,齐欢,王小平编著,清华大学出版社,2004.7 参考书: 【1】离散事件系统建模与仿真,顾启泰,清华大学出版社 【2】现代系统建模与仿真技术,刘兴堂,西北工业大学出版社 【3】离散事件系统建模与仿真,王维平,国防科技大学出版社 【4】系统仿真导论,肖田元,清华大学出版社 【5】建模与仿真,王卫红,科学出版社 【6】仿真建模与分析(Simulaton Modeling and Analysis)(3rd eds.),Averill M. Law, W.David Kelton,清华大学出版社/McGraw-Hill 一、课程的性质、目的和任务 建模与仿真是当代现代科学技术的主要内容,其技术已渗透到各学科和工程技术领域。本课程以一般系统理论为基础,让学生掌握适用于任何领域的建模与仿真的一般理论框架和基本方法。 本课程的目的和任务是使学生: 1.掌握建模基本理论; 2.掌握仿真的基本方法; 3.掌握一种仿真语言及仿真软件; 4.能够运用建模与仿真方法分析、解决工业工程领域的各种常见问题。 二、课程的基本要求 1.了解建模与仿真的作用和发展,理解组成要素。 2.掌握建模的几种基本方法,及模型简化的技术手段。 3.掌握建模的一般系统理论,认识随机数的产生的原因及统计控制方式。 4.能对离散事件进行仿真,并能分析运行结果。 三、课程的基本内容及学时分配 第一章绪论(3学时) 1.系统、模型、仿真的基本概念

生产系统建模与仿真试卷(A卷)

上海海洋大学试卷 姓名:学号:专业班名: 一.简述题(共40分) 1.什么是事件?在单通道排队系统中,哪两个典型事件影响系统的状态?这两个典型事件分别发生时,可能会改变系统哪些状态?(5分) 事件是指引起系统状态发生变化的行为或者事情 在单通道派对系统中的典型事件是:顾客到达和服务结束 顾客到达发生,系统可能会由闲开始变为忙,可能引起队长发生变化 服务结束,系统的状态可能有忙变为闲,可能引起队长发生变化 2.分析FMS(柔性制造系统)中的实体、状态、事件和活动。要求每一项写出2个。(8分) 实体:机床、工件 状态:空闲、加工 事件:工件到达、加工结束 活动:工件到达与工件加工开始这之间的一段事件是一个活动

3.在排队模型中,假定用链表来存放排队等待服务的顾客。链表中只有“到达时间”这样的单属性,当前CLOCK =10,已用空间表和可用空间表的情形见下图1,并且任何时候队列中的顾客数不会超过4位。若已知排队系统中依次发生的事件如下表1。 请根据表1中列出的事件画出CLOCK =15,CLOCK =20,CLOCK =25时的已用空间表和可用空间表的情形(注意:画出的图形中必须标上行号)。(8分)

4.库存系统仿真中有哪4种类型的事件?当这4种事件同时发生时,系统如何处理4种事件?(4分) 1 货物到达 2 顾客需求 3 仿真结束 4 月初清库 5.请问输入数据分析的基本步骤有哪些,并简述各个步骤的基本内容?(6分) 输入数据收集 分布的识别 参数估计 拟合度检验 6.在稳态仿真中,哪两种方法能够提高仿真结果的精度?(4分) 重复运行次数和增加运行长度

哈工大工程系统建模与仿真实验报告

研究生学位课 《工程系统建模与仿真》实验报告 (2017 年秋季学期) 姓名 学号 班级研一 专业机械电子 报告提交日期 哈尔滨工业大学

报告要求 1.实验报告统一用该模板撰写: (1)实验名称 (2)同组成员(必须写) (3)实验器材 (4)实验原理 (5)实验过程 (6)实验结果及分析 2.正文格式:小四号字体,行距单倍行距; 3.用A4纸单面打印;左侧装订; 4.报告需同时提交打印稿和电子文档进行存档,电子文档请发送至: xxx@https://www.wendangku.net/doc/d311182090.html,。 5.此页不得删除。 评语: 教师签名: 年月日

实验一报告正文 一、 实验名称 TH -I 型智能转动惯量实验 二、 同组成员(必须写) 17S 三、 实验器材(简单列出) 1. 扭摆及几种有规则的待测转动惯量的物体 2. 转动惯量测试仪 3. 数字式电子台秤 4. 游标卡尺 四、 实验原理(简洁) 将物体在水平面内转过一角度θ后,在弹簧的恢复力矩作用下物体就开始绕垂直轴作往返扭转运动。 根据虎克定律,弹簧受扭转而产生的恢复力矩M 与所转过的角度θ成正比,即 M =-K θ (1) 式中,K 为弹簧的扭转常数,根据转动定律 M =I β 式中,I 为物体绕转轴的转动惯量,β为 角加速度,由上式得 M I β= (2) 令2I K ω= ,忽略轴承的磨擦阻力矩,由式(1)、(2)得 222d K dt I θβθωθ==-=- 上述方程表示扭摆运动具有角简谐振动的特性,角加速度与角位移成正比, 且方向相反。此方程的解为: c o s () A t θωφ=+ 式中,A 为谐振动的角振幅,φ为初相位角,ω为角速度,此谐振动周期为 22T π ω = = (3) 由式(3)可知,只要实验测得物体扭摆的摆动周期,并在I 和K 中任何一个量已知时即可计算出另一个量。 五、 实验过程(简洁) 1. 用游标卡尺测出实心塑料圆柱体的外径D 1、空心金属圆筒的内、外径D 内、 D 外、木球直径D 直、金属细杆长度L ;用数字式电子秤测出各物体质量m (各测量3次求平均值)。

系统建模与仿真习题答案forstudents

第一章习题 1-1什么是仿真?它所遵循的基本原则是什么? 答:仿真是建立在控制理论,相似理论,信息处理技术和计算技术等理论基础之上的,以计算机和其他专用物理效应设备为工具,利用系统模型对真实或假想的系统进行试验,并借助专家经验知识,统计数据和信息资料对试验结果进行分析和研究,进而做出决策的一门综合性的试验性科学。 它所遵循的基本原则是相似原理。 1-2在系统分析与设计中仿真法与解析法有何区别?各有什么特点? 答:解析法就是运用已掌握的理论知识对控制系统进行理论上的分析,计算。它是一种纯物理意义上的实验分析方法,在对系统的认识过程中具有普遍意义。由于受到理论的不完善性以及对事物认识的不全面性等因素的影响,其应用往往有很大局限性。 仿真法基于相似原理,是在模型上所进行的系统性能分析与研究的实验方法。 1-3数字仿真包括那几个要素?其关系如何? 答: 通常情况下,数字仿真实验包括三个基本要素,即实际系统,数学模型与计算机。由图可见,将实际系统抽象为数学模型,称之为一次模型化,它还涉及到系统辨识技术问题,统称为建模问题;将数学模型转化为可在计算机上运行的仿真模型,称之为二次模型化,这涉及到仿真技术问题,统称为仿真实验。 1-4为什么说模拟仿真较数字仿真精度低?其优点如何?。 答:由于受到电路元件精度的制约和容易受到外界的干扰,模拟仿真较数字仿真精度低 但模拟仿真具有如下优点: (1)描述连续的物理系统的动态过程比较自然和逼真。 (2)仿真速度极快,失真小,结果可信度高。 (3)能快速求解微分方程。模拟计算机运行时各运算器是并行工作的,模拟机的解题速度与原系统的复杂程度无关。 (4)可以灵活设置仿真试验的时间标尺,既可以进行实时仿真,也可以进

数学建模仿真笔记本电脑方案资料

摘要 本文研究的是联想、惠普、东芝、戴尔、索尼、华硕、苹果、神州、ACER等主要厂家产品的价格与公司知名度、产品主要配置、大众消费倾向、产品附加值的定量关系。 首先,本文在对笔记本配置,大众消费倾向,附加值等因素进行详细深入的比较的基础上,制定了适应于所有笔记本的各影响因素的标度标准,并在该标准的前提下,统计了九大电脑公司、受关注较高的各个系列(每个品牌取六大不同系列,每个系列各取一台)的电脑的价格、配置、产品附加值等大量数据,并用均值法得到了一组具有代表性的数据。基于数据分析,借鉴层次分析法建立了模型,并且在建立模型的过程中采用了九级标度法,将对价格影响的各因素定量化,并在此基础上列出判断矩阵。 然后,求判断矩阵的相对权重。通过资料得到了三种不同的求权重方法,分别为和法、根法、特征根法。本文采取的是特特征根法。利用MATLAB软件,算出了判断矩阵的最大特征值,并将与之对应的特征向量归一化,得到相应元素对应的权重,并进行一致性检验。 最后,利用公式算出组合权重,组合一致性指标,便得出各因素对公司定价的影响程度,分析得出结论。 关键词:制定标准均值法借鉴层次分析法九级标度法判断矩阵特征根法一致性检验

目录 1.问题重述与分析………………4-5 1.1问题重述 (4) 1.2 问题分析 (5) 2.符号说明 (6) 3.数据说明……………………….. 6-7 4.主要电脑厂家产品的价格与公司知名度,产品主要配置,大众消费倾向,产品附加值等的定量关系研究——借鉴层次分析法…………………………………. 7-38 4.1 模型建立………………………7-14 4.2 模型求解……………………14-38 4.2.1 构造求解判断矩阵....... 14-32 4.2.2 一致性检验………………. 32-38 5.比较分析各厂家产品定价的优越…38-39 6.根据结论,提出建议………. 39-42 7.模型的总结与改进…………. 42-43 7.1 模型总结 (42) 7.2 模型改进 (43)

系统建模与仿真复习

概念-10 填空-20 数学运算-30 绘图--20 论述-20 系统建模与仿真基本概念 描述系统“三要素”:实体、属性、活动 ――实体确定了系统的构成,也就确定了系统的边界; ――属性也称为描述变量,描述每一实体的特征; ――活动定义了系统内部实体之间的相互作用,从而确定了系统内部发生变化的过程。 按照系统的时间特性对系统的分类 连续系统:系统的状态是随时间连续变化的。可以使用微分方程或一组状态方程来描述。有时,在连续系统中可能要使用一些离散的数据,这时也可以用差分方程或一组离散状态方程来描述。 离散系统:系统的状态变化只在系统离散的时刻发生,而且往往又是随机的。是人造系统中比较常见的一种系统形式。如:管理系统、计算机系统、软件系统、交通系统等 混合系统:系统中既有连续成份又有离散成分。一般为人造系统与自然系统相互作用而生成的新系统。如:连续过程的生产系统、流体机械等。 建立系统模型的原因:1-复杂系统设计。如:软件设计 2-更新或优化设计。如:高效低噪声的风扇的设计 3-情势推演或者游戏。如:兵棋推演 4-低成本预测。如:设计效果预测 5-在线设计。如:单片机仿真系统 系统仿真的基本步骤

系统的定义:为了达到某种目的的一组具有特定的功能、彼此互相联系的若干要素的有机整体。 系统的两种分类方法: 系统分类之1——按照系统的生成方式:自然系统、人造系统 系统分类方法之2——按系统中起主导作用的变化是否连续:连续系统、离散系统 系统的特点: 第1——系统的整体性。系统由许多要素组成的,各部分是不可分割的。(最小原则) 第2——系统的相关性。系统内部的各个要素之间互相以一定的规律联系着,它们之间的特定关系就形成了特定定能的系统(依赖原则) 系统模型:是为了研究系统的一种表示,是系统的内在规律及它与外界的相互作用关系的描述。 模型的分类及其描述:物理模型、数学模型 物理模型:又称实体模型,是实际系统在尺寸上的缩小或放大后的相似体 数学模型:用数学方程(常用代数方程和微分方程的组合)或其它图形与符号手段来描述实际系统的结构和性能的方法。与时间有关称为动态模型,与时间无关则称为静态模型。 数学模型的特点 “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,人们可利用“数学模型”来研究/分析自然世界的问题与现象,以达到认识世界与改造世界的目的。 模型验证 在仿真实验过程中,其结果的有效性取决于“系统模型”的可靠性;因此,模型验证是一项十分重要的工作,它应该贯穿于“系统建模—仿真实验”这一过程中,直到仿真实验取得满意的结果。 模型验证的内容 验证“系统模型”能否准确地描述实际系统的性能与行为;

系统建模与仿真

系统建模仿真技术的历史现状和发展趋势分析 工程133 胡浩3130212026 【摘要】:经过半个多世纪的发展,仿真技术已经成为对人类社会发展进步具有重要影响的一门综合性技术学科。本文对建模与仿真技术发展趋势作了较全面分析。仿真建模方法更加丰富,更加需要仿真模型具有互操作性和可重用性,仿真建模VVA与可信度评估成为仿真建模发展的重要支柱;仿真体系结构逐渐形成标准,仿真系统层次化、网络化已成为现实,仿真网格将是下一个重要发展方向;仿真应用领域 更加丰富,向复杂系统科学领域发展,并将更加贴近人们的生活。 工程系统的仿真,起源于自动控制技术领域。从最初的简单电子、机械系统,逐步发展到今天涵盖机、电、液、热、气、电、磁等各个专业领域,并且在控制器和执行机构两个方向上飞速发展。 控制器的仿真软件,在研究控制策略、控制算法、控制系统的品质方面提供了强大的支持。随着执行机构技术的发展,机、电、液、热、气、磁等驱动技术的进步,以高可靠性、高精度、高反应速度和稳定性为代表的先进特征,将工程系统的执行品质提升到了前所未有的水平。相对控制器本身的发展,凭借新的加工制造技术的支持,执行机构技术的发展更加富于创新和挑战,而对于设计、制造和维护高性能执行机构,以及构建一个包括控制器和执行机构的完整的自动化系统也提出了更高的要求。 AMESIM软件正是能够提供平台级仿真技术的工具。从根据用户需求,提供液压、机械、气动等设计分析到复杂系统的全系统分析,

到引领协同仿真技术的发展方向,AMESIM的发展轨迹和方向代表了工程系统仿真技术的发展历程和趋势。 一、系统仿真技术发展的现状 工程系统仿真作为虚拟设计技术的一部分,与控制仿真、视景仿真、结构和流体计算仿真、多物理场以及虚拟布置和装配维修等技术一起,在贯穿产品的设计、制造和运行维护改进乃至退役的全寿命周期技术活动中,发挥着重要的作用,同时也在满足越来越高和越来越复杂的要求。因此,工程系统仿真技术也就迅速地发展到了协同仿真阶段。其主要特征表现为: 1、控制器和被控对象的联合仿真:MATLAB+AMESIM,可以覆盖整个自动控制系统的全部要求。 2、被控对象的多学科、跨专业的联合仿真:AMESIM+机构动力学+CFD+THERMAL+电磁分析 3、实时仿真技术 实时仿真技术是由仿真软件与仿真机等半实物仿真系统联合实现的,通过物理系统的实时模型来测试成型或者硬件控制器。 4、集成进设计平台 现代研发制造单位,尤其是设计研发和制造一体化的大型单位,引进PDM/PLM系统已经成为信息化建设的潮流。在复杂的数据管理流程中,系统仿真作为CAE工作的一部分,被要求嵌入流程,与上下游工具配合。

《系统建模与仿真》复习题样例 江苏大学

《系统建模与仿真》复习题样例:考试内容主要但不 限于如下内容 一、单项选择题(每题.5分,共32题) 1、下列哪个图标表示输送链Conveyor元素(C)。----序号17 A、 B、 C、 D、 2、某条生产线生产产品A,生产速率为1件/3分钟,生产的产品将送入仓库Buf 存储起来,假设生产线产出的第一件A在仿真时刻3,则运行至仿真时刻60,统计进入Buf的零件A的数量可以使用下面的函数(B)。----序号507 A、NPARTS(Buf) B、NPARTS(A) C、NPARTS2(Buf,A,1) D、APARTS(Buf) 3、一次能处理多个部件,即n个部件输入n个部件输出的是:(B )。----序号218 A、单处理机 B、批处理机 C、装配机 D、生产机 4、在模型中有一属性元素process_time,表示不同的零件在某一机器上所需要的加工时间,那么,在机器详细设计中,对机器的加工时间cycle time栏中应输入()----序号144 A、process_time B、process_time() C、match D、cycle time 5、对缓冲器(buffer)中几个缓冲区用矩形框框起来的可视化设计,其所需要使用的可视化属性是(B )。----序号134 A、name B、rectangle C、patch D、part queue 6、零件(part)到达系统的时间间隔规律在零件详细设计对话框的( C)中进行设置。----序号148 A、type B、first arrival C、inter arrival D、to 7、有3个零件nut一次性进入系统缓冲区buf1中等待机器加工,机器加工该零部件的时间为3分钟,则计算Bmaxtime(buf1)的结果是()。----序号261 A、3 B、6 C、8 D、9 8、可以用于机器(machine)输入(from)规则的是( A)。----序号80 A、pull B、push C、send D、take 9、下列哪个图标表示时间序列曲线Timeseries元素(A )。----序号21 A、 B、 C、 D、

数学建模心得体会3篇

竭诚为您提供优质的服务,优质的文档,谢谢阅读/双击去除 数学建模心得体会3篇 通过对专题七的学习,我知道了数学探究与数学建模在中学中学习的重要性,知道了什么是数学建模,数学建模就是把一个具体的实际问题转化为一个数学问题,然后用数学方法去解决它,之后我们再把它放回到实际当中去,用我们的模型解释现实生活中的种种现象和规律。 知道了数学建模的几点要求:一个是问题一定源于学生的日常生活和现实当中,了解和经历解决实际问题的过程,并且根据学生已有的经验发现要提出的问题。同时,希望同学们在这一过程中感受数学的实用价值和获得良好的情感 体验。当然也希望同学们在这样的过程当中,学会通过实际上数学探究本身应该说在平时教学当中,老师有些在课堂上也是这样教学的,他更重要的意义就是引导老师增加一种教学方式,首先就是这个问题就是有点儿全新性,解决的方案不是很明了,这样学生要有一个尝试,一个探索的过程查询

资料等手段来获取信息,之后采取各种合作的方式解决问题,养成与人交流的能力。 实际上数学探究本身应该说在平时教学当中,老师有些在课堂上也是这样教学的,他更重要的意义就是引导老师增加一种教学方式,首先就是这个问题就是有点儿全新性,解决的方案不是很明了,这样的话学生要有一个尝试,一个探索的过程。数学探究活动的关健词就是探究,探究是一个活动或者是一个过程,也是一种学习方式,我们比较强调是用这样的方式影响学生,让他主动的参与,在这个活动当中得到更多的知识。 探究的结果我们认为不一定是最重要的,当然我们希望探究出来一个结果,通过这种活动影响学生,改变他的学习方式,增加他的学习兴趣和能力。我们也关心,大家也可以看到在标准里面,有非常突出的数学建模的这些内容,但是它的要求、定位和为什么把这些领域加到我的标准当中,你应该怎么看待这部分内容。 数学建模学习心得体会 刚参加工作那阵子就接触到“建模”这个概念,也曾对之有过关注和尝试,但终因功力不济,未能持之以恒给力研究,

最新物流建模与仿真期末复习资料

1、系统模型定义模型是把对象实体通过适当的过滤,用适当的表现规则描绘出的简洁的模仿品。 2、模型的特点 (1)它们都是被研究对象的模仿和抽象; (2)它们都是由与研究目的有关的、反映被研究对象某些特征的主要因素构成的; (3)反映被研究对象各部分之间的关联,体现系统的整体特征。 3、按照模型的形式分,模型有抽象模型和形象模型 (1)抽象模型 用概念、原理、方法等非物质形态对系统进行描述所得到的模型,包括数学模型、图形模型、计算机程序、概念模型 (2)形象模型 模拟模型和实物模型 4、建立模型的步骤 (1)根据系统的目的,提出建立模型的目的-为什么建模型 (2)根据建立模型的目的,提出要解决的具体问题-解决哪些问题 (3)根据所提出的问题,构思要建立的模型类型、各类模型之间的关系等,即构思所要建立的模型系统。-建一些什么样的模型?它们的关系? (4)根据所构思的模型体系,收集有关资料-模型需要哪些资料? (5)设置变量和参数-需要哪些变量和参数? (6)模型具体化--模型的形式是什么? (7)检验模型的正确性--模型正确吗? (8)将模型标准化--该模型通用性如何? (9)根据标准化的模型编制计算机程序,使模型运行--计算时间短吗?占用内存少吗? 5、建立模型的注意事项 (1)明确目的,确定构成要素 (2)模型的简单化和高精度模型 (3)没有固定不变的建模方法 (4)模型的验证 (5)没有人类介入的系统模型 6、系统仿真技术是应用数学模型、相应的实用模型的装置、计算机系统、部分实物的仿真系统,对某一给定系统进行数学模拟、半实物模拟、实物模拟,以便分析、设计、研究这种给定系统;或者利用这种仿真训练给定系统的专业人员。 7、系统仿真的组成要素 (1)实际系统:行为输入输出行为 (2)实验框架:有效性某种假设、限制条件 (3)基本模型:假想的完全解释 能解释实际系统的所有输入-输出行为的模型 (4)集总模型:简化从基本模型或根据实验者对实际系统的设想,按照把各个实体集总在一起并简化它们的相互关系而构造的模型。 (5)计算机:复杂性 8、系统、模型及仿真的关系 系统是研究对象,模型是系统抽象,仿真则是通过对模型的实验以达到研究系统的目的。

生物系统建模与仿真题目综合

根据质量守恒定律,血液中药物变化量等于该时刻药物进入血液速率与从血液排泄出去的速率之差,得: 由于静脉推注时输入f10=D δ(t) 得: 求解此微分方程,得: 那么,药物血药浓度为: 三、计算题 6.在标准状况下,常人进行一次有效呼吸约吸入500ml 空气,其中氧含量约为21%,二氧化碳含量为0.03%,经过一次气体交换呼出气体中氧含量变为15%,二氧化碳量占20%。 试求:呼出气体容量E V 、耗氧量2Q V 及二氧化碳产生量2CO V 解:呼出气体容量 E V =+-2O I V V 2CO V 其中耗氧量 2Q V =I ICO E ECO V F V F ..22-(其中F.为气体含量百分比) 其中吸入气体中二氧化碳量很少,在计算中可忽略不计,所以可得二氧化碳产生量为 2CO V =E ECO V V .2 由已知数据代入以上三式得: ? ?? ??=-?=+-=E CO E O CO O E V V V V V V V 2.015.050021.0500222 2 10 1011 )() (f t x k dt t dx +-=??? ??=-=+D x t x k dt t dx )0()() (11011t k De t x 01)(1-=t k e V D t C 011)(-=

可解得: ??? ??===ml V ml v ml V co o E 5.12195.136072 2 (2)(心电正问题)是研究心脏电兴奋在不同的心脏状态下是如何传播及形成体表电位的;(心电逆问题)是指从体表电位分布推断心脏内的电活动进程即求取心电源的分布。 计算题 主动脉模型中,有3个胸主动脉段内含有气囊,故在这三段的建模中,其容积下限设定为该段内气囊的瞬时体积。由于气囊的介入,在这三个胸主动脉段内产生血流等效粘滞阻力和惯性项。那么血流等效粘滞阻力和惯性项的计算公式是什么? L n =L 0/(+) R n =R 0/[1.333r b +0.667 式中和分别为第n 段主动脉和其内气囊的半径。 L 0和R 0由下式给出 L 0=L* R 0=R* 1、建立模型一般过程为(实验设计)、(模型结构的确定)、(参数估计)、(模型验证)。 2、体温控制系统热交换系统需从热量在体内的(产生)、(传导)、(散出)过程中分析规律。 选择 1、古典生物膜理论建立基础是(A 、D ) A 、扩散 B 、布朗运动 C 、定向运动 D 、漂移 2、LFX 仿真能得到(A 、B 、D )信息。 1、体表点位分布图 B 、12导联心电图C 、心磁D 、心脏兴奋时序图 3、半知模型称为(C ) A 、白箱 B 、黑箱 C 、灰箱 D 、透箱 以下几种算法哪一种训练神经网络收敛速度最快( b ) A. 模拟退火算法 B.带有免疫算子的遗传算法 C.蒙特卡洛算法 D.遗传算法 2.以下那个选项不属于呼吸过程( d ) A.外呼吸 B.气体在血液中的运输 C.内呼吸 D.琥珀酸循环 3.生物系统建模时常用四种模型是物理近似模型、物理模拟模型、图解文字或符号式模型、数学模型。 4.常用来解决非线性模式识别问题的生物系统模型是神经网络。 5.在标准状况下测得某人吸入空气后,呼出氧气16% 氮气78% 二氧化碳4% 稀有气体1% 较多的水汽。测得当时空气各成分含量氧气21% 氮气78% 二氧化碳0.03% 稀有气体0.94% 较少的水汽。假设吸入呼出气体体积不变。请计算呼吸气体交换比。 气体交换比R=[4%*(1-21%)]/(21%-21%*4%-4%)=1.96 选择: 1, 建立模型的步骤有:○ 1试验设计○2模型结构的确定○3参数估计

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