《《計算機仿真技術(shù)基礎(chǔ)》計算機仿真技術(shù)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《計算機仿真技術(shù)基礎(chǔ)》計算機仿真技術(shù)（100頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、機 電 工 程 學(xué) 院 機 電 工 程 系李 安Tel: 15166391658Email: jdgc_ 本 門 課 程 的 目 標(biāo)n 熟 悉 一 個 概 念n 掌 握 一 種 方 法n 精 通 一 項 技 術(shù)n 會 用 一 款 軟 件 結(jié) 課 方 式n 考 試 +作 業(yè) +上 機n 考 試 ： 開 卷 （ 60%）n 作 業(yè) +上 機 （ 40%） 參 考 文 獻n 1.計 算 機 仿 真 技 術(shù) 基 礎(chǔ) ， 劉 瑞 葉 等 編 ， 電 子 工業(yè) 出 版 社n 2.系 統(tǒng) 仿 真 概 論 ， 肖 田 元 等 編 ， 清 華 大 學(xué) 出 版社n 3.現(xiàn) 代 仿 真 技 術(shù) 與 應(yīng) 用 ， 康

2、風(fēng) 舉 編 ， 國 防 工 業(yè)出 版 社n 4.先 進 仿 真 技 術(shù) 與 仿 真 環(huán) 境 ， 熊 光 楞 編 ， 國 防工 業(yè) 出 版 社n 5.系 統(tǒng) 仿 真 與 虛 擬 現(xiàn) 實 ， 吳 啟 迪 主 編 ， 化 學(xué) 工業(yè) 出 版 社 n 6.MATLAB 7.0從 入 門 到 精 通 ， 劉 保 柱 等 編 ， 人民 郵 電 出 版 社 第 1章 概 述Three topics to be discussedWWHWhy to learnWhat to learnHow to learn 理 解 并 掌 握 仿 真 的 概 念 、 分 類 、 作 用 ；了 解 計 算 機 仿 真 的 發(fā)

3、展 歷 程 、 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 及 目前 研 究 、 應(yīng) 用 現(xiàn) 狀 ；熟 悉 掌 握 計 算 機 數(shù) 字 仿 真 的 基 本 過 程 。本 章 學(xué) 習(xí) 要 求 1.1 仿 真 的 基 本 概 念 及 其 分 類1.1.1 系 統(tǒng) 仿 真 的 定 義 、 分 類 及 作 用1.1.2 計 算 機 仿 真 的 定 義 及 其 分 類1.2 計 算 機 仿 真 的 發(fā) 展 及 其 應(yīng) 用 領(lǐng) 域1.3 計 算 機 數(shù) 字 仿 真 的 基 本 過 程1.4 先 進 仿 真 技 術(shù) 1.1 仿 真 （ simulation)的 基 本 概 念及 其 分 類n 1.1.1 系 統(tǒng) 仿 真 的 定 義 、

4、 分 類 及 其 作 用n 1） 系 統(tǒng) 仿 真 的 定 義n 系 統(tǒng) 仿 真 是 通 過 對 系 統(tǒng) 模 型 的 某 種 操 作 ，研 究 一 個 存 在 的 或 設(shè) 計 中 的 系 統(tǒng) 。 簡 言之 ， 系 統(tǒng) 仿 真 是 對 系 統(tǒng) 模 型 的 試 驗 ， 即在 仿 真 中 ， 系 統(tǒng) 的 模 型 在 一 定 的 試 驗 條件 下 被 行 為 產(chǎn) 生 器 驅(qū) 動 ， 產(chǎn) 生 模 型 行 為 。 2） 系 統(tǒng) 仿 真 的 分 類 -系 統(tǒng) 模 型 分 類 方 式 物 理 仿 真系 統(tǒng) 模 型 為 物 理 模 型 ： 實 物 模 型 (PM)。 數(shù) 字 仿 真系 統(tǒng) 模 型 為 數(shù) 字 模

5、型 ： 數(shù) 學(xué) 模 型 和 幾 何 模型 （ MMint n,i;printf(“Input t0 x0 h n=n”);scanf(“%f%f%f%d”,printf(“%15s%15s%15sn”, “n ”, “t ”, “x ”);printf(“%15s%15.6f%15.6fn”, “0 ”, t0, x0); 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(

6、“%15d%15.6f%15.6fn”,i, t1, x1);t0=t1;x0=x1; 一 階 微 分 方 程 四 階 龍 格 庫 塔 法 的 c語 言 實 現(xiàn) (函 數(shù) )#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”,printf(“%15s%15s%15sn”, “n ”, “t ”, “x ”);printf(“%15s%15.6f%15.6fn”, “0 ”

7、, t0, x0); 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; 2 4 四 階 龍 格 庫 塔 法 算 法 通 式 ubbbxxxaaaa aaaa aaaaxxxX nnnnnnn

8、n nnn 1121321 2232221 113121121 ubxaxaxaf ininiii 2211 (i=1,2,n) )22(6 432101 iiiiii KKKKhxx )()(,( 00022011 00020101 tubxaxaxa tuxxxtfK ininii nii )(,( 201202120211201202 hnhnhhhii tuKxKxKxtfK )(,( 202202220212201203 hnhnhhhii tuKxKxKxtfK )()()()( )(,( 0302302213011 0302302130104 htubhKxahKxahKxa h

9、tuhKxhKxhKxhtfK inninii nnii 令 ),0( 22 hh hhj ),2,1(00 niKi )()()()( )(,( 01012j02211011 010120211010 jinjjninjijji jnjjnjjjjjiij htubKhxaKhxaKhxa htuKhxKhxKhxhtfK (i=1,2,n;j=1,2,3,4) 2.5 仿 真 舉 例 -機 械 諧 振 系 統(tǒng) 計 算 機 仿 真 )( tfkyByMy 21 2121 01 f1010 xxY MxxMBMkxx MfMBMk xxx xx 212 21 MfMBMk xxf xf 212

10、 21 12j02 12j022 1202011 )( ),( j ji jjjj Khx Khxa KhxhtfK MfjMBjjMk jijijji jjjjjjj KhxKhx htubKhxaKhxa htuKhxKhxhtfK )()( )()()( )(,( 12j021101 012j02211011 012021101022 MfMBMk xxK xK 020121 0211 MfhMBhMk h )K(x)K(xK KxK 212021120122 2120212 MfhMBhMk h )K(x)K(xK KxK 222021220123 2220213 MfMBMk )hK

11、(x)hK(xK hKxK 2302130124 230214 )22(6 )22(6 423222120212 413121110111 KKKKhxx KKKKhxx n 根 據(jù) 研 究 的 目 的 編 制 試 驗 方 案 ：n 1.改 變 M、 B、 K， 保 持 f(t)不 變 ， 研 究 系 統(tǒng) 結(jié)構(gòu) 參 數(shù) 對 諧 振 系 統(tǒng) 動 態(tài) 行 為 的 影 響 ；n 2.改 變 f(t)， 系 統(tǒng) 結(jié) 構(gòu) 參 數(shù) 保 持 不 變 ， 研 究 系統(tǒng) 所 受 激 振 力 對 諧 振 系 統(tǒng) 動 態(tài) 行 為 的 影 響 ； 選 擇 編 程 語 言 ， 編 制 仿 真 程 序 ；仿 真 程 序

12、調(diào) 試 ；仿 真 試 驗 運 行 ；仿 真 結(jié) 果 分 析 （ 正 確 性 分 析 、 精 度 分 析 、可 靠 性 分 析 、 穩(wěn) 定 性 分 析 等 ）仿 真 系 統(tǒng) VV&A。 作 業(yè) 1（ 15%）用 c語 言 編 制 歐 拉 法 、 梯 形 法 和 四 階 RK法 算法 程 序 ， 求 解 下 面 方 程 并 將 計 算 結(jié) 果 與 解 析解 比 較 之 。 1)0( )10(2y xyxyy 解 析 解 ： xy 21 第 3章 連 續(xù) 系 統(tǒng) 離 散 相 似 法 數(shù)字 仿 真 BUAXX 連 續(xù) 系 統(tǒng) 的 離 散 化 )()()0()( sBUsAXXssX )()0()()(

13、 sBUXsAXssX )()0()()( sBUXsXAsI )()()0()()( 11 sBUAsIXAsIsX 令 )()( 11 tAsIL 系 統(tǒng) 的 狀 態(tài) 轉(zhuǎn) 移 矩 陣 )()()0()()( sBUtLXtLsX )(*)()0()()( tBUtXttX 注 ： )()()(*)( sBUtLtBUtL t dBUttBUtsBUtLL 01 )()()(*)()()( t dBUtXttX 0 )()()0()()( BUAXX AteAsIL 11 )( t tAAt dBUeXetX 0 )( )()0()( 系 統(tǒng) 離 散 化 后 ， 對 于 k及 k+1兩 個

14、依 此 相 連 的 采 樣 瞬 時 ， 有 kT kTAAkT dBUeXekTX 0 )( )()0()( Tk TkATkA dBUeXeTkX )1( 0 )1()1( )()0()1( )()1( kTXeTkX AT ateasL 11 TkkT TkA kT kTAATTk TkA AkTATTkAAT dBUe dBUeedBUe XeeXekTXeTkX )1( )1( 0 )()1( 0 )1( )1()( )()( )0()0()()1( TkkT TkAAT dBUekTXeTkX )1( )1( )()()1( 由 于 上 式 右 端 與 積 分 k無 關(guān) ， 則 令

15、k=0， 而 k與 k+1之 間 )()( kUU )T()( 0 )(0 )( kUBdedBUe T TAT TA )(TeAT )()(00 )( TBdTBde mTT TA )()()()1( kTUTkTXeTkX mAT 即 )()()()()1( nUTnXTnX m這 就 是 一 個 連 續(xù) 系 統(tǒng) 離 散 化 的 狀 態(tài) 方 程 的 解 ， 其 中)()( 11 AsILeT AT Tm BdTT 0 )()( 例 已 知 線 性 系 統(tǒng) 的 狀 態(tài) 方 程 為 ： CXY BuAXX 其 中 ： 11 00A 0KB 10C解 ： )( 11 AsILT 11 011 0

16、010 01 sssAsI )1( ssAsI s1 01)1( 11 sssAsI )(1 0111 TeeAsIL TT TT TT TTTm eTK KT deK K dKee BdTT 11 01 01 )()( 0 )(0 )()(0 )()()()()1( nUTnXTnX m )(1)( )(1 01)1( )1( 2121 nueTK KTnx nxeenx nx TTT )(1)()()1()1( )()()1( 212 11 nueTKnxenxenx nKTunxnx TTT 作 業(yè) 2（ 25%）應(yīng) 用 四 階 RK算 法 ， 編 制 機 械 諧 振 系 統(tǒng) 仿 真程 序 ， 研 究 在 正 弦 載 荷 作 用 下 系 統(tǒng) 彈 性 系 數(shù)與 阻 尼 系 數(shù) 對 系 統(tǒng) 運 動 參 數(shù) 的 影 響 。 假 定M=200kg， 正 弦 載 荷 幅 值 500N， 角 頻 率 為 1，初 相 位 為 0。 實 現(xiàn) 方 式 ： c語 言 版 和 MATLAB版 。