现代仿真技术与应用-总复习.ppt

1,现代仿真技术与应用,教师：陆艳洪尤涛EMAIL:yanhongluyoutao,2,现代仿真技术与应用,总复习,3,现代仿真技术与应用总复习第一章,系统的概念及系统所包含的三方面,实体：存在于系统中某一项确定的物体；属性：实体所具有的每一项有效的特征活动：导致系统状态发生变化的一个过程，反映系统变化规律。,是指具有某些特定功能、按照某些规律结合起来、相互作用的所有物体的集合。,4,是对实际系统的一种抽象,是系统本质的表述,具有与系统相似的数学描述或物理属性,以各种可用的形式,给出研究系统的信息。,实体模型和数学模型的概念,实体模型：根据系统之间相似性而建立起来的物理模型；,数学模型：,原始系统数学模型,仿真数学模型,概念模型,正规模型,模型的概念,建模的信息源,目的、先验知识、数据,现代仿真技术与应用总复习第一章,5,系统仿真的概念,在计算机或/和实体上建立系统的有效模型(数学、物理效应、混合)，并在模型上进行的系统试验。,系统仿真技术的概念,以相似原理、系统技术、信息技术及其应用领域有关专业技术为基础，以计算机和各种专用物理效应设备为工具，利用系统模型对真实或设想的系统进行动态研究多学科的综合性技术。,系统是研究的对象，模型是对系统行为特性的描述，仿真是建立在模型上的试验；,结论：,现代仿真技术与应用总复习第一章,6,系统仿真的作用,优化系统设计；对系统或系统某一部分进行评价；节省经费；重现系统故障，以便判断故障产生的原因；避免试验危险性；训练系统操作人员；为管理决策和技术决策提供依据。,现代仿真技术与应用总复习第一章,7,数学仿真试验的一般过程,现代仿真技术与应用总复习第一章,8,仿真研究的基本要素,现代仿真技术与应用总复习第一章,9,现代仿真技术与应用总复习第一章,系统仿真的分类依据不同的分类标准，可将系统仿真进行不同的分类。如：（1）根据被研究系统的特征可分为两大类，连续系统仿真及离散事件系统仿真。连续系统仿真是指对那些系统状态量随时间连续变化的系统的仿真研究，包括数据采集与处理系统的仿真。这类系统的数学模型包括连续模型（微分方程等），离散时间模型（差分方程等）以及连续-离散混合模型。离散事件系统仿真则是指对那些系统状态只在一些时间点上由于某种随机事件的驱动而发生变化的系统进行仿真试验。这类系统的状态量是由于事件的驱动而发生变化的，在两个事件之间状态量保持不变，因而是离散变化的，称之为离散事件系统。这类系统的数学模型通常用流程图或网络图来描述。（2）按仿真实验中所取的时间标尺(模型时间）与自然时间（原型）时间标尺T之间的比例关系可将仿真分为实时仿真和非实时仿真两大类。若/T=1，则称为实时仿真，否则称为非实时仿真。非实时仿真又分为超实时/T1和亚实时/T1两种。,10,现代仿真技术与应用总复习第一章,（3）按照参与仿真的模型的种类不同，将系统仿真分为物理仿真、数学仿真及物理-数学仿真（又称半物理仿真或半实物仿真）。物理仿真，又称物理效应仿真，是指按照实际系统的物理性质构造系统的物理模型，并在物理模型上进行试验研究。物理仿真直观形象，逼真度高，但不如数学仿真方便；尽管不必采用昂贵的原型系统，但在某些情况下构造一套物理模型也需花费较大的投资，且周期也较长，此外在物理模型上作试验不易修改系统的结构和参数。数学仿真是指首先建立系统的数学模型，并将数学模型转化成仿真计算模型，通过仿真模型的运行达到对系统运行的目的。现代数学仿真由仿真系统的软件硬件环境，动画与图形显示、输入输出等设备组成。数学仿真在系统分析与设计阶段是十分重要的，通过它可以检验理论设计的正确性与合理性。数学仿真具有经济性、灵活性和仿真模型通用性等特点，今后随着并行处理技术、集成化软件技术、图形技术、人工智能技术、先进的交互式建模和仿真软硬件技术的发展，数学仿真必将获得飞速发展。,11,现代仿真技术与应用总复习第一章,物理-数学仿真，又称为半实物仿真，准确称谓是硬件（实物）在回路中（HardwareIntheLoop）的仿真。这种仿真将系统的一部分以数学模型描述，并把它转化为仿真计算模型；另一部分以实物（或物理模型）方式引入仿真回路。半实物仿真有以下几个特点：（1）原系统中的若干子系统或部件很难建立准确的数学模型，再加上各种难以实现的非线性因素和随机因素的影响，使得进行纯数学仿真十分困难或难以取得理想效果。在半实物仿真中，可将不易建模的部分以实物代之参与仿真试验，可以避免建模的困难。（2）利用半实物仿真可以进一步检验系统数学模型的正确性和数学仿真结果的准确性。（3）利用半实物仿真可以检验构成真实系统的某些实物部件乃至整个系统的性能指标及可靠性，准确调整系统参数和控制规律。在航空航天、武器系统等研究领域，半实物仿真是不可缺少的重要手段。,12,仿真技术发展的主要方向：,分布式交互仿真,智能仿真技术,可视化、多媒体、虚拟现实仿真,武器制导回路半实物仿真,建模和仿真的VVA（校核、验证、确认）技术,现代仿真技术与应用总复习第一章,13,1)连续系统常用的数学模型;,外部模型内部模型框图,微分方程转换为状态方程传递函数转换为状态方程(可控、可观、对角、约当）状态方程转传递函数,2)连续系统数学模型之间的转换;,现代仿真技术与应用总复习第二章,3)连续系统的离散化;,14,微分方程转状态方程,引入状态变量：,例系统的微分方程为其中y(t)是输出函数，u(t)是输入函数。求系统状态空间表达式。,C=10,D=0,现代仿真技术与应用总复习第二章,15,微分方程转状态方程,解：把微分方程变形为：,引入状态变量：,例系统的微分方程为其中y(t)是输出函数，u(t)是输入函数。求系统状态空间表达式。,C=10,D=0,现代仿真技术与应用总复习第二章,16,传递函数转状态方程,可观标准型,可控标准型,现代仿真技术与应用总复习第二章,17,传递函数转换为状态方程,约当标准型,C=c11c12c1rcr+1cn,对角型,现代仿真技术与应用总复习第二章,18,传递函数转状态方程,例设系统传递函数为：,试写出可控、可观标准型,解：,可控标准型,可观标准型,现代仿真技术与应用总复习第二章,19,例2.2设系统传递函数为：,求其对角标准型,传递函数转状态方程,现代仿真技术与应用总复习第二章,20,状态方程转为传递函数,+D,其中:adj(sI-A)为sI-A的伴随矩阵,求伴随矩阵方法有:,设系统的状态空间表达式为：,主对角元素：原矩阵该元素所在行列去掉，求行列式；非主对角元素：原矩阵该元素共扼位置的元素所在行列去掉求行列式乘以（-1）x+y,x,y为共扼位置的行和列的序号。,现代仿真技术与应用总复习第二章,21,连续系统的离散化,1)加入采样器和信号保持器：,对系统的输入进行采样，得到离散的输入量；然后用信号保持器将其恢复为连续信号；作用到G(S)后的输出再做同样的采样，得到离散的输出量。,2)替换法：,通过求出s与z的替换公式，将G()转换为G(z),欧拉法和图斯汀法,3)根匹配法：,利用s与z的转换关系z=exp(sT)，得到z平面的零、极点位置，得到G(z),现代仿真技术与应用总复习第二章,22,例2.5给定二阶系统的传递函数为：,用替换法求系统的脉冲传递函数G(z)及差分方程（T=1）,连续系统的离散化,差分方程：,y(k+1)=1.11y(k)-0.852y(k-1)+0.185u(k+1)+0.37u(k)+0.185u(k-1),差分方程：,y(k+1)=1.8y(k)-1.8y(k-1)+u(k-1),现代仿真技术与应用总复习第二章,23,1)数值积分法基本概念2)常用的数值积分法3)数值积分法的误差和稳定性问题4)算法的比较和选择5)病态系统的仿真方法,数值积分法,Matlab基础及SIMULINK仿真,1)离散相似法概念和原理2)离散相似模型的精度和校正问题3)面向结构图的离散相似法,离散相似法,现代仿真技术与应用总复习第三章,24,数值积分法基本概念,计算yn+1只需用到yn的值,计算yn+1需用到yn，yn-1，yn-2，yn-k的值,对不能自行启动的方法，可分两步走，第一步预估，第二步校正；因此精度高，但不适用于实时仿真。,计算yn+1时所用数据均已知,计算yn+1时需用到待求量yn+1，因此不能自启动,常用的数值积分法：欧拉法、梯形法、四阶龙格-库塔法、亚当姆斯法,现代仿真技术与应用总复习第三章,25,欧拉法,梯形法,最简单的数值积分法，只计算一次f(t,y)函数值，计算量小，但精度很低，不实用，常用来说明基本概念。当h很小时，造成的误差是允许的。该算法具有一阶精度。,单步法、显示公式、能自启动。,计算两次f(t,y)函数值，计算量增加，但精度有所提高。,隐式公式、不能自启动、预估校正法。,理论上可以构造任意阶数的龙格库塔法，阶数越高，精度越高，计算量越大；,龙格库塔法,常用的数值积分法,现代仿真技术与应用总复习第三章,26,算法误差,截断误差：截去高阶无穷小项引入的误差称为r阶精度；舍入误差：因计算机字长有限，数字不能完全精确表示而产生的误差；,测试方程:,稳定性问题,欧拉法的稳定域,梯形法的稳定域,数值积分法的误差和稳定问题,现代仿真技术与应用总复习第三章,27,欧拉法：单步法、显示公式、能自启动，计算量小，精度低。梯形法：隐式公式、不能自启动、预估校正法，计算量增加，但精度有所提高；龙格库塔法：理论上可以构造任意阶数的龙格库塔法，阶数越高，精度越高，计算量越大；,数值积分法的选择和仿真的精度、速度、计算稳定性、自启动能力等有关，没有一种确定的方法来选择最好的积分公式。,对一般的非线性连续系统仿真，若（3.1)右端函数较简单，则适合采用单步法，该方法可以自启动，容易实现，若精度要求低，可采用欧拉法；若要提高精度，可采用阶次适当的龙格库塔法；当右端函数复杂，计算量大，宜采用多步法（亚当姆斯法），这样可以节省大量的计算时间。,数值积分法的比较和选择,现代仿真技术与应用总复习第三章,28,病态系统的仿真方法,目前已提出的刚性方程数值积分法有吉尔（Gear）法、特雷尔（Trernor）法、半隐式龙格库塔法等，其中吉尔法被公认为是十分有效的方法。,若的特征值均具有负实部，那么当：,微分方程组称为刚性方程，也称病态方程，其描述的线性或非线性系统称为病态系统。,现代仿真技术与应用总复习第三章,29,离散相似法,什么是离散相似法,将一个连续系统进行离散化处理，从而得到等价的系统离散模型，基于离散模型进行系统求解的仿真方法。,离散相似法的精度和校正,连续系统的离散化过程中加入了虚拟的采样开关和保持器，由于保持器不可能完整无误的将连续信号重构出来，因此离散模型必然存在误差。这种误差与虚拟采样开关的采样周期及所用保持器有关。,一般来讲，采样间隔越大，仿真的误差也就越大。采样频率首先必须满足采样定理，在此基础上，从保障系统稳定性、仿真精度及仿真速度等方面综合考虑采样周期。实际应用中，仿真步长T可按最大频率的30-50倍选择。选择了合适的采样周期，还需要一理想的信号保持器，重构连续信号，常用的保持器有零阶、一阶和三角保持器,另一方面，为减少误差，可以进行校正补偿环节对离散相似模型进行校正。,现代仿真技术与应用总复习第三章,30,面向结构图的离散相似法,面向结构图的仿真方法的基本思想就是：将结构图简化为各个典型环节组成，然后在各个典型环节前加入虚拟采样器和保持器使各环节独自构成一个便于计算机仿真的差分方程。,积分环节的离散相似模型的建立比例积分环节的离散相似模型的建立惯性环节的离散相似模型的建立比例惯性环节的离散相似模型的建立二阶震荡环节的离散相似模型的建立,现代仿真技术与应用总复习第三章,31,面向结构图的离散相似法,1)积分环节,传递函数:,状态表达式:,离散状态表达式:,P47,A=0,B=K,现代仿真技术与应用总复习第三章,32,2)比例-积分环节,传递函数:,状态表达式:,离散状态表达式:,P47,A=0,B=K,面向结构图的离散相似法,现代仿真技术与应用总复习第三章,33,3)惯性环节,传递函数:,状态表达式:,离散状态表达式:,P47,A=-a,B=K,面向结构图的离散相似法,现代仿真技术与应用总复习第三章,34,4)比例-惯性环节,传递函数:,状态表达式:,离散状态表达式:,P47,A=-a,B=(b-a)k,面向结构图的离散相似法,现代仿真技术与应用总复习第三章,35,4.1离散事件系统与模型,现代仿真技术与应用总复习-第四章,描述离散事件系统的基本要素离散事件系统建模步骤离散事件系统建模方法离散事件系统仿真步骤事件表仿真时钟的推进方式,明确仿真目的正确描述系统仿真模型建立输出函数的确定,实体流程图活动循环图法Petri网图法,时间步长法事件步长法,36,两者都是以时间增量来考察系统状态的变化，在时间步长法中，仿真时钟以等步长前进；事件步长法中，仿真时钟的步长取决于事件之间的间隔；时间步长法在一个步长内，认为系统所处的状态相同，所选步长大小将影响系统仿真的精度；事件步长法中，每个事件的发生不需要人为的选取步长，步长的大小对仿真精度影响较小；时间步长法每步进一个步长就要对整个系统进行一次全面考察，即使状态没发生变化也要扫描；事件步长法只有在某一事件发生时才进行扫描；,事件步长法与时间步长法的主要区别:,现代仿真技术与应用总复习-第四章,37,离散事件系统的仿真策略单服务台服务系统随机库存系统仿真决策系统仿真,根据单服务台排队系统，的到达时间间隔和服务时间，求出平均队长及服务台平均空闲时间。,根据给出库存策略，选择几个策略中的最优策略。,决策系统的组成分类、特点及仿真建模的研究内容。,事件调度法、活动扫描法、进程交互法,现代仿真技术与应用总复习-第四章,38,现代仿真技术与应用总复习-第四章,单服务台排队系统,例4.2设有一个单服务台排队系统，共到达实体数为8，其到达时间间隔和服务时间分别如下：到达时间间隔：0,10,15,35,30,10,5,5服务时间：22,15,10，5,15,15,10,10试应用仿真流程仿真，求出平均队长及服务台平均空闲时间。,0,37,10,22,A1,S1,A2,L1,S2,47,65,90,105,A4,S4,A3,A5,S5,100,A6,110,NO2,N08,事件,队列,A8,25,L2,S3,L3,60,L4,L5,S6，A7,120,L6,S7,130,L7,S8,140,L8,NO3,N06,N07,N078,39,现代仿真技术与应用总复习-第四章,单服务台排队系统,第i个顾客等待时间：,第i个顾客到达时刻：,第i个顾客离开时间：,第i个顾客接受服务时刻：,排队长度：,（0,1，1,0,0,1,2,1）,平均队长：,0.75，取整为1,服务台空闲时间：,（0,0，0,13,25,0,0,0）,平均空闲时间：,4.75,40,现代仿真技术与应用总复习-第四章,4.5随机库存仿真,库存系统仿真实例,某自行车商店的仓库管理员采取一种简单的订货策略，当库存量降低到P辆自行车时就向厂家订货，每次订Q辆，如果某一天的需求量超过库存量，商店就有销售和信誉损失，但库存量过多，导致资金积压和保管费增加，若现有如下表所示的5中库存策略，试比较选择一种策略以使所用费用最少。,已知条件：1）发货到收货需要3天；2）每辆自行车保管费为0.75元/天，每辆自行车缺货的损失为1.8元/天，每次订货费为75元；,3）每天自行车的需求量是0-99之间的均匀分布的随机数；4）原始库存为115量，假定第一天没有发出订货；,41,事件步长法与时间步长法的主要区别:,现代仿真技术与应用总复习-第四章,42,面向对象基本概念面向对象的特点面向对象分析（OOA）面向对象设计（OOD)面向对象程序设计（OOPD）,现代仿真技术与应用总复习-第五章,43,面向对象基本概念面向对象的特点面向对象分析（OOA）面向对象设计（OOD)面向对象程序设计（OOPD）,对象、消息、类、方法,对象：对象之间进行通信的一种构造叫消息，是要求某个对象执行类中定义的某个方法的规格说明；类是一组相似对象的集合，它描述了该组对象的共同行为和属性。方法是指在对象中被定义的过程，即对类的某些属性进行操作以达到某一目的的过程；,现代仿真技术与应用总复习-第五章,44,面向对象基本概念面向对象的特点面向对象分析（OOA）面向对象设计（OOD)面向对象程序设计（OOPD）,封装性、继承性、实体的多态性以及动态联编,将一个对象的数据和操作过程组合起来，然后将其封装并限定在一严格的范围内，只能被同类中的操作过程直接访问，不允许其它类的对象的介入，这称为封装；一个类可以有父类和子类，继承性描述了它们之间的关系，是父类和子类之间共享数据和方法的机制。一个类能继承其父类的全部属性与操作；不同的对象收到同一消息可产生不同的结果，这一现象称为多态性。联编是把过程调用和响应调用的执行码结合在一起的过程,现代仿真技术与应用总复习-第五章,45,步骤：识别对象、识别结构、识别主题、定义属性、定义方法,何处去确定对象？哪些可以作为对象？应该考虑候选对象哪些内容？为什么提出否定意见？怎样为认定的对象命名？,面向对象分析步骤1-识别对象：,面向对象基本概念面向对象的特点面向对象分析（OOA）面向对象设计（OOD)面向对象程序设计（OOPD）,现代仿真技术与应用总复习-第五章,46,步骤：识别对象、识别结构、识别主题、定义属性、定义方法,面向对象分析步骤2-识别结构：,识别分类结构首先从一般向特殊考虑，其次，再从特殊到一般；识别组装结构，原则上先从总体到部件，再从部件到总体。,面向对象基本概念面向对象的特点面向对象分析（OOA）面向对象设计（OOD)面向对象程序设计（OOPD）,现代仿真技术与应用总复习-第五章,47,步骤：识别对象、识别结构、识别主题、定义属性、定义方法,面向对象分析步骤3-识别主题：,为每个结构相应的增加一个主题；为每个对象相应的增加一个主题，如果主题数目超过7，则进一步对已有主题进行归并，归并的原则是：将两个紧密耦合的主题组合成更好的主题；,面向对象基本概念面向对象的特点面向对象分析（OOA）面向对象设计（OOD)面向对象程序设计（OOPD）,现代仿真技术与应用总复习-第五章,48,步骤：识别对象、识别结构、识别主题、定义属性、定义方法,面向对象分析步骤4定义属性：,识别属性；确定属性的位置；识别实例关联；根据以上结果，重新修改关于对象的识别；对属性和实例关联进行规格说明。,面向对象基本概念面向对象的特点面向对象分析（OOA）面向对象设计（OOD)面向对象程序设计（OOPD）,现代仿真技术与应用总复习-第五章,49,步骤：识别对象、识别结构、识别主题、定义属性、定义方法,面向对象基本概念面向对象的特点面向对象分析（OOA）面向对象设计（OOD)面向对象程序设计（OOPD）,面向对象分析步骤5定义方法：,认定基础方法（基础方法有三类：存在、计算和监控)；认定辅助方法（辅助方法有两类：一类是对象的生存史；另一类是状态事件响应；）识别消息关联：（首先在已经用实例关联联系起来的那些实例之间增加消息关联，然后检查那些需要其他实例进行的加工，考虑增加其他必要的消息关联)。对方法进行规范说明,现代仿真技术与应用总复习-第五章,50,步骤：识别对象、识别结构、识别主题、定义属性、定义方法,面向对象基本概念面向对象的特点面向对象分析（OOA）面向对象设计（OOD)面向对象程序设计（OOPD）,面向对象分析步骤5定义方法：,认定基础方法（基础方法有三类：存在、计算和监控)；认定辅助方法（辅助方法有两类：一类是对象的生存史；另一类是状态事件响应；）识别消息关联：（首先在已经用实例关联联系起来的那些实例之间增加消息关联，然后检查那些需要其他实例进行的加工，考虑增加其他必要的消息关联)。对方法进行规范说明,现代仿真技术与应用总复习-第五章,51,步骤：概要设计和详细设计,面向对象基本概念面向对象的特点面向对象分析（OOA）面向对象设计（OOD)面向对象程序设计（OOPD）,类的识别类层次结构的组织对类库和应用框架的支持,概要设计,详细设计的目的是为了OOPD做好准备，在该阶段，需要确定硬件和软件的开发环境，加细概要设计阶段所给出的对象描述；详细设计阶段，必须精心考虑和细化分析模型，然后优化生成一个实际设计；在详细设计中，设计人员必须按照系统设计中确定的设计策略进行设计，并且完善其相应细节。,详细设计,现代仿真技术与应用总复习-第五章,52,步骤：类的实现、系统的实现,面向对象基本概念面向对象的特点面向对象分析（OOA）面向对象设计（OOD)面向对象程序设计（OOPD）,类的实现主要采用如下方法：“原封不动”的复用；进化性复用；“废弃性”开发；断言：通过某些表示断言的语言机制来实现把类的设计信息直接组织到代码中；错误处理多重实现,现代仿真技术与应用总复习-第五章,53,UML世界的构成-UML定义的图,现代仿真技术与应用总复习-第五章,54,DIS中的仿真节点,DIS系统体系结构,现代仿真技术与应用总复习-第六章,55,网络接口单元NIU基本功能,DIS系统体系结构,物理上：NIU完成各仿真器的不同标准数据接口与网络系统的互连数据流上：实现了不同数据集到PDU（PtotocolDataUnit)的互换仿真环境上：实现了局部仿真到统一的综合虚拟环境的互通,现代仿真技术与应用总复习-第六章,56,网络接口单元NIU辅助功能,DIS系统体系结构,数据过滤功能：NIU中保留一长本仿真器感兴趣的实体的ID表，NIU根据该表格进行数据过滤；DR模型解算：NIU采用DR递推算法对网络延时进行补偿；表示仿真器正常运转的“心跳”数据发送：NIU每隔固定时间段向外发送一数据帧，表示该仿真器仍处于正常状态；,现代仿真技术与应用总复习-第六章,57,DIS时空一致性,形成时空不一致的原因,DIS系统中，由于仿真节点之间的时钟不同步以及节点之间的信息传输延时造成节点之间在时间处理上的差异，导致时间不一致；各节点对于仿真实体的空间位置和姿态的描述方法的不同导致节点之间在空间处理上的不一致；,现代仿真技术与应用总复习-第六章,58,DIS时空一致性,时间一致性,时间同步就是通过一定的算法将各点的逻辑时钟趋于一个共同的时间基准，使各节点的逻辑时钟与该时间基准的偏差小于给定的误差范围；保证时钟同步的方法有：时间戳机制：由于DIS是一个分布系统，仿真节点间的时间同步误差不可避免，同时仿真实体间交换的PDU在网络传输上有延迟，因此为了标记PDU的发送时刻，每个PDU都带有一个时间戳。以标准时钟为基准发出的时间戳基准来修正每个节点时钟误差，保证运行时有统一的时间坐标；时间修正机制：各节点定时接收一外部标准时钟来修正现有的时钟值；时钟跟随同步方法：在实时性要求高、有严格迭代周期要求的仿真系统中，可以采用网络中某台计算机的时钟作为同步节点时钟，保证在下一个迭代周期内其他节点时钟跟随推进；,现代仿真技术与应用总复习-第六章,59,DIS时空一致性,空间一致性,为实现空间表达的一致，首先要求采用统一的环境模型，参加DIS演练的实体只能在统一的虚拟战场环境中才能进行有效的对抗和协同，因此，相容的环境数据库是至关重要的。目前在DIS中环境模型方面研究比较系统、有代表性的项目有DoD支持的SEDRIS（SyntheticEnvironmentDataRepresentationandInterchangeSpecification），这是旨在提供一个包括陆地、海洋、大气和外层空间的完整的物理环境模型以及相关的标准化数据的存取和交换方法。它提出了综合环境的数据模型，于1998年11月发布了第一个正式版V2.0，而后又陆续发布了V2.5和V3.0版。,相容的环境数据库,统一的坐标系系统,现代仿真技术与应用总复习-第六章,60,DR技术基本思路,DIS系统中每个仿真节点内除了保存其内部仿真实体动力学模型外,还保存该动力学模型的DR模型及有可能与其交互的其他仿真节点的DR模型。仿真节点不必在每个仿真帧周期均将各自的状态传送给与其交互的其他仿真节点;在DIS仿真进程中，仿真节点只是在实际运动状态与DR模型推算出来的运动状态之间的误差超过设定的误差限时，才将自己的运动状态打包发送给其它节点，同时更新其DR模型参数；其他节点接收到更新后的状态信息后，判断是否要更新对方的DR模型，等待下一个状态更新信息；,现代仿真技术与应用总复习-第六章,61,规则（Rules）：表达了HLA联邦和联邦成员的职责，其总结了HLA如何使用的方式。,接口规范说明（InterfaceSpecification）：定义了联邦成员与联邦中其他成员进行信息交互的方式，即RTI六大管理服务；建立了HLA仿真的管理对象模型。,对象模型模板（OMT：ObjectModelTemplate）：提供一个通用的理解机制，用来说明联邦成员之间公共数据的交换和相互之间的协作，提供一种标准格式的HLA对象模型模板，以促进模型的互操作性和可重用性。,1996年8月DMSO正式公布了HLA规范，HLA是一个通用的仿真技术框架,主要由三部分组成：,高层体系结构（HLA）仿真技术,现代仿真技术与应用总复习-第六章,62,联邦(Federation):由仿真子系统联合构成的仿真系统；它支持运行支撑框架（RTI），由联邦对象模型（FOM）和一定数量的联邦成员组成。联邦成员(Federate):构成联邦的每一个仿真子系统；它是联邦中的一个成员，是和RTI连接的一个接点；一个联邦成员可以代表一个平台，例如：飞行员的座舱模拟器；也能代表一个聚合级仿真系统，例如：整个国家的空中交通仿真系统。运行支撑框架（RunTimeInfrastructure-RTI）：分布仿真的“操作系统”，它提供HLA接口规范中定义的所有服务；可以分布、集中和分等级实现。联邦对象模型(FederationObjectModel-FOM)：联邦中所有联邦成员进行数据交换的共同对象模型，由符合对象建模模板(ObjectModelTemplate)的对象类、交互类等构成。仿真对象模型(SimulationObjectModel-SOM)：联邦中的成员模型，由符合对象建模模板(ObjectModelTemplate)的对象类、交互类等构成。,高层体系结构（HLA）仿真技术,现代仿真技术与应用总复习-第六章,63,时间戳的下限(lowerboundonthetimestamp-LBTS)：表示该联邦成员的最大安全时间推进值，将来不会再接收到时戳值小于该值的TSO消息。RTI对每个联邦成员都实时计算所有其它时间调节联邦成员的最小输出时间，这个最小输出时间叫做LBTS。联邦成员的LBTS表示联邦执行的每一刻，该联邦成员所能收到事件的最小时间戳。联邦成员能通过调用QUERYLBTS查询RTI为它计算的LBTS。对于使用NEXTEVENTREQUEST的联邦成员，在处于时间推进状态时，其输出时间是下列几个值的最小值：联邦成员的请求推进时间与前瞻量之和；联邦成员的事件队列中最早事件的时间戳；联邦成员的LBTS。,时间管理TimeManagement,高层体系结构（HLA）仿真技术,基本概念,现代仿真技术与应用总复习-第六章,64,前瞻量(LookaheadValue)：RTI的所有时间推进机制都使用前瞻量,前瞻量是联邦成员在进行时间调节时所指定的一个仿真时间段。前瞻量对时间调节的联邦成员进行限制：假设联邦成员仿真时间为t，前瞻量为l，则RTI不允许该联邦成员发送时间戳tstl的事件。也就是说，联邦成员必须预测从当前时间开始的一段未来，它不发送时间戳小于当前时间与前瞻量之和的事件。,时