1绪论计算机仿真和matlab语言概述

1、基本内容基本内容 入门入门 数值计算功能数值计算功能 matlab在计算方法中的应用在计算方法中的应用 符号运算功能符号运算功能 图形功能图形功能 程序设计程序设计 simulink仿真基础仿真基础 工具箱应用工具箱应用绪论绪论 计算机仿真及计算机仿真及matlabmatlab语言概述语言概述 一、计算机仿真的概念 系统仿真系统仿真：就是进行模型实验，它是指通过系就是进行模型实验，它是指通过系统模型实验去研究一个已经存在的或者正在设计的统模型实验去研究一个已经存在的或者正在设计的系统的过程。系统的过程。 系统仿真，不是对原模型的简单再现，而是按系统仿真，不是对原模型的简单再现，而是按照研究的侧

2、重点对系统进行提炼，以利于研究者抓照研究的侧重点对系统进行提炼，以利于研究者抓住问题的本质，这种建立在模型系统上的实验技术住问题的本质，这种建立在模型系统上的实验技术称为称为仿真技术仿真技术或者模拟技术。或者模拟技术。 仿真建模的方法：仿真建模的方法： 三大类三大类二类数学模型：二类数学模型：静态模型：仅能表示系统处于平衡状态下的属性；静态模型：仅能表示系统处于平衡状态下的属性；动态模型：描述的系统属性可随时间变化而发生动态模型：描述的系统属性可随时间变化而发生变化；变化； 绪论绪论 计算机仿真及计算机仿真及matlabmatlab语言概述语言概述实物仿真物理混合仿真数学数学仿真（主要介绍）仿

3、真建模原则仿真建模原则: : 切题性切题性: 只针对研究目的；只针对研究目的； 简单性：简单性：在解决问题前提下，模型尽可能简单；在解决问题前提下，模型尽可能简单； 清晰性：清晰性：大系统与子系统之间，子系统与子系大系统与子系统之间，子系统与子系统之间除了必要的信息联系外，相互耦合应尽可统之间除了必要的信息联系外，相互耦合应尽可能少，结构尽可能清晰；能少，结构尽可能清晰； 可分辨性：可分辨性：模型的整体结构应该由具有可分辨模型的整体结构应该由具有可分辨性，每一个结构的参数都应具有可估计性。性，每一个结构的参数都应具有可估计性。 绪论绪论 计算机仿真及计算机仿真及matlabmatlab语言语言

4、概述概述绪论绪论 计算机仿真及计算机仿真及matlabmatlab语言概述语言概述计算机仿真的定义 计算机仿真是基于所建立的系统仿真模型，利用计算机仿真是基于所建立的系统仿真模型，利用计算机对系统进行分析与研究的方法。计算机对系统进行分析与研究的方法。一、计算机仿真的三要素及基本步骤1、三要素三要素（1）系统：研究的对象）系统：研究的对象（2）模型：系统的抽象）模型：系统的抽象（3）计算机：工具与手段）计算机：工具与手段绪论绪论 计算机仿真及计算机仿真及matlabmatlab语言概述语言概述2 2、基本步骤、基本步骤 包括三个基本的内容：包括三个基本的内容： 建模建模 仿真实验仿真实验 结果

5、分析结果分析问题的阐述设置目标建立模型仿真实验设计编程序验证正确与否确认运行分析输出结果是是否否图1 .2 计 算机仿真程序流程绪论绪论 计算机仿真及计算机仿真及matlabmatlab语言概述语言概述二、应用仿真技术的意义1、经济、经济 大型、复杂系统直接实验是十分昂贵的，如：空大型、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间飞行器的一次飞行实验的成本约在1亿美元左亿美元左右，而采用仿真实验仅需其成本的右，而采用仿真实验仅需其成本的1/101/5，而且设备可以重复使用。而且设备可以重复使用。2、安全、安全 某些系统（如载人飞行器、核电装置等），直接某些系统（如载人

6、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。研究起到保障作用。绪论绪论 计算机仿真及计算机仿真及matlabmatlab语言概述语言概述3 3、快捷、快捷 提高设计效率：比如电路设计，服装设计等等。提高设计效率：比如电路设计，服装设计等等。4、具有优化设计和预测的特殊功能、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常

7、困难的，这时仿真可以发挥它特殊的优化设计功能。功能。 在非工程系统中（如社会、管理、经济等系统），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。某种超前认识。绪论绪论 计算机仿真及计算机仿真及matlabmatlab语言概述语言概述三、仿真技术的发展趋势1、硬件方面：硬件方面：基于多基于多cpu并行处理技术的全数字仿真将有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。效提高仿真系统的速度

8、，大大增强数字仿真的实时性。2、应用软件方面：应用软件方面：直接面向用户的数字仿真软件不断推陈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。方面达到更理想的境界。3、分布式数字仿真：分布式数字仿真：充分利用网络技术，协调合作，投资充分利用网络技术，协调合作，投资少，效果好。少，效果好。4、虚拟现实技术：虚拟现实技术：综合了计算机图形技术、多媒体技术、综合了计算机图形技术、多媒体技术、传感

9、器技术、显示技术以及仿真技术等多学科，使人置身传感器技术、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。于真实环境之中。绪论绪论 计算机仿真及计算机仿真及matlabmatlab语言概述语言概述几种仿真软件1、pspice、orcad：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。绪论绪论 计

10、算机仿真及计算机仿真及matlabmatlab语言概述语言概述matlab简介简介 matlab是美国是美国mathworks inc.开发的一个集开发的一个集数值计算、符号计算和可视化计算于一体的科学数值计算、符号计算和可视化计算于一体的科学和工程计算大型综合软件。和工程计算大型综合软件。 软件名称软件名称matlab由由 matrix laboratory（即矩阵实验室）演变得到的。所以，（即矩阵实验室）演变得到的。所以，matlab非常适合矩阵运算。这是非常适合矩阵运算。这是matlab软件的最大特软件的最大特点之一。点之一。 matlab非常适合科研、教学和开发非常适合科研、教学和开发绪论绪论 计算机仿真及计算机仿真及matlabmatlab语言概述语言概述matlab的特点的特点 强大的数值计算和工程运算功能强大的数值计算和工程运算功能 高级图形和可视化数据处理能力高级图形和可视化数据处理能力 基于向量，数组和矩阵的高级程序设计语言基于向量，数组和矩阵的高级程序设计语言 支持科学和工程计算标准的开放式可扩充结构支持科学和工程计算标准的开放式可扩充结构 极多的工具箱极多的工具箱绪论绪论 计算机仿真及计算机仿真及ma