第三讲 系统建模与仿真

什么是系统仿真？

• 分析对象为整个系统表现出来的宏观属性；
• 基于宏观的物理参数（集总参数）和物理元器件的数学方程描述宏观物理属性和现象；
• 多科学多层次的建模方法，与FEA、MBS、CFD等基于3D模型的分析方法不同；
• 系统模型由组成该系统的物理元件模型组成，通过元件数学方程和代码的组装，可以自动形成整个系统的方程；
• 分析类型和计算结果主要是稳态、动态时域或频域响应等。

 

系统、模型、仿真的关系

系统建模、系统仿真是系统仿真手段的两个重要概念

• 通过系统建模的手段得到系统模型，系统模型是物理系统所包含领域知识的载体，是对知识和经验积累的一种表现形式；
• 系统仿真是基于系统模型的一种应用，其基础是系统建模。

系统建模：指在对实际系统分析的基础上，通过必要的简化与抽象，建立能描述或模拟系统结构或行为过程且具有一定逻辑关系或数量关系的系统模型。

模型的主要性质

• 等效性(普遍性)：同一个模型可以从各个角度反映不同的系统;
• 相对精确性：模型粒度过粗或过细均有局限性，合适的模型能满足系统的研究目标，具有考虑诸多因素折衷下适合的精确性；
• 可信性：模型必须经过检验和确认，能够过真实系统进行有效的模拟，即模型应该具备良好的置信度；
• 异构性：同一系统模型可以具备不同的结构与形式，研究中将选择最方便、合理的。

系统仿真，顾名思义，是指对真实系统的模拟

系统仿真目的

通过研究模型来揭示实际系统的形态特征和本质，从而达到认识实际系统、预测系统行为的目的。

系统仿真定义

定义1：仿真是在数字计算机上进行试验的数字化技术，其包括数字与逻辑模型的某些模式，

这些模型描述某一事件或系统在若干周期内的特征。( 雷诺，1966年)

定义2:系统仿真就是在计算机上或(/和)实体上建立系统的有效模型（数字的、物理效

应的、或数字-物理效应混合的模型），并在模型上进行系统实验。(中国学者)

系统仿真的性质

• 基于模型：仿真是一种基于模型的活动。
• 置信度：仿真是基于模型对真实系统的模拟，置信度是其本质、绝对的属性，且其很大程度取决于模型对真实系统描述的完备程度。
• 预测性：仿真通过揭示系统的规律，达到对系统行为进行预测的目的。