一种基于PC的生物组织建模与实时仿真方法_王沫楠
中文--Call For Papers-ISMSCS-第一届复杂管理系统建模与仿真国际研讨会-
第一届（2013）复杂管理系统建模与仿真国际研讨会征文通知 仿真建模、分析与优化，已经成为解决复杂管理系统的重要手段，正日益受到理论界和实践界的广泛关注。本会议的目标，旨在为国内外从事复杂管理系统建模与仿真的研究及实践人员提供一个高水平的、专业的论坛，通过思想碰撞与信息交流，探讨系统仿真领域的最新理论和实践，促进相互合作，进而推动仿真建模、分析与优化技术在复杂管理系统中的研究与应用。本会议邀请了国内外在仿真领域卓有建树的知名学者参加，如美国建模与仿真学会（SCS ）主席J. Fowler 教授，美国冬季仿真会议（WSC ）主任委员会委员J. Smith 教授，2012年WSC 会务主席美国亚利桑那大学Y .J. Son 教授等；以及中国系统仿真学会、广东省系统工程学会推荐的众多专家学者。会议将请各位专家学者就仿真理论、技术及其应用的最新进展做主题报告，大会还将组织针对性强的分组专题报告与研讨。第一届（2013）复杂管理系统建模与仿真国际研讨会期待您的参与和交流。 主办单位： 中国系统仿真学会离散仿真专业委员会 广东省系统工程学会 深圳大学 承办单位：深圳大学（管理学院） 赞助单位：深圳本斯集团 会议地点：中国·广东·深圳 会议网站：https://www.360docs.net/doc/091091083.html,/ismscs13/ 会议时间：2013年6月1日至2日 会议主席：李凤亮教授，深圳大学副校长 大会执行主席： 陈智民教授，深圳大学管理学院院长 周泓教授，北京航空航天大学 张光宇教授，广东省系统工程学会 Dr. J. Fowler ，Arizona StateUniv . (USA) Dr. J. Smith ，Auburn Univ . (USA) Dr. Y .J. Son ，Univ . of Arizona (U SA) 学术委员会主席：周泓教授，北京航空航天大学 学术委员会委员： Dr. J. Fowler ，Arizona StateUniv . (USA) Dr. J. Smith ，Auburn Univ . (USA) Dr. Y .J. Son ，Univ . of Arizona (U SA) Dr. P. Ahrweiler, Univ . of Dublin (Ireland) 范文慧教授，清华大学 何世伟教授，北京交通大学 胡斌教授，华中科技大学 隽志才教授，上海交通大学 任佩瑜教授，四川大学 卫军胡教授，西安交通大学 魏新教授，广东工业大学 徐哲教授，北京航空航天大学 徐宗昌教授，装甲兵工程学院 张光宇教授，广东工业大学 周明教授，深圳大学 朱一凡教授，国防科技大学 戈鹏副教授，四川大学 刘蕾副教授，电子科技大学 龚晓光副教授，华中科技大学 潘燕春副教授，深圳大学 赵晗萍副教授，北京师范大学 会议主题：复杂管理系统建模、仿真与分析---理论研究与应用实践。 议题范围（会议议题包括但不限于以下方面）： 1. 复杂管理系统建模：基于系统科学/系统工程的方法； 2. 仿真建模与分析的理论和方法，如离散事件仿真、系 统动力学仿真、多智能体仿真、嵌入式仿真等； 3. 仿真技术与工具； 4. 基于仿真的复杂系统优化； 5. 基于仿真的风险决策与分析； 6. 面向可持续发展的绿色生产与服务：基于仿真的研 究； 7. 系统仿真与信息系统整合：决策支持与智能化管理； 8. 仿真在复杂管理系统中的应用，包括生产制造系统、 供应链与物流系统、交通运输系统、计算机/通讯网络管理系统、医疗服务管理系统、旅游与智慧景区管理系统、作战与综合保障系统，以及循环经济、项目管理、流程再造、工程或技术管理、战略管理、信息管理与电子商务等各大领域。 会议出版物：会议拟将录用的论文以光盘形式出版，并申请国际权威检索机构（EI/ISTP ）审查收录。 论文投递：论文请用英文撰写，MS W ord 编辑，采用电子投稿方式，投递至大会邮箱ismscs2013@https://www.360docs.net/doc/091091083.html, ，论文格式规范详见会议网站https://www.360docs.net/doc/091091083.html,/ismscs13/。 最佳论文奖：大会将评选最佳论文奖（最多3篇），并颁发获奖证书。 重要时间：2013年3月1日，论文扩展摘要或全文（最多6页）投稿截止；2013年4月1日，论文录用与否通知；2013年5月15日，大会注册截止；2013年6月1日-2日，会议召开。 费用：版面费800元（5页内），每超一页加100元；会务费700元每位。版面费和会务费学生减半，详见会议网站。
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
系统建模理论与自适应控制
《系统建模理论与自适应控制》试卷 一、已知三阶线性离散系统的输入、输出数据，共有40个采样值，分别用最小二乘法（LS ）的一次完成算法和递推算法、广义最小二乘法（GLS ）进行参数估计，并阐述各种算法的辨识原理，给出各种算法的程序流程图及程序注释。 k 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 u (k ) 0.8251 0.0988 0.4628 -0.9168 2.2325 0.0777 2.3654 0.3476 1.1473 -1.9035 y (k ) 1.5333 -1.0680 1.0666 -0.5284 -0.5835 3.1471 -3.7185 6.2149 -6.3026 7.2705 k 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 u (k ) -0.9229 1.6400 -0.8410 0.7599 -0.4739 -0.1784 -1.7760 -1.6722 1.2959 -0.0591 y (k ) -9.0552 8.1735 -5.9004 3.9870 -2.2486 0.9525 -0.5325 -1.5227 0.4200 1.0786 k 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 u (k ) -1.0576 -1.0071 1.1342 -0.0740 0.6759 0.5221 0.9954 0.5271 -1.7656 0.4936 y (k ) -1.5579 0.6640 -1.4222 2.6444 -2.9572 3.6340 -3.1281 3.8334 -3.2542 1.1568 k 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 u (k ) 1.4810 0.9591 -3.1293 -0.3604 -0.4251 0.4185 -0.6728 -0.0027 2.1145 1.1157 y (k ) 0.0615 0.9120 -0.0692 -3.2731 3.7486 -4.3194 4.7230 -5.2781 5.1507 -2.7235 一、最小二乘法（LS ） 1、数学模型 设时不变SISO 动态过程的数学模型为 )()()()()(11k n k u z B k z z A +=-- （1.1.1） 其中，)(k u 为过程的输入量，)(k z 为过程的输出量，)(k n 是噪声，多项式)(1-z A 和 )(1-z B 为： ?? ???+++=++++=--------nb n n n z b z b z b z B z a z a z a z A b a a 221112 2111)(1)( 在本题中，a n =b n =3.即 ???++=+++=--------3 3221113 322111)(1)(z b z b z b z B z a z a z a z A 将此模型写成最小二乘格式 )()()(k n k k z +=θh τ （1.1.2） 其中， 是过程的输出量；)(k τh 是可观测的数据向量； 是均值为零的随机
高中生物中的模型种类
高中生物中的模型种类 在教学过程中微观、复杂的内容给学生和教师会带来一定的困难。在生物学研究中，由于种种原因，不能直接对研究对象进行实验时，可以用模型代替研究对象来进行实验。 模型是人们为了某种特定目的而对认识的对象所做的一种简化的概括性描述，这种描述可以是定性的，也可以是定量的。有的借助于具体的实物或其他形象化的手段，有的则通过抽象的形式来表达。这种运用模型解释复杂的研究对象的方法称之为模型方法 1、物理模型：以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征，这种模型就是物理模型。例如沃森和克里克制作的DNA双螺旋结构模型，动植物细胞模式图、细菌结构模式图、分泌蛋白合成和运输示意图（注意用文字表示就是概念模型）等。 在显微镜绘制的细胞图（注意显微镜下的照片不是模型而是实物影像）
2、概念模型：通过分析大量的具体形象，分类并揭示其共同本质，将其本质凝结在概念中，把各类对象的关系用概念与概念之间的关系来表述，用文字和符号突出表达对象的主要特征和联系。例如：用光合作用图解描述光合作用的主要反应过程，甲状腺激素的分级调节等。
3、数学模型：数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。对研究对象的生命本质和运动规律进行具体的分析、综合，用适当的数学形式如，数学方程式、关系式、曲线图和表格等来表达，从而依据现象作出判断和预测。例如：细菌繁殖N代以后的数量N n=2n，孟德尔的杂交实验“高茎：矮茎=3：1”，酶活性受温度影响示意图等。 注意有些模型既是物理模型也是概念模型，例如学生用卡片建立血糖调节模型,有些模型既是物理模型也是数学模型，例如用橡皮泥构建减数分裂中染色体变化模型
管理系统仿真建模及应用结课论文
管理系统仿真建模及应用结课论文 题目：计算机仿真技术的研究与发展 学院： 班级： 姓名： 学号：
计算机仿真技术的研究与发展 摘要：系统仿真技术也称为系统模拟技术,所谓电子通信系统的计算机仿真,就是利用计算机对实际电子通信系统物理模型或数字模型进行试验,通过这样模型实验来对一个实际系统的性能和工作状态进行分析和研究。在科研领域，计算机技术与系统仿真技术相结合，形成了计算机仿真技术，作为人们科学研究的一种新型方法，被人们应用到各个领域，用来解决人们用纯数学方法或者现实实验无法解决的问题，对科研领域技术成果的形成有着积极地促进作用。 关键字：计算机仿真技术；概述；现状；发展前景。 一、引言 计算机仿真技术是建立在系统科学、系统辨识、控制理论、计算方法和计算机技术等学科上的一门综合性很强的技术科学。它以计算机和专业实验设备为工具，以物理系统的数学模型为基础，通过数值计算的方法，对已经存在的或尚不存在的系统进行分析、研究和设计。目前，计算机仿真技术不但是科学研究的有力工具，也是分析、综合各类工程系统或非工程系统的一种研究方法和有力手段。 计算机仿真技术已经在机械制造、航空航天、交通运输、船舶工程、经济管理、工程建设、军事模拟以及医疗卫生等领域得到了广泛的应用。 二、计算机仿真概述 计算机仿真又称计算机模拟或计算机实验。所谓计算机仿真就是建立系统模型的仿真模型进而在电子计算机上对该仿真模型进行模拟
实验研究的过程。计算机仿真方法即以计算机仿真为手段，通过仿真模型模拟实际系统的运动来认识其规律的一种研究方法。计算机仿真作为分析和研究系统运行行为、揭示系统动态过程和运动规律的一种重要手段和方法, 随着系统科学研究的深入、控制理论、计算技术、计算机科学与技术的发展而形成的一门新兴学科。近年来, 随着信息处理技术的突飞猛进,使仿真技术得到迅速发展。 计算机仿真主要有以下三种仿真形式： 物理仿真：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。直观形象，逼真度高，但代价高，周期长。在没有计算机以前，仿真都是利用实物或者它的模型来进行研究的。 半物理仿真：即物理数学仿真，一部分以数学模型描述，并把它仿真计算模型，一部分以实物方式引入仿真回路。针对存在建立数学模型困难的子系统的情况，必须使用此类仿真，如航空航天、武器系统等研究领域。 数字仿真：首先建立系统的数学模型，并将数学模型转化为仿真计算模型，通过仿真模型的运行达到对系统运行的目的。现代计算机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。 作为新兴的技术方法，与传统的物理实验相比较，计算机仿真有着很多无可替代的优点： 1. 模拟时间的可伸缩性 由于计算机仿真受人的控制，整个过程可控性比较强，仿真的时间可
生物学中的模型
生物学中的模型 实行新课标之后，在全国高考生物科考试大纲考试内容部分考核目标与要求中，关于实验与探究能力有如下要求：具有对一些生物学问题进行初步探究的能力，包括运用观察、实验与调查、假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。其中建立模型是新课标探究教学中一个难点。下面就模型的种类、构建和转换特点进行具体的分析。1．模型的概念和种类 必修1教材对模型的定义是：“模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所做的一种简化的描述，这种描述可以是定性的，也可以是定量的；有的借助于具体的实物或其他形象化的手段，有的则通过抽象的形式来表达”。《美国国家科学教育标准》中的表述是：“模型是与真实物体、单一事件或一类事物对应的而且具有解释力的试探性体系或结构。关于模型的形式或种类，不同论著中的说法有所相同。人教版新教材中所说的三种模型的含义如下：物理模型是指以实物或图画形式直观地表达认识对象特征的模型，如人工制作或绘制的DNA分子双螺旋结构模型、真核细胞三维结构模型等；概念模型是指以文字表述来抽象概括出事物本质特征的模型，如对真核细胞结构共同特征的文字描述、光合作用过程中物质和能量的变化的解释、达尔文的自然选择学说的解释模型等；数学模型是指用来描述一个系统或它的性质的数学形式，如“J”型种群增长的数学模型Nt=N0λt。应该指出，物理模型既包括静态的结构模型，如真核细胞的三维结构模型、细胞膜的流动镶嵌模型等；又包括动态的过程模型，如教材中学生动手构建的减数分裂中染色体变化的模型、血糖调节的模型等。下面这道试题就是要求学生判断模型种类的： （2008年汕头市一模，10．）模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性的描述。模型的形式有多种，下列各项中正确的是： A．沃森和克里克的DNA双螺旋结构模型属于物理模型 B．种群增长模型属于生物模型 C．血糖调节模型属于化学模型 D．生物膜的流动镶嵌模型属于概念模型 （参考答案与解析：种群增长模型属于数学模型，血糖调节模型属于动态物理模型，生物膜的流动镶嵌模型属于物理模型；选A） ２.模型的构建和重建
机械系统建模与仿真方法1
机械系统建模与仿真 机理建模法 所谓机理模型，实际上就是采用由一般到特殊的推理理演绎方法，对巳知结构、参数的物理系统运用相应的物理定律或定理，经过合理分析简化建立起来描述系统各物理员动、静态变化性能的数学模型。 因此，机理建模法主要是通过理论分析推导方法建立系统模型。根据确定元件或系统行为所遵循的自然机理，如常用的物质不灭定律(用于液位、压力调节等)、能量守恒定律(用于温度调节等)、牛顿第二定律(用于速度、加速度调节等)、基尔霍夫定律(用于电气网络)等等，对系统各种运功规律的本质进行描述，包括质量、能量的变换和传递等过程，从而建立起变量间相互制约又相互依存的精确的数学关系。通常情况下，是给出微分方程形式或其派生形式——状态方程、传
递函数等。 实验建模法 所谓实验建模法，就是采用出特殊到一般的逻辑归纳方法，根据一定数量的在系统运行过程中的实测、观察的物理量数据，运用统计规律、系统辨识等理论合理估计出反映系统各物理量相互制约关系的数学模型。其主要依据是来自系统的大量实测数据．出此义称之为实验测定法。 当对所研究系统的内部结构和特性尚不清楚、甚至无法了解时,系统内部的机理变化规律就不能确定,通常称之为·黒箱”或“灰箱”问题,机理建模法也就无法应用。而根据所测到的系统输入输出数据,采用一定方法进行分析及处理来获得数学模型的统计模型法正好适应这种情况。通过对系统施加激励,观察和测取其响应,了解其内部変量的特性,并建立能近似反映同样变化的模拟系统的数学模型,就相当于建立起实际系统的数学描述(方程、曲线或图表等)。 （1）频率特性法 频率特性法是研究控制系统的一种应用广泛的工程实用方法。其特点在是通过建立系统频率响应与正弦输入信号之间的稳态特性关系，不仅可以反映系统的稳态性能，而且可以用来研究系统的稳定性和暂态性能;可以根据系统的开环频率特性，判别系统闭环后的各种性能；可以较方便地分析系统参数对动态性能的影响，并能大致指出改善系统性能的途径。 （2）系统辨识法 系统辨识法是现代控制理论与系统建模中常用的方法，它是依据测量到的输人与输出数据来建方静态与动态系统的数学模型，但其输出响应不局限于频率响应，阶压响应或脉冲响应等时间响应都可作为反映系统模型静态与动态特性的重要信息；而且，确定模型的过程更依赖于各种高效率的最优算法以及如何保证所测取数据的可靠性。因
建模与仿真及其医学应用精
《建模与仿真及其医学应用》 实验讲义 天津医科大学生物医学工程系 2004年
实验一 系统建模的MATLAB 实现 一、实验目的： 1．学习MATLAB 基本知识。 2．掌握数学模型的MATLAB 实现：时域模型、状态空间模型和零极点模型。 3．学习用MATLAB 实现系统外部模型到内部模型的转换。 4．学习用MATLAB 实现系统模型的连接：串联、并联、反馈连接。 5．了解模型降阶的MATLAB 实现。 二、实验内容 1．系统的实现、外部模型到内部模型的转换 (1)给定连续系统的传递函数) 1343)(32()52)(8()(22++++++=s s s s s s s G ，利用MATLAB 建立传递函数模型，微分方程，并转换为状态空间模型。 (2)已知某系统的状态方程的系数矩阵为： ??????--=3210a ??????=1101b ??????????=210011c ???? ??????=100010d 利用MATLAB 建立状态空间模型，并将其转换为传递函数模型和零极点模型。 (3)已知系统的零极点传递函数为)4)(3)(2()1(2)(++++=s s s s s G ，利用MATLAB 转换为传递函数模型和状态空间模型。 2．系统的离散、连接、降阶 （1）给定连续系统的传递函数) 1343)(32()52)(8()(22++++++=s s s s s s s G ，将该连
续系统的传递函数用零阶重构器和一阶重构器转换为离散型传递函数，抽样时间T=1秒。 （2）该系统与系统5 61)(2++=s s s H 分别①串联②并联③负反馈连接，求出组成的新系统的传递函数模型。 （3）将串联组成的新系统进行降阶处理，求出降阶后系统的模型，并用plot 图形比较降阶前后系统的阶跃响应。 要求：将以上过程用MATLAB 编程（M 文件）实现，运行输出结果。 三、实验说明—关于系统建模的主要MATLAB 函数 1．建立传递函数模型：tf 函数 ： 格式：sys=tf(num,den) num=[b m ,b m-1,……,b 0] 分子多项式系数 den=[a n ,a n-1,……,a 0] 分母多项式系数 2．建立状态空间模型：ss 函数 ： 格式：sys=ss(a,b,c,d) %a,b,c,d 为状态方程系数矩阵 sys=ss(a,b,c,d,T) %产生离散时间状态空间模型 3．建立零极点模型的函数：zpk 格式：sys=zpk(z,p,k) 4．模型转换函数： tf2ss tf2zp ss2tf ss2zp zp2tf zp2ss %2为to 的意思 格式：[a,b,c,d]=tf2ss(num,den) [z,p,k]=tf2zp(num,den) [num,den]=ss2tf(a,b,c,d,iu) %iu 指定是哪个输入 [z,p,k]=ss2zp(a,b,c,d,iu)]
生物模型
生物模型的分类特点及构建方法 生命科学研究常常运用模型。科学家用模型代表所研究事物的例子很多，在科学界被传为佳话的DNA双螺旋结构模型就是著名一例。沃森和克里克在自己和别人研究数据成果的支持下，用自制材料精心搭成的这个模型，非常形象、直观地揭示了DNA分子结构地化学组成、三维空间结构情况。可以说，在这项具有划时代意义的伟大工作中，模型方法与模型构建起到了极其重要的作用。 生物模型可以是一种特定的研究对象，也可以是表示研究对象结构或功能的符号、图表或函数式；可以是一种研究过程、思维方法，也可以是研究成果的表达。高中生物课程标准将模型方法列为科学过程方法技能的一个方面。要求学生不仅对生物模型的分类有一定的了解，还要初步学会构建一些基本的模型。本文拟对生物模型的分类特点及其构建方法进行探讨，以供参考。 1生物模型的分类 生物模型可以分为物质形式和思维形式两大类型。 1．1从物质形式角度 生物模型可以分为真实模型、替代模型以及人工模拟模型等几种类型。 (1)真实模型。为了能更好地探究某项生命活动规律而选用某些方面具有典型意义或特别便利的生物(含微观、宏观两个方向的生命层次)，这就是真实模型。真实模型的选择往往是精心的、慎重的，因为通过其研究所获得的生命活动规律须具有通适性、典型性，能推广到其他生物。如孟德尔、摩尔根分别以豌豆、果蝇为研究模型，研究发现了遗传的三大规律；林德曼、奥顿分别选择美国的2个天然湖泊、河流——赛达伯格湖、银泉为生态系统模型，深入研究并揭示出生态系统的能量流动规律。 (2)替代模型。如果由于种种原因，直接用研究对象进行实验研究不太可能，而用其他生物代替研究对象进行研究，这些替代生物就称为替代模型。如常用豚鼠、猕猴等动物代替人体进行疾病机理探究、疫苗研制、药物试验等工作，例如诱发豚鼠血脂增加作为高血脂患者的模型，利用这个替代模型来筛选降血脂的药物。 (3)人工模拟模型。有些科学问题的探究既无法用真实模型，也无法找到替代模型，此时，科学家们想出了用人工模拟的方法来开展研究。比较著名的是生命起源研究装置和生物圈Ⅱ号2个人工模拟模型。对于生命起源问题的探索，人们根本无法再现当时的情形。但是在1953年，美国学者米勒在实验室内成功地模拟了在时间上极为遥远的自然条件(原始大气、原始海洋)，证明了生命起源的化学进化过程在40多亿年以前是可能存在的。美国科学家于
制造系统建模与仿真在工业工程中的应用 0713020
制造系统建模与仿真在工业工程中的应用0713020 工业工程刘鹏 [摘要]介绍了企业发展和建模的必要性和必然性，分析了制造系统的建模与仿真在优化企业资源中的作用及意义，详细地论述了制造系统的建模与仿真在优化企业资源中的具体应用。 关键词：制造系统；建模与仿真；企业优化；仿真应用 系统建模与仿真技术的含义 系统建模与仿真技术是以相似原理、模型理论、系统技术、信息技术以及建模与仿真应用领域的有关专业技术为基础，以计算机系统、与应用相关的物理效应设备及仿真器为工具，利用模型参与已有或设想的系统进行研究、分析、设计、加工生产、试验、运行、评估、维护、和报废(全生命周期)活动的一门多学科的综合性技术。 仿真科学和技术的通用性和战略性 仿真的通用性表现在一切基础学科(如物理、化学、天文?)都可以通过仿真来研究；并可以极大地提高研究的安全性。仿真的战略性表现在一切复杂巨系统的研究都离不开仿真技术，可以说研究复杂巨系统采用仿真技术是唯一的途径。正如宋健院士所说：“系统仿真是科学实验的利器。 国内仿真技术发展 在我国仿真技术经过半个多世纪的发展，已经从军工走向国民经济。已经从工程走向非工程；已经从确定的小系统走向不确定的复杂巨系统。最初的仿真技术只是用计算机来求解方程，为了实时性，大
都采用电子模拟计算机。现在的仿真技术已经融合了信息技术、网络技术、系统技术、控制技术和高性能的计算技术，以完全崭新的面貌出现在我们的面前。 现在，摆在我们仿真工作者面前的任务是：在虚拟世界与真实世界之间架起一座桥梁；通过仿真技术构筑起一个平台，来勾画出创新型国家的轮廓，例如，国家正投入几个亿，来建设国家级研究经济模型的仿真实验室。 仿真技术，一方面反映了我国仿真技术和仿真技术应用发展的现状，另一方面，又对我国仿真技术今后的发展方向产生了指导作用。近年来，我国仿真技术及其应用的发展是十分迅猛的。仿真技术的发展，使人感到震惊。研究天文、地理、宇宙进化论等等，要依靠仿真，几乎没有哪个领域能离开仿真技术。凡是能写成方程的都要进行仿真。故应鼓励仿真界的科技人员发挥聪明才智，搞好仿真技术。 仿真技术的广度、深度、高度的提高，正反映了我国仿真技术和应用的发展。例如，“面向复杂性地理问题的虚拟研讨厅体系研究”，“复杂系统建模中的几个问题”等都是有代表性的好文章，反映了我国仿真技术已经在军事和国民经济的一些复杂巨系统研究建设中发挥越来越重要的作用。 1、制造系统的建模与仿真在优化企业资源中的作用及意义 计算机仿真技术作为一门高新技术，其方法学建立在计算机能力的基础之上。随着计算机技术的发展，仿真技术也得到迅速的发展，其应用领域及其作用也越来越大。尤其在航空、航天、国防及其他大
系统建模与仿真习题答案(forstudents)分解
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
生物教学中的建模及其应用
生物教学中的建模及其应用 生物教学中的建模及其应用 【摘要】模型是一种直观而方便的教学器具，在生物学教学中不可或缺。如何有效运用这一资源，开展模型教学，以增进学生对学科内容的理解，进一步培养他们建模、运模的能力，在生物学习中具有重要的价值。本文就生物教学中的建模作了论述。 【关键词】生物教学，建模，价值 高中生物学教科书提供了丰富的模型资源，如客观实物的相似模型，真实世界的数学抽象模型，思想观点的文字理论模型，以及客观现实的形象显示模型等等。其中最常见的是物质模型和思维模型。 物质模型包括天然模型和人工模型。天然模型如在研究人体的时候，特别是人的生理现象时，出于对人身健康、安全和伦理道德方面的考虑，不便直接对人体进行实验操作。因此，常常用其他与人相似的哺乳类动物来代替，如狗、猫、鼠等作为人体模型进行研究，从而获得人体生理学的有关知识。如利用线虫进行细胞凋亡的研究，利用海兔进行学习记忆的研究；利用果蝇进行发育调控的研究等，这里线虫、海兔和果蝇即是一些天然模型。人工模型即人为制造的科学模型。在科学认识活动中，为了更好地研究微观世界和宏观世界，采用制造人工的实物模型进行模拟研究。类似人体的器官、血液循环等复杂的对象都已经有了实物模型。高中生物学中的细胞模型、细胞器模型、生物大分子模型、生物膜模型、动（植）物有丝分裂模型和减数分裂中染色体的变化模型等均属于人工模型。 思维模型包括理想模型、数学模型和理论模型。理想模型是人们为了便于研究而建立的对原型高度抽象化的思想客体或思想事物，它是对研究对象的简化和纯化，突出反映了显示原型的主要特征和联系。它的建立得益于逻辑方法和非逻辑方法的综合运用，是创造思维的结果。 科学研究离不开科学抽象，简化了的理想模型作为科学抽象的结果，渗透在生物学科中。如大肠杆菌的结构模式图，各类细胞器、细
制造系统建模与仿真学习心得学习资料
制造系统建模与仿真学习心得 一、制造系统建模与仿真的含义 1．制造系统制造系统是制造过程及其所涉及的硬件、软件和人员所组成的一个将制造资源转变为产品或半成品的输入／输出系统，它涉及产品生命周期(包括市场分析、产品设计、工艺规划、加工过程、装配、运输、产品销售、售后服务及回收处理等)的全过程或部分环节。其中，硬件包括厂房、生产设备、工具、刀具、计算机及网络等；软件包括制造理论、制造技术(制造工艺和制造方法等)、管理方法、制造信息及其有关的软件系统等；制造资源包括狭义制造资源和广义制造资源；狭义制造资源主要指物能资源，包括原材料、坯件、半成品、能源等；广义制造资源还包括硬件、软件、人员等。随着科技的进步，制造系统的发展也经历了传统手工生产、机械化、自动化孤岛、集成制造、并行工程和敏捷制造等几个阶段。 2．模型与仿真模型是对真实对象和真实关系中那些有用的和让人感兴趣的特性的抽象，是对系统某些本质方面的描述。它以各种可用的形式描述被研究系统的信息。系统模型并不是对真实系统的完全复现，而是对系统的抽象，而仿真是通过对模型的实验以达到研究系统的目的，当制造系统尚未建立或者研究时间长成本高以及从安全性考虑我们有必要对制造系统预先进行建模并仿真以确定系统的最佳结构和配置方案、防止较大的经济损失、确定合理高效的作业计划，从而提高经济效益。 制造系统建模与仿真技术是以相似原理、模型理论、系统技术、信息技术以及建模与仿真应用领域的有关专业技术为基础，以计算机系统、与应用相关的物理效应设备及仿真器为工具，利用模型参与已有或设想的制造系统进行研究、分析、设计、加工生产、试验、运行、评估、维护、和报废(全生命周期)活动的一门多学科的综合性技术。 二、系统建模与仿真的发展及类型 1．系统建模与仿真的发展大致经历了这么几个阶段：1600—1940年左右，这一时期的建模仿真主要是在物理科学基础上的建模；20世纪40年代，由于电子计算机的出现，建模仿真技术开始飞速发展；20世纪50年代中期，建模仿真开始应用与航空领域；20世纪60年代，这一阶段主要是工业控制过程中的仿真；20世纪70年代，开始出现了包括经济、社会和环境因素的大系统仿真。到70年代中期，出现了系统与仿真的结合，如用于随机网络建模的SLAM仿真系统。在这一时期，系统仿真开始与更高级的决策结合，出现了决策支
建模与仿真习题集
1. 以下关于神经元功能的表述中错误的是（A） A.时变特性 B.输出与输入之间有固定的时滞，取决于突触延搁 C.神经元有一定的阈值，并表现适应性 D.时间和空间加和 2.根据心肌缺血的严重程度和梗塞心肌的电气特性，可以将梗塞心肌分为三种类型，以下哪一个错误（B） A.坏死型心肌 B.病理型心肌 C.损伤型心肌 D.缺血型心肌 3.皮肤的散热可分为生理散热和物理散热，生理散热可分为血管运动和汗腺活动。 4.体温控制规律（即控制系统定律）的表达式为R—R0=—k(Ty—Ts). 5.已知呼出气体的容量Ve等于吸入气体的容量V1减去耗氧量Vo2加上二氧化碳的产生量Vco2;耗氧量等于吸入气体的氧容量减去呼出气体的氧容量（Fio2,Feo2分别表示吸入，呼出气体中的O2浓度的百分数）；CO2产出量等于呼出气体的CO2容量减去吸入气体的CO2容量（Fico2,Feco2分别为吸入，呼出气体中的CO2浓度的百分比，吸入气体中的CO2可忽略不计），求耗氧率？
解： Ve=V1--Vo2+Vco2 耗氧量 Vo2=Fio2 *V1--Feo2 *Ve CO2产出量 Vco2=Feco2 *Ve 联立以上三式，对时间求导，得 把V1代入耗氧量公式，求的耗氧率 1.以下不是系统概念特性的是（D） A.整体性 B.抽象性 C.模型性 D.具体性 2.人们将人体视为有三个不同层次的同心圆柱体，由里向外分别为体核，肌肉脂肪组织，皮肤，其中热容量最大的是（A） A.体核 B.肌肉脂肪组织 C.皮肤 3.写出体温控制规律（R-R0=-k（Ty-Ts）） 4生理系统建模中常用的工程方法（用频域法解线性微分方程）（系统辨识）（方式分析） 5.下图为电路的频域表示,其中各参数都采用了频域表示,求V0（t）
系统建模与仿真-哈尔滨工业大学
《系统辨识》 实验手册 哈尔滨工业大学控制与仿真中心 2018年5月
目录 实验1 白噪声和M序列的产生---------------------------------------------------------- 2 实验2 脉冲响应法的实现---------------------------------------------------------------- 5 实验3 递推最小二乘法的实现---------------------------------------------------------- 9 附录实验报告模板---------------------------------------------------------------------- 13
实验1 白噪声、M 序列的产生 一、实验目的 1、熟悉并掌握产生均匀分布随机序列方法以及进而产生高斯白噪声方法 2、熟悉并掌握M 序列生成原理及仿真生成方法 二、实验原理 1、混合同余法 混合同余法是加同余法和乘同余法的混合形式，其迭代式如下： 11 1(*)mod /n n n n x a x b M R x M +++=+?? =? 式中a 为乘子，0x 为种子，b 为常数，M 为模。混合同余法是一种递归算法，即先提供一个种子0x ，逐次递归即得到一个不超过模M 的整数数列。 2、正态分布随机数产生方法 由独立同分布中心极限定理有：设随机变量12,,....,,...n X X X 相互独立，服从同一分布，且具有数学期望和方差： 2(),()0,(1,2,...)k k E X D X k μσ==>= 则随机变量之和1 n k i X =∑的标准化变量 : () n n n k k k X E X X n Y μ --= = ∑∑∑近似服从(0,1)N 分布。 如果n X 服从[0, 1]均匀分布，则上式中0.5μ=，2 1 12 σ= 。即 0.5n k X n Y -= ∑近似服从(0,1)N 分布。
生物模型制作大赛方案
生物模型制作大赛方案 一、竞赛目的 为了激发中学生学习、钻研生物知识的兴趣，使学生逐步形成勇于实践、敢于创新的思维，进一步拓展学生的生物知识面，提高学生的生物素养，发展学生的个性特长，使学生在竞赛中体会到学习生物的成功喜悦。同时，为了丰富学生的课外生活，使学生积极参与生物学习，提高学习生物的主动性和兴趣，扩大学生的知识面，更好地迎接2017年生物中考，特举办生物模型制作大赛。? 二、竞赛对象 七、八年级全体学生 三、竞赛实施方案 1、前期准备阶段 第6周开始布置任务，让学生在清明假期结束后完成制作。 ; 2、初选 第9周对所有上交的作品进行初选。 3、最终评选 第11周在中院对作品进行展示，并进行评比，选出优秀作品。 四、竞赛时间和地点安排 时间：第十一周星期二第7、8节课 地点：中院广场 五、竞赛表彰 > 按成绩高低：设一等奖3名，二等奖5名，三等奖10名。由学校给予表彰。 六、参赛要求及注意事项 1、每个参赛人员只能提交一份作品，并命名。 2、参赛学生应独立设计、制作。
3、各参赛学生必须在规定时间参加竞赛活动，晚交作品者作自动放弃处理，竞赛期间不得任意换人。 七、参考内容 每位同学可以在以下内容中选择一个制作模型。例如，花的结构、蚕蛹、鸡蛋内部结构、水螅、蝗虫、大肠杆菌噬菌体、心脏模型、肾脏模型、肾单位模型、眼球模型、三种血管模型（能体现三种血管的差别，静脉中有静脉瓣）、神经模型（能体现出神经的组成过程）、神经细胞、反射弧的模型、植物细胞模型（能体现出植物细胞的结构，如叶绿体、液泡、线粒体等）、DNA 分子模型、草履虫模型、消化系统模型、呼吸系统模型等。以上模型都要求能体现出各结构的内部结构或基本组成。也可以选取某些生理过程制作模型。如，植物体对水分的吸收、运输和散失的过程，组织细胞与毛细血管间的物质交换过程，尿的形成过程等。 在制作过程中，各同学要充分运用自己的智慧，发挥特长，相互协作，解决遇到的各种困难。如果书本的内容不够详细，可查阅相关资料。 ( 生物教研组
车辆热管理系统的建模与仿真
车辆热管理系统的建模与仿真 作者：世冠工程公司 车辆热管理系统广泛意义上包括对所有车载热源系统进行综合管理与优化，现阶段主要研究对象通常以冷却系统为核心，综合考虑润滑系统油冷器、空调系统冷凝器及中冷器等与冷却系统之间的相互影响，而发动机冷启动特性研究和发动机舱流动传热分析为车辆热管理研究的首要问题。 典型的车辆冷却系统（见图1），包括：冷却水泵、发动机、油冷器、节温器、散热器、暖风与膨胀水箱等部件。 图1 典型车辆冷却系统结构 通过对系统进行建模仿真计算，必须考虑以下物理现象： 1.系统各支路流量、压力与温度分布； 2.节温器的工作特征； 3.系统动态过程温度波动； 4.系统各处的换热情况。 车辆冷却系统 AMESim针对车辆冷却系统提供了热库、热流体库及冷却系统库等专业库，涵盖了冷却系统建模所需要的全部部件，通过鼠标拖放操作就可以快速建立起冷却系统的仿真模型。
图2 AMESim车辆冷却系统模型 图2为应用AMESim建立起的车辆冷却系统模型，该模型需要输入的参数如下： 1.实际系统的管网结构； 2.采用冷却液的种类； 3.各段冷却水管的几何尺寸； 4.水泵特性曲线； 5.系统各部件的流阻特性（散热器、油冷器和水套等）； 6.散热器性能MAP图。 通过设定系统外部边界条件（大气压力、大气温度等）及系统初始条件，给定仿真周期，AMESim能够自动选择最优的积分算法与步长，快速完成系统瞬态计算。AMESim车辆冷却系统典型仿真结果见图3。
图3 AMESim车辆冷却系统仿真结果 由图3可见，通过AMESim建模仿真可以计算系统各支路流量与流动阻力，对系统整体性能进行评估，选择关键部件的尺寸并设计控制策略等。基于AMESim冷却系统解决方案，工程师可以研究新的部件、新型结构对系统效率和性能的影响，包括： 1.分析采用新型电子水泵和电子节温器的影响； 2.分析系统最高工作温度； 3.分析新的部件、新的布置结构以及管路尺寸的影响； 4.分析更高的水箱压力对汽蚀的影响。 发动机热模型 采用上述冷却系统模型并不能精确计算发动机的冷启过程，因为上述模型并没有考虑机体内存储的能量与机体内部的换热过程，因此，需要建立更加详细的发动机机体热模型，充分考虑机体内的换热过程。首先，考虑一个典型的发动机机体结构，为了建立发动机机体离散热模型，必须考虑热流体属性（润滑油、冷却液、空气和燃烧废气）、固体热容（铝、铸铁）以及这些热容间的传热（传导、对流和辐射）。发动机机体（见图4）被离散为以下热容结构（最少热容点离散方式，可以进一步细化）：油底壳、曲轴箱、曲轴、连杆、活塞、缸体外壁、气缸、气缸盖和凸轮轴。 图4 机体热模型基本结构 对发动机机体进行离散后，必须正确考虑离散后各部分之间的传热现象，包括： 1.各离散质量点之间的热传导（缸体、缸盖及活塞等）；