一种实时红外场景仿真方法
一种天空背景红外图像目标检测方法_李国强
第39卷，增刊 红外与激光工程 2010年5月 V ol.39 Supplement Infrared and Laser Engineering May .2010 收稿日期：2010-04-09 作者简介：李国强（1981-），男，陕西扶风人，工程师，主要从事目标检测、跟踪方面研究。Email:bqmsc@https://www.360docs.net/doc/d916926244.html, 一种天空背景红外图像目标检测方法 李国强，艾淑芳 （中航工业集团公司 洛阳电光设备研究所 国防科技重点实验室，河南 洛阳 471009） 摘要：天空背景下红外图像中大小目标共存时，通常无法采用一种方法完成检测。该文提出了一种适合于大小目标同时兼顾检出的算法。该方法首先采用数学形态学滤波对原图像进行Top-Hat 变换，进行预检测，同时对原始图像进行拉普拉斯梯度处理，得到面目标的边缘轮廓，从而得到完整的大目标。最后，对两个流程检测得到的目标结果进行信息融合，防止同一目标多次被检测，最终完成检测。试验表明，该方法能有效兼顾大小目标共存的检测。 关键词：目标检测； 红外图像； Top-Hat 变换； 拉普拉斯梯度 中图分类号：TN24 文献标识码：A 文章编号：1007-2276(2010)增(信息处理)-0685-04 A detecting method of infrared image target in sky background LI Guo-qiang, AI Shu-fang （Key Laboratory of National Defense Science and Technology, Luoyang 471009, China ） Abstract : While the big targets and small targets coexist on a sky background, It is usually unable to achieve detection through only one method. The paper puts forward a kind of arithmetic which is fit for detecting big targets and small targets at the same time. The arithmetic adopted morphological filter to make a Top-Hat transform and pre-detection to the original image firstly, simultaneity through a laplacian grads processing to gain the edge outline of side-target, and a complete big target would be given out thereafter. At last, information of targets’ results, which were given by detections of two processes, would be integrated, to prevent times of detections for the same target, the detection would be completed finally. The test shows that this method could afford the detection for the co-existence of big and small targets effectively. Key words: Target detecting; Infrared image; Top-hat transform; Laplacian grads 0 引 言 随着光电技术的迅速发展，红外探测技术作为一种被动的探测手段，已经在军事领域被广泛应用。一般情况下，由于目标距离远，目标成像为弱小的点目标，但随着距离的接近，目标将逐渐成为团状乃至面目标，而且可能存在近距离的目标和远距离的目标共存的情况，这时，就会出现点、面目标共存的情况。 由于天空存在云层大面积起伏的背景干扰，而小目标只有灰度信息和运动信息可用，一般的检测方法都采用抑制大面积的起伏背景来检出小目标，此时大目标的部分区域会被抑制，从而只有若干棱角边缘被当作几个目标检测出来。文中针对这种情况，在小目标检测的基础上，提出了一种大小目标共存的检测方法。该方法分为预检测和边缘提取两个阶段。预检测阶段采用小目标的预处理方法，进行背景抑制，在检测小
实时仿真系统介绍
ADPSS-LAB 电力电子、电力系统实时仿真方案 中国电力科学研究院 2012年10月 目录 1 系统综述- 0 - 2 系统组成- 0 - 3 电力电子、电力系统实时仿真存在的问题- 1 - 4 解决方法- 2 - 5 ADPSS-LAB实时仿真系统的功能- 7 -
电力电子系统实时仿真方案 1 系统综述 实时仿真是研究电力电子、电力系统复杂的工作过程、优化系统与运行的重要手段。电力电子、电力系统实时仿真经历了从第一代模拟分析系统，到第二代模拟/数字混合仿真系统，再到第三代数字实时仿真系统的发展过程。ADPSS-LAB正是第三代数字实时仿真系统的代表产品。 ADPSS-LAB是一种基于并行计算技术、采用模块化设计的电力电子、电力系统实时仿真系统。它既可以在普通PC机上进行离线仿真，也可通过并行计算机与实际的电力电子器件联接而进行实时在线仿真。与前两代仿真系统相比，ADPSS-LAB具有以下优势：1）既可以对电力电子、电力系统机电和电磁暂态分别进行实时仿真，同时也可以对机电和电磁暂态混合系统进行实时仿真。 2）仿真精度高；ADPSS-LAB在实时仿真过程中采用32位双精度浮点数运算，其仿真的精度与公认的离线分析软件MATLAB的仿真精度相当。 3）良好的升级和扩充性；ADPSS-LAB由于直接采用商用的基于PC Cluster的连接方式，当仿真的系统规模增大时，只需增加CPU数目和增大内存容量即可，从系统的升级和扩展灵活性等方面有很好的发展前景。 2 系统组成 软件部分：
实时操作系统：QNX 建模软件：MATLAB/simulink，SimPowerSystem 电力电子、电力系统实时仿真包 电力电子模型库 硬件部分： 并行处理系统(12-core INTEL CPU) I/O接口模块 信号调理模块 3 电力电子、电力系统实时仿真存在的问题 1)建模的问题 仿真系统能够提供友好的图形用户界面，丰富的电力电子、电力系统元件库且模型精度满足仿真要求，同时还要允许用户方便的添加自己的模型。 2)仿真的实时性问题 电力电子、电力系统往往在一个小范围内包含了十几个到几十个器件，相应的模型求解过程中包含了大量的矩阵计算(如：矩阵相乘，矩阵求逆等运算)，如此大的计算量无法在给定的一个几十个微秒的仿真步长内由一个CPU结算出结果。因此，为了实现实时仿真的目标，必须将大的电力电子系统解耦成几个小的子系统，每个子系统分别运行在不同的CPU上，达到降低每个CPU的计算量，实现整个系统实时仿真的目的。 3)实时PWM信号的捕捉和产生问题
海天背景红外成像仿真系统
2007年5月 Infrared Technology May 2007 海天背景红外成像仿真系统 李良超，吴振森，杨瑞科 (西安电子科技大学理学院，陕西 西安 710071 ) 摘要：设计了海天背景红外成像仿真系统：利用大气传输软件Modtran 计算天空背景和太阳的红外辐 射；基于JONSWAP 海谱模型构建二维海面；基于热辐射理论和粗糙面散射理论分别计算海面和目标的红外辐射及对背景辐射的散射；最终可获得海天背景红外仿真图像。对于海天背景辐射特性和目标识别算法研究具有重要实际意义。 关键词：红外图像仿真；海天背景辐射；粗糙面；光散射 中图分类号：TN216 文献标识码：A 文章编号：1001-8891(2007)05-0288-03 Infrared Images Simulation System of Sea-sky Background LI Liang-chao, WU Zen-sen, YANG Rui-ke (Science school of Xidian University , Xi’an Shaanxi 710071, China ) Abstract ：In this paper, an infrared image simulation system for sky and sea background is designed. Sky background and solar infrared radiation are calculated using atmospheric transmission model software Modtran. 2D sea surface geometric model is generated based on JONSWAP sea spectrum. Based on heat radiation theory and optical scattering theories on rough surface, infrared radiation and scatter for background radiation from sea and target are calculated, respectively. Infrared simulation image for sky and sea background can be obtained eventually. It is significant for the studies of the sea-sky background Infrared radiation character and the algorithm of target identification. Key words ：infrared images simulation ；sea-sky background radiation ；rough surface ；optical scattering 引言 基于红外图像特征信息的目标识别、跟踪技术受到了广泛研究和应用。目标不是孤立存在的，目标所处背景的红外辐射特性对目标的识别和跟踪有巨大的影响，如何在复杂背景中检测出目标成为研究的重点[1-2]。因此，研究背景和目标的红外辐射特性，建立 背景辐射模型和仿真模型对于红外目标检测有着重 要的意义。韩玉阁中建立了地面背景红外辐射和目标 的辐射的理论模型[3]。李朝晖分析了地面背景的辐射 和散射特征[4]。本文同时考虑海面、天空背景辐射及 大气传输等各种背景因素，建立海面和目标的辐射及 散射计算模型，设计了海天背景中目标红外辐射仿真 系统。 系统集成了天背景辐射，太阳辐射，海面建模、 辐射计算，目标辐射、散射计算，大气传输衰减多种问题的计算模型 ，并生成红外仿真图像。其中，利 用大气辐射及传输软件Modtran 进行目标到探测器的 大气衰减、天空背景辐射及太阳辐射的计算；利用 JONSWAP 海面功率谱模型构建海面的几何模型；基于热辐射理论计算海面和目标的自身热辐射；利用粗糙面散射理论计算海面和目标对背景（含太阳）辐射的散射。 1 海天背景中辐射基本组成 探测器在海面上接收到的红外辐射主要包括天空背景辐射（包括太阳）、海面自身辐射及海面对背景辐射的散射、目标辐射（含对背景的辐射的散射），目标到探测器的大气衰减等几部分。在仿真系统中对各部分分别采用相应的计算模型。 1.1 背景辐射及大气传输 背景计算模型选用专门的大气传输计算软件包
VIRES Virtual Test Drive——复杂交通场景仿真工具
VIRES Virtual Test Drive——复杂交通场景仿 真工具 VIRES Virtual Test Drive (VTD?)为驾驶模拟应用提供了一整套工具链，包括： ?VTD可提供工具实现复杂道路建模、场景编辑、交通流仿真、声音模拟、仿真控制和图像生成等功能，且生成的文件格式符合相应的标准。 ?VTD为第三方组件提供了开放性接口，同时支持API将第三方模块作为VTD 的插件。 ?VTD应用于汽车、轨道交通、航空等多领域，其中汽车领域的客户有Audi，BMW等多家厂商
主要特征 ?从道路设计到仿真框架的完整工具链 ?模块化设计 ?开放性接口 ?使用开放的标准（OpenDRIVE，OpenCRG等） ?实时性 ?可拓展性 主要应用 ?高级驾驶员辅助系统（ADAS）评估 ?主动安全系统的软件在环（SIL）、驾驶员在环（DIL）、车辆在环（VIL）、硬件在环（HIL）等交通场景模拟 ?传感器模拟（雷达、红外、影像系统等） ?驾驶员（汽车、轨道交通等）训练模拟器 ?车辆新技术新功能展示体验 汽车领域主要客户群 ?OEMs ?零部件供应商 ?相关研究机构及高校
Road Designer ROD? ?交互式道路网络编辑 ?符合道路建设规则 ?可拓展的3D模型及纹理库?可创建道路“样板”数据库
v-TRAFFIC/v-SCENARIO ?交通/场景编辑、监控和仿真模块?按交通规则随机运行的交通状况?指定车辆运行状况 ?车辆行为用户触发/控制策略触发?行人干扰仿真模拟 v-IG ?高端实时视景生成器 ?实时影子、眩光 ?路面积水反光效果 ?高质量车身渲染 ?雨/雪/雾等天气渲染 ?红外模块 ?高质量大灯渲染及随动效果模拟?实时图像生成
第一章系统仿真的基本概念与方法
第一章控制系统及仿真概述 控制系统的计算机仿真是一门涉及到控制理论、计算数学与计算机技术的综合性新型学科。这门学科的产生及发展差不多是与计算机的发明及发展同步进行的。它包含控制系统分析、综合、设计、检验等多方面的计算机处理。计算机仿真基于计算机的高速而精确的运算，以实现各种功能。 第一节控制系统仿真的基本概念 1．系统： 系统是物质世界中相互制约又相互联系着的、以期实现某种目的的一个运动整体，这个整体叫做系统。 “系统”是一个很大的概念，通常研究的系统有工程系统和非工程系统。 工程系统有：电力拖动自动控制系统、机械系统、水力、冶金、化工、热力学系统等。 非工程系统：宇宙、自然界、人类社会、经济系统、交通系统、管理系统、生态系统、人口系统等。 2．模型： 模型是对所要研究的系统在某些特定方面的抽象。通过模型对原型系统进行研究，将具有更深刻、更集中的特点。 模型分为物理模型和数学模型两种。数学模型可分为机理模型、统计模型与混合模型。 3．系统仿真： 系统仿真，就是通过对系统模型的实验，研究一个存在的或设计中的系统。更多的情况是指以系统数学模型为基础，以计算机为工具对系统进行实验研究的一种方法。 要对系统进行研究，首先要建立系统的数学模型。对于一个简单的数学模型，可以采用分析法或数学解析法进行研究，但对于复杂的系统，则需要借助于仿真的方法来研究。 那么，什么是系统仿真呢？顾名思义，系统仿真就是模仿真实的事物，也就是用一个模型（包括物理模型和数学模型）来模仿真实的系统，对其进行实验研究。用物理模型来进行仿真一般称为物理仿真，它主要是应用几何相似及环境条件相似来进行。而由数学模型在计算机上进行实验研究的仿真一般则称为数字仿真。我们这里讲的是后一种仿真。 数字仿真是指把系统的数学模型转化为仿真模型，并编成程序在计算机上投入运行、实验的全过程。通常把在计算机上进行的仿真实验称为数字仿真，又称计算机仿真。
场景红外成像仿真原理和应用
第21卷 第1期计 算 机 仿 真2004年1月 文章编号:1006-9348(2004)01-0096-03 场景红外成像仿真原理和应用 姚涛,李一凡 (中科院沈阳自动化所,辽宁沈阳110016) 摘要:根据红外成像理论,分析了各种因素对红外辐射的影响,提出了红外图像计算机仿真的原理与方法,给出了红外辐射 的计算公式。介绍了一种红外图像的计算机软件,并给出了仿真结果。 关键词:红外辐射;红外图像;仿真 中图分类号:TP391.9 文献标识码:A 1 引言 红外制导系统根据不同背景下的目标红外辐射来跟踪目标,对红外制导系统进行性能评价,需进行大量试验。但是这种试验既费钱又费时,而且不能经历各种可能的应用场合,所以有必要通过计算机实现红外系统的在线实物仿真。其中如何生成一个准确逼真而且能够反映各种气象条件、各种红外电磁干扰的红外场景图像,是整个仿真系统的关键环节。与可见光图像的成像机理不一样,红外探测器通过接收场景的红外辐射(主要在3~5微米或者8~14微米波段的范围内)成像。影响红外成像的因素很多,包括大气辐射、环境辐射、大气对红外辐射的衰减等等,这些决定了红外图像的仿真的难度和复杂的计算度。 本文分析了红外成像的原理,研究了一般情况下的背景辐射,给出了辐射计算公式,结合SensorVision仿真软件介绍了红外场景的生成方法,并给出了仿真结果。 2 红外成像的仿真原理 自然界中的一切物体,只要它的温度高于绝对温度(-273 )就存在分子和原子无规则的运动,其表面就不断地辐射红外线。红外线是一种电磁波,它的波长范围为0.78~ 1000 m,实际物体的辐射度除依赖于温度和波长外,还与构成该物体的材料性质及表面状态等因素有关,其红外辐射可由基尔霍夫定律求得。 到达地面的太阳辐射是由太阳直接辐射和散射辐射两部分组成。太阳的大部分辐射落在光谱的可见光部分,在短波紫外线区急剧地下降,而在红外线区则下降得非常缓慢。太阳辐射经过大气层时,一部分被大气层中的水蒸气、二氧化碳和尘埃等物质吸收,导致低空大气层产生热辐射;一部分被云层中的尘埃、冰晶及微小水珠等反射和折射,形成散射辐射;而太阳辐射中的绝大部分是沿直线透过大气层到达地球表面,形成直接辐射。 在实际情况下,目标通常都是处在自然背景中,受到来自各个背景的红外辐射。如何有效地计算各种背景的红外辐射,成为准确计算目标温度场的关键。通常情况下,目标受到的背景辐射主要由太阳的直接辐射、地球反射的太阳辐射和地球自身的红外辐射三部分组成。这三部分是影响其红外成像特性的主要因素,对于某个物体p i,各种背景辐射可用以下方法求得: 1)太阳的直接照射 太阳的直接辐射加热是目标表面接收到的外部热源的最主要部分,它对目标的温度影响最大。由于太阳辐射强度是均匀的,记Q1为任一时刻目标p i接收到的太阳辐射,则可得到以下两点: a)对于高空目标(接近或外层空间) Q1=a i S0FnA i[1+0.33cos(360n/370)] 式中 a i为物体的吸收率;S0为太阳常数(一般取1353W/m2),为平均日地距离的大气层外与太阳光垂直的表面上的太阳辐射强度;Fn为物体的太阳辐射角系数;A i为物体的面积;n为一年中的天数.在春分,n=81。 b)对于低空和地面目标,需要考虑太阳光线透过大气的影响,在计算中,采用如下方法计算经过大气后的太阳辐射强度:I n=S0[1+0.33cos(360n/370)]p2 m 式中 m为大气质量,p2为大气透明度。 2)地球反射的太阳辐射 地球表面及大气对阳光的反射与地面的性质、云层的分布状态有关,且差别很大:高空目标和低空目标接收到的反射也明显不同。但均可用下列式子计算,记Q2为物体p i接收到的地球反射的太阳辐射.则 Q2=a i E I0F SE A i 式中 F SE为地球反射的辐射角系数; E为反射率,对于高空目标,可采用地球的平均反射率0.35;对低空目标,可只考虑地表的反射部分,对不同的地表应采用不同的反射率;I0对高空目标为S0,对低空目标为I n。 3)地球自身的红外辐射 地球的红外辐射来源于地球表面吸收的太阳辐射的那 收稿日期:2002-11-08
控制系统实时仿真解决方案.docx
dSpace控制系统实时仿真解决方案 c 利用MATLAB与Dspace开发平台，控制系统仿真平台的开发测试流程步骤如下： 被控对象的理论分析及数学描述 这是离线仿真的第一步，用线性或非线性方程建立控制系统数学模型，该方程应能用MATLAB的m-file格式或Simulink方框图方式表示，以便于用 MATLAB/Simulink进行动态分析。当部分被控对象难于用理论方法描述时，可以结合MATLAB的系统辨识工具箱和Simulink参数估计模型库来辅助进行系统建模。控制系统建模 当被控对象的模型搭建完毕之后，可以用MATLAB的控制系统工具箱等工具分析被控对象的响应特性，然后根据这些响应特性为其设计控制器。离线仿真与优化 模型建立之后，可以通过离线仿真查看控制系统的时域频域性能指标，通过对离线仿真结果的分析来优化控制系统仿真平台的算法或被控对象的模型，使系统的输出特性尽可能的好。当这一步完成之后，就要将离线仿真过渡到实时仿真了。 用真实的硬件接口关系代替Simulink中的逻辑联接关系 由于实时仿真中需要与硬件通讯，所以需要在Simulink方框图中，从RTI库用拖放指令指定实时测试所需的I/O(A/D转换器，增量编码器接口等)，并对I/O参数(如A/D电压范围等)进行设置。自动代码生成与下载 这是从离线仿真到实时仿真的关键，当用户用传统的方法进行开发的时候，从控制算法到代码实现需要手工编程，这一步会耗去很长时间，但当用户采用 MATLAB+dSPACE这一整体解决方案时，只需用鼠标选择RTW Build，就可以自动完成目标系统的实时C代码生成、编译、连接和下载。即使是复杂的大型控制系统该过程一般也只需几分钟左右。实验过程的全程自动化管理 用ControlDesk试验工具软件包与实时仿真系统进行交互操作，如调整参数，显示系统的状态，跟踪过程响应曲线等。通过实时测试可以确定系统的一些重要特性。与MATLAB结合进行参数优化 如果需要，利用MLIB/MTRACE从实时闭环系统获得数据，并将该数据回传给用于建模和设计的软件环境(如：MATLAB)，由MATLAB根据一定的算法计算下一步控制参数并通过MLIB/MTRACE将参数送给实时系统，实现参数的自动寻优过程。循环
卫星红外图像序列仿真技术的研究与实现
卫星红外图像序列仿真技术的研究与实现 杨政军1赵龙1李志军2 （1 长沙国防科技大学计算机学院 410073；2 长沙国防科技大学电子科学与工程学院 410073） 摘要：为了降低实际获取卫星红外图像序列所需的代价，针对探测器的特点，提出一种结合星空背景仿真卫星红外图像的方法。该方法采用红外图像仿真技术建立了卫星和星空背景的几何模型、运动模型和红外辐射模型，并生成了与星空背景结合的卫星红外图像序列。结果表明，仿真生成的卫星红外图像序列效果逼真，为目标检测、跟踪算法研究及评估提供了实验验证的仿真环境。 关键词：红外图像仿真；卫星红外图像序列 Study and Implementation of Infrared Images Simulation Technology of a Satellite Yang Zhengjun1 Zhao Long1 Li Zhijun2 （1 School of Computer, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China; 2 School of Electrical Science and Engineering, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China） Abstract：According to the characteristics of detectors, we propose a solution which simulates the infrared images of a satellite in the star sky to cut the cost of getting the infrared images. We establish the 3D models, motion models and infrared radiation models of the satellite and stars. At the same time, the infrared images of a satellite combined with the star sky are generated. Simulation results illustrate that our method which supplies a simulation condition is suitable to the study of targets detection and targets track. Keywords：Infrared Images Simulation Technology; Infrared Images of a Satellite 1 引言 在目标检测、跟踪等算法研究中，需要通过探测器列阵面接收的目标辐射或反射能量形成红外图像信号，这些信号经过预处理和目标提取等环节后最终以红外图像序列的形式输入到控制系统中。如果直接通过实验来获得太空场景中天体的真实红外图像序列，虽然符合实际情况，但需要耗费巨大的人力、财力和物力。 红外图像仿真是通过建立空间物体的几何模型、运动模型以及红外辐射模型，以计算机仿真生成目标的近似二值图像序列的一种技术。采用这一技术可以对复杂多样的红外仿真目标及其环境任意地进行重复试验，且所需的代价小、所受的客观制约少。 本文针对探测器的特点，以星空背景中的典型卫星为目标，建立了卫星和星空背景的几何模型、运动模型和红外辐射模型，并生成了与星空背景结合的卫星红外图像序列。 本文的结构如下：第二节介绍了国内外红外场景仿真相关研究的进展情况；第三节采用红外图像仿真技术对卫星和星空背景分别建模，最终建立了其合成模型；第四节根据第三节的模型生成了以星空为背景的卫星红外图像序列，并对此结果进行了分析；第五节总结全文，并对在红外图像仿真过程中还需解决的问题进行了展望。
运算放大器参数的基本仿真方法示例(2nd edition)
运算放大器参数的基本仿真方法示例（2nd edition） 刘泰源，LTC1733 GROUP ROOM 237，SOC DESIGN CENTRE 目的：仿真一个两级的运放，熟悉模拟电路仿真软件的使用。 采用软件：workview ,hspice 2005.03 工艺库的说明：采用韩国MagnaChip 0.5umCMOS工艺库 对所采用电路描述：首先在workview中生成一个两级的运算放大器，并导出网表，第一级是差分的输入放大器，其作用是放大差模信号，抑制共模信号，第二级是一个共源放大器，提供更大的增益。在第一级里，m1、m2为差动输入管，m5提供由基准电压产生的偏置电流，m3、m4两管是一对电流镜，保证m3,m4两管为两个输入端提供相等的电流。第二级m8是负载管，m7是倒相器的输入管。 主要仿真的运算放大器特性： 增益，增益带宽，建立时间，摆率，ICMR，CMRR，PSRR，输出摆幅，失调电压 运放电路结构图： 图1运放电路
静态工作点的调节在整个模拟电路的设计中是非常重要的，因为不同功能的模块对器件的工作状态有不同的要求，在电路设计初期确定下的管子的工作状态就在这个阶段与以实现。实现的语句在hspice里面是.op语句。这个语句会在仿真生成的.lis文件里面形成一个关于管子工作状态的理解，查找.lis文件中的region关键字，就能找到各个管子工作点的列表。 静态工作点的调节： 采用的方法，先设计第一级的的工作点，再设计第二级的工作点。 第一级工作点设计要求五个管子都工作在饱和区，并且保证电路的对称，在vcc，in1,in2和bias上要加上适当的偏置电压。我设定的bias为 1.5v，in1=in2=2.5v，这个时候要注意调节各管子的宽长比使管子达到饱和，如果m3,m4是线形区，则应该调节减小m3,m4的宽长比，同时通过增加m5的宽长比增大偏置电流，如果m5处于线形区，则应该采取与上面所说的相反的方法，如果输入管处于线形区，要考虑输入的偏置电压是否合适，同时折中上面的调节方法。 在调整第一级进入管子都饱和后，加上第二级一起调整，目的是使两级的管子都进入饱和区，这里遇到的一个问题，就是第二级的两个管子很难同时到达饱和区，发现问题在于m3,m4管的vds太小，使第二级的m7管只能在线形区，减小m3,m4的宽长比和调节m5的偏置电流后，可以使两管都饱和。 在整个过程中，都需要保持偏置管和电流镜对管的对称性。 NOTE：（上述调节过程仅是一个参考，实际电路中BIAS电流不可能这么精确，所以，在实际情况中，调试电路的中的偏置电压更多的由实际偏置电路提供。） 1．开环增益： 1）输入差模信号，调节使各晶体管的工作点都处在饱和区，在输入端in1加入交流信号，in2加上偏置信号。 2）输入激励： vcc vcc 0 5 vbias bias 0 1.2 vin1 in1 0 2.5 vin2 in2 0 2.5 ac 1
仿真方法
仿真方法 仿真方法是一种求解问题的方法。它可以运用各种模型和技术，对实际问题进行建模，通过模型采用人工试验的手段，来理解需要解决的实际问题。通过仿真，可以评价各种替代方案，证实哪些措施对解决实际问题有效。 仿真方法的一个突出优点是能够解决用解析方法难以解决的十分复杂的问题。有些问题不仅难以求解，甚至难以建立数学模型，当然也就无法得到分析解。仿真可以用于动态过程。可以通过反复试验(Trial－and－error)求优。与实体试验相比，仿真的费用是比较低的，而且可以在较短的时间内得到结果。 仿真方法是建立系统的数学模型并将它转换为适合在计算机上编程的 仿真模型，然后对模型进行仿真试验的方法。由于连续系统和离散事件系统的数学模型有很大差别，所以仿真方法基本上分为两大类：连续系统仿真方法和离散事件系统仿真方法。 连续系统的数学模型一般是用微分方程来描述的，模型中的变量随时间连续变化。根据仿真时所采用的计算机不同，可分为模拟仿真法、数字仿真法和混合仿真法三类。①模拟仿真法：采用模拟计算机对连续系统进行仿真的方法，主要包括建立模拟电路图，确定仿真的幅度比例尺和时间比例尺，并根据这些比例尺修改仿真模型中的参数。②数字仿真法：采用数字计算机对连续系统进行仿真的方法，主要是将连续系统的数学模型转换为适合在数字计算机上处理的递推计算形式。③混合仿真法：采用混合计算机对连续系统进行仿真的方法，还包括采用混合模拟计算机的仿真方法。除上述仿真方法的内容外，还需要解决仿真任务的分配、采样周期的选择和误差的补偿等特殊问题。 离散事件系统仿真方法 离散事件系统的状态只在离散时刻发生变化，通常用“离散事件”这一术语来表示这样的变化。离散事件系统中的实体依其在系统中存在的时间特性可分为临时实体（或称顾客）和永久实体（或称服务台）。临时实体的到达和永久实体为临时实体服务完毕，都构成离散事件。描述这类系统的数学模型一般不是一组数学表达式，而是一幅表示数量关系和逻辑关系的流程图，可分为三部分：到达模型，服务模型和排队模型。前两者一般用一组不同概率分布的随机数来描述，而包括排队模型在内的系统活动则由一个运行程序来描述。对这类系统，主要使用数字计算机进行仿真。仿真方法解决的问题是：产生不同概率分布的随机数和设计描述系统活动的程序。
数学物理方法仿真
仿真实验 第一部分：计算机仿真在复变函数中的应用 仿真实验1： 绘出对数函数Ln z 的图形. 【Matlab 源程序】 z=cplxgrid(20); w=log(z); for k=0:3 w=w+i*2*pi; surf(real(z),imag(z),imag(w),real(w)); hold on title('Lnz') end view(-75,30) 仿真实验2：若 (1,2,,)k z k n =???对应为10n z -=的根，其中2n ≥且取整数.试用计算机 仿真编程验证下列数学恒等式 1 1() 1 0, () n n k k m m m k z z ==≠=-∑ ∏ 成立. 【Matlab 源程序】 n=round(1000*random('beta',1,1))+1 % n=input('please enter n=') su=1; sum=0; for s=1:n N(s)=exp(i*2*s*pi/n); end for k=1:n for s=1:n if s~=k su=1/(N(k)-N(s))*su; end end sum=sum+su; su=1; end sum %仿真验证结果为：n =735 sum =2.2335e-016 -5.1707e-016i 仿真实验3： 对于复变函数sin ()z f z z = ，用Mtlab 仿真计算极限0lim ()z f z →，1lim () z i f z →+. 【Matlab 源程序】 clear syms z f=sin(z)/z; limit(f,z,0) %仿真结果为ans=1 limit(f,z,1+i) %仿真结果为
建模与仿真的方法
建模 建立概念关系、数学或计算机模型的过程,又称模型化，就是为了理解事物而对事物做出的一种抽象，是对事物的一种描述系统的因果关系或相互关系的过程都属于建模，所以实现这一过程的手段和方法也是多种多样的。 仿真 利用模型复现实际系统中发生的本质过程，并通过对系统模型的实验来研究存在的或设计中的系统，又称模拟。即模型随时间变化的实现方法。这里所指的模型包括物理的和数学的，静态的和动态的，连续的和离散的各种模型。广义而言, 仿真是采用建模和物理的方法对客观事物进行抽象、映射、描述和复现。 建模与仿真的方法： 1时间序列预测法 时间序列预测法就是通过编制和分析时间序列，根据时间序列所反映出来的发展过程、方向和趋势，进行类推或延伸，借以预测下一段时间或以后若干年内可能达到的水平。其内容包括：收集与整理某种社会现象的历史资料；对这些资料进行检查鉴别，排成数列；分析时间数列，从中寻找该社会现象随时间变化而变化的规律，得出一定的模式；以此模式去预测该社会现象将来的情况。
2定性仿真方法 基于建立模型框架，对于参数采取定性处理（从一定性的约束集和一个初始状态出发预测系统未来行为）的方法. 3归纳推理方法 基于黑箱概念，假设对系统结构一无所知，只从系统的行为一级进行建模与仿真，根据系统观测数据，生成系统定性行为模型，用于预测系统行为. 4系统动力学方法 基于信息反馈及系统稳定性的概念，认为物理系统中的动力学性质及反馈控制过程在复杂系统中同样存在。系统动力学仿真的主要目的是研究系统的变化趋势，而不注重数据的精确性。 5频域建模方法 频域建模方法就是从s域的传递函数G(s)，根据相似原理得到与它匹配的z域传递函数G(z)，从而导出其差分模型。 6图解建模 图解建模法是一种采用点和线组成的、用以描述系统的图形或称图的建模方法。图模型属于结构模型，可以用于描述自然界和人类社会中的大量事物和事物之间的关系。在建模中采用图论作为工具。按图的性质进行分析，为研究各种系统特别是复杂系统提供了一种有效的方法。 7灰色理论法 它是一门研究信息部分清楚、部分不清楚并带有不确定性现
s7-200仿真使用方法
使用方法： 1.本软件无需安装，解压缩后双击S7_200.exe即可使用； 2.仿真前先用STEP 7 - MicroWIN编写程序，编写完成后在菜单栏“文件”里点击“导出”，弹出一个“导出程序块”的对话框，选择存储路径，填写文件名，保存类型的扩展名为awl，之后点保存； 3.打开仿真软件，输入密码“6596”，双击PLC面板选择CPU型号，点击菜单栏的“程序”，点“装载程序”，在弹出的对话框中选择要装载的程序部分和STEP 7 - MicroWIN的版本号，一般情况下选“全部”就行了，之后“确定”，找到awl文件的路径“打开”导出的程序，在弹出的对话框点击“确定”，再点那个绿色的三角运行按钮让PLC进入运行状态，点击下面那一排输入的小开关给PLC 输入信号就可以进行仿真了。 使用教程： 本教程中介绍的是juan luis villanueva设计的英文版S7-200 PLC 仿真软件（V2.0），原版为西班牙语。关于本软件的详细介绍，可以参考 https://www.360docs.net/doc/d916926244.html,/canalPLC。 该仿真软件可以仿真大量的S7-200指令（支持常用的位触点指令、定时器指令、计数器指令、比较指令、逻辑运算指令和大部分的数学运算指令等，但部分指令如顺序控制指令、循环指令、高速计数器指令和通讯指令等尚无法支持，仿真软件支持的仿真指令可参考 https://www.360docs.net/doc/d916926244.html,/canalPLC/interest.htm）。仿真程序提供了数字信号输入开关、两个模拟电位器和LED输出显示，仿真程序同时还支持对TD-200文本显示器的仿真，在实验条件尚不具备的情况下，完全可以作为学习S7-200的一个辅助工具。 仿真软件界面介绍：
仿真方法的介绍与对比
现代工程控制理论实验报告 学生姓名：任课老师： 学号：班级：
实验六：仿真方法的介绍与对比 一、实验内容及目的 实验内容：选用五种仿真方法对以下系统进行仿真，比较仿真精度和仿真时间的不同。 前四种仿真方法为：欧拉法、局部离散法、梯形法、龙格—库塔法，之后利用整体离散法作为衡量标准。 实验目的：1.分析比较各种仿真方法的特点以便将来能够选择最符合要求的仿真手段。 2. 练习使用多种仿真方法，提高仿真程序的书写能力。 二、实验内容及仿真结果 方法一：欧拉法 （1）仿真原理及程序： ○1首先将系统方框图化成积分图，求出系统的空间状态方程。 积分图如下：
1ki ? 2ki ? ? ? ? ? ? 1x 2x 3 x 4x 5 x 6 x x 8 x 从积分图中可以得到系统的状态空间方程。 =ｘＡｘ＋ＢＲ，其中 之后利用欧拉公式： 11(*)k k k k x x x dt x I dt A x BdtR ++-= =++ 1k k x x x dt +-=，得1*k k x x x dt +=+。 将状态空间方程代入可得：1(*)k k x I dt A x BdtR +=++ 通过循环、迭代可以得到每次的X k+1，对应的程序如下： 而系统最终的输出y=x(8)，因此记录下每次循环得到的x(8)，作为系统的输出。
（2）仿真结果： 系统的输出曲线如下： 方法二：局部离散法 （1）仿真原理及部分语句 局部离散法的思想是利用积分图将高阶系统转化为一阶系统， 之后对每一个一阶环节利用离散法求其递推关系。 该系统的一阶环节有两类，积分控制器中的积分环节和一阶惯 性环节。 对于积分环节应用离散相似法的公式(1)()()m x k x k u k φφ+=+，可 以得到递推关系式为：(1)()**()x k x k ki dt u k +=+。 对于一阶惯性环节 1k Ts +，通过离散相似法得到的递推关系式为：(1)()(1)()dt dt T T x k e x k k e x k --+=+- 。 局部离散相似法仿真程序的主要语句如下：
射频功放仿真基本方法
功率器件仿真基本方法 对于微波大功率有源器件来说，其输入输出阻抗是一个关键的参数，且不易测量。而在设计中，没有这些参数，设计将无从下手。目前微波大功率的有源器件大多采用金属氧化物半导体场效应晶体管(LDMOSFET-Lateral Diffused metallic oxide semiconductor field effect transistor)，因此本文以LDMOS功率管的仿真为例探讨微波有源器件仿真。 由于大家所公认的大功率器件仿真的难度，特别是在器件模型建立方面的难度，使得这一工作较其他电路如小信号电路仿真做的晚，且精度也较小信号电路低。目前公司内部在这方面所作的工作也相对较少。 随着技术的发展，目前的很多仿真软件已经做的很完善，如ADS，它可以提供各种数字和模拟系统及电路的仿真平台，用户的主要任务就是给目标器件建模和搭建电路。而目前我们使用的主流LDMOS器件即Motorola的大部分器件均提供ADS仿真的模型，我们只要直接使用，这给我们的仿真工作带来了极大的方便，极大的减小了工作量，并提高了准确度。 本文主要探讨使用ADS2002仿真计算大功率LDMOS器件的工作点、输入输出阻抗及其对应的线性指标、电流、增益等电参数。 1LDMOS器件模型 首先我们了解一下Motorola的LDMOS器件库的情况。图1.1是其在原理图中的符号。 图1.1 Motorola LDMOS器件模型
它的器件分为两类：单管(MRF_MET_MODEL & MRF_ROOT_MODEL)和对管(MRF_MET_PP_MODEL & MRF_ROOT_PP_MODEL)。从上面的名称我们可以看出，每一个管子有两个模型，即MET模型和ROOT模型。 MET LDMOS 模型(Moto Electro Thermal Model)是一个经验大信号模型，它可以精确的描述在任意的偏置点和环境温度下的电流电压特性。其大信号和小信号模型分别如图1.2和图1.3所示[1]。ROOT模型是一种基于HP Root FET Model generator产生的数据库模型，该模型生成器根据小信号的S参数和测量得到的直流数据生成大信号模型。ROOT模型给出的器件特性是偏置点、频率和功率电平的函数。该模型适用于已经有测量数据但是物理的或经验的模型还没有建立的器件的仿真[2]。 图1.2大信号等效电路MET LDMOS 模型
基于某仿真地优化方法综述
基于仿真的优化方法综述 作者：李东汪定伟 1 引言 人们对复杂事物和复杂系统建立数学模型并进行求解的能力是有限的，目标函数和约束条件往往不能以明确的函数关系表达，或因函数带有随机参、变量，导致基于数学模型的优化方法在应用于实际生产时，有其局限性甚至不适用。基于仿真的优化(Simulation Based Optimization，SBO)方法正是在这样的背景下发展起来的。 随着优化问题越来越复杂，对优化对象的评价只能通过仿真获得的统计指标来实现。这时，SBO是复杂优化问题的惟一选择。近年来，SBO已成为国际上最热的研究方向。 虽然SBO已经在很多领域得到了应用，但是当前对于SBO的理论研究并不完善，算法仍在不断探索和改进中，新的研究成果不断出现。 2 SBO的研究概况及分类 综观最优化的发展过程，大约经过了以下几个阶段： ①1940～1970年数学规划阶段一目标和约束是解析函数。②1970-2000年智能优化阶段一目标和约束放宽为含有判断逻辑的计算机程序。③2000年一未来基于仿真的优化(SBO)阶段一用大量仿真的统计数据来进行性能评价。 有些学者对SBO做了一些综述工作。Andradottir从连续事件和离散事件两个方面，对SBO 技术作了总结；Azadivar从单目标优化和多目标优化的角度对SBO方法作了论述；在国内，杨湘龙等认为SBO是非枚举地从可能值中找到最佳输入变量值，使得输出结果为最优或满意解的过程。王凌等按照优化方法的不同，对SBO及其改进和应用作了综述。 随着对SBO方法研究的深入，SBO在复杂工程系统的设计优化、供应链和物流系统、制造系统及社会经济系统等领域得到了应用。总结当前的研究和应用情况，可以看出，基于仿真的优化是仿真方法和优化方法的结合，是借助仿真手段实现系统的优化的一种优化方法。