系统建模与仿真-第二次实验报告
生产系统建模与仿真实验报告
一、实验名称Witness仿真软件认识（一）——排队系统二、实验目的1、认识熟悉软件；2、掌握排队系统仿真，了解排队系统的设计；3、熟悉系统元素Part、Machine、Buffer、Variable、Timeseries的用法；4、深入研究系统Part的用法；5、研究不同的顾客服务时间和顾客的到达特性对仿真结果的影响。
三、实验设备仪器及材料计算机、Witness仿真软件四、实验内容单服务台排队系统仿真（M/M/1）五、实验原理1、排队系统是离散事件系统中典型的问题。
排队系统的要素是顾客和服务台。
“顾客”一词可以是人、机器、飞机、零件和信息等任何一个到达系统并需要服务的实体。
“服务台”指售货员、出纳柜台、机器、生产线、防空系统和通讯设备等提供顾客所需服务的一切实体。
影响排队系统的主要因素有：到达模式、服务模式、服务台数、系统容量和排队规则。
2、排队系统指标：服务台利用率：ρ=λ/μ平均对长：L=ρ*ρ/(1-ρ)系统中平均顾客数：L=ρ/(1-ρ) 顾客停留时间:W=L/λ=1/(μ-λ) 平均等待时间：WQ=λ/[μ*(μ-λ)]六、实验过程及步骤1、元素定义（Define）本排队系统共有6个元素，具体定义如下表：仿真模型图2、元素可视化（Display）设置（1）、Part元素可视化设置：在元素选择窗口guke元素，鼠标右键点击Display，跳出Display对话框，设置其Text为“顾客”，Icon选择图片。
（2）、Buffer元素可视化设置：在元素选择窗口paidui元素，鼠标右键点击Display，跳出Display对话框，设置其Text为“排队队列”，Icon选择图片，Rectangle 和PartQueue。
（3）、Machine 元素可视化设置：在元素选择窗口fuwuyuan元素，鼠标右键点击Display，跳出Display对话框，设置其Text为“服务员”，Icon选择图片，PartQueue。
生产系统建模与及仿真实验报告
生产系统建模与及仿真实验报告实验一Witness仿真软件认识一、实验目的1、学习、掌握Witness仿真软件的主要功能与使用方法；2、学习生产系统的建模与仿真方法。
二、实验内容学习、掌握Witness仿真软件的主要功能与使用方法三、实验报告要求1、写出实验目的:2、写出简要实验步骤；四、主要仪器、设备1、计算机（满足Witness仿真软件的配置要求）2、Witness工业物流仿真软件。
五、实验计划与安排计划学时4学时六、实验方法及步骤实验目的：1、对Witness的简单操作进行了解、熟悉，能够做到基本的操作，并能够进行简单的基础建模。
2、进一步了解Witness的建模与仿真过程。
实验步骤：Witness仿真软件是由英国lanner公司推出的功能强大的仿真软件系统。
它可以用于离散事件系统的仿真，同时又可以用于连续流体（如液压、化工、水力）系统的仿真。
目前已成功运用于国际数千家知名企业的解决方案项目，有机场设施布局优化、机场物流规划、电气公司的流程改善、化学公司的供应链物流系统规划、工厂布局优化和分销物流系统规划等。
◆Witness的安装与启动：➢安装环境：推荐P4 1.5G以上、内存512MB及以上、独立显卡64M以上显存，Windows98、Windows2000、Windows NT以及Windows XP的操作系统支持。
➢安装步骤：⑴将Witness2004系统光盘放入CD-ROM中，启动安装程序；⑵选择语言（English）；⑶选择Manufacturing或Service；⑷选择授权方式（如加密狗方式）。
➢启动：按一般程序启动方式就可启动Witness2004，启动过程中需要输入许可证号。
◆Witness2004的用户界面：➢系统主界面：正常启动Witness系统后，进入的主界面如下图所示：主界面中的标题栏、菜单栏、工具栏状态栏等的基本操作与一般可视化界面操作大体上一致。
这里重点提示元素选择窗口、用户元素窗口以及系统布局区。
系统建模与仿真实验报告
实验1 Witness仿真软件认识一、实验目的熟悉Witness 的启动；熟悉Witness2006用户界面；熟悉Witness 建模元素；熟悉Witness 建模与仿真过程。
二、实验内容1、运行witness软件，了解软件界面及组成；2、以一个简单流水线实例进行操作。
小部件（widget）要经过称重、冲洗、加工和检测等操作。
执行完每一步操作后小部件通过充当运输工具和缓存器的传送带（conveyer）传送至下一个操作单元。
小部件在经过最后一道工序“检测”以后，脱离本模型系统。
三、实验步骤仿真实例操作:模型元素说明：widget 为加工的小部件名称；weigh、wash、produce、inspect 为四种加工机器，每种机器只有一台；C1、C2、C3 为三条输送链；ship 是系统提供的特殊区域，表示本仿真系统之外的某个地方；操作步骤：1：将所需元素布置在界面：2：更改各元素名称：如;3:编辑各个元素的输入输出规则：4: 运行一周（5 天*8 小时*60 分钟=2400 分钟），得到统计结果。
5:仿真结果及分析：Widget：各机器工作状态统计表：分析：第一台机器效率最高位100%，第二台机器效率次之为79%，第三台和第四台机器效率低下，且空闲时间较多，可考虑加快传送带C2、C3的传送速度以及提高第二台机器的工作效率，以此来提高第三台和第四台机器的工作效率。
6：实验小结：通过本次实验，我对Witness的操作界面及基本操作有了一个初步的掌握，同学会了对于一个简单的流水线生产线进行建模仿真，总体而言，实验非常成功。
实验2 单品种流水线生产计划设计一、实验目的1.理解系统元素route的用法。
2.了解优化器optimization的用法。
3.了解单品种流水线生产计划的设计。
4.找出高生产效率、低临时库存的方案。
二、实验内容某一个车间有5台不同机器，加工一种产品。
该种产品都要求完成7道工序，而每道工序必须在指定的机器上按照事先规定好的工艺顺序进行。
MATLAB Simulink系统建模与仿真 实验报告
MATLAB/Simulink 电力系统建模与仿真实验报告姓名：******专业：电气工程及其自动化班级：*******************学号：*******************实验一无穷大功率电源供电系统三相短路仿真1.1 无穷大功率电源供电系统仿真模型构建运行MATLAB软件，点击Simulink模型构建，根据电路原理图，添加下列模块：（1）无穷大功率电源模块（Three-phase source）（2）三相并联RLC负荷模块（Three-Phase Parallel RLC Load）（3）三相串联RLC支路模块（Three-Phase Series RLC Branch）（4）三相双绕组变压器模块（Three-Phase Transformer (Two Windings)）（5）三相电压电流测量模块（Three-Phase V-I Measurement）（6）三相故障设置模块（Three-Phase Fault）（7）示波器模块（Scope）（8）电力系统图形用户界面（Powergui）按电路原理图连接线路得到仿真图如下：1.2 无穷大功率电源供电系统仿真参数设置1.2.1 电源模块设置三相电压110kV，相角0°，频率50Hz，接线方式为中性点接地的Y形接法，电源电阻0.00529Ω，电源电感0.000140H，参数设置如下图：1.2.2 变压器模块变压器模块参数采用标幺值设置，功率20MVA，频率50Hz，一次测采用Y型连接，一次测电压110kV，二次侧采用Y型连接，二次侧电压11kV，经过标幺值折算后的绕组电阻为0.0033，绕组漏感为0.052，励磁电阻为909.09，励磁电感为106.3，参数设置如下图：1.2.3 输电线路模块根据给定参数计算输电线路参数为：电阻8.5Ω，电感0.064L，参数设置如下图：1.2.4 三相电压电流测量模块此模块将在变压器低压侧测量得到的电压、电流信号转变成Simulink信号，相当于电压、电流互感器的作用，勾选“使用标签（Use a label）”以便于示波器观察波形，设置电压标签“Vabc”，电流标签“Iabc”，参数设置如下图：1.2.5 故障设置模块勾选故障相A、B、C，设置短路电阻0.00001Ω，设置0.02s—0.2s发生短路故障，参数设置如下图：1.2.6 示波器模块为了得到仿真结果准确数值，可将示波器模块的“Data History”栏设置为下图所示：1.3 无穷大功率电源供电系统仿真结果及分析得到以上的电力系统参数后，可以首先计算出在变压器低压母线发生三相短路故障时短路电流周期分量幅值和冲击电流的大小，短路电流周期分量的幅值为Im=10.63kA，时间常数Ta=0.0211s，则短路冲击电流为Iim=17.3kA。
系统建模与仿真实验报告extendsim
系统建模与仿真实验报告院系：管理科学与工程学院专业：质量与可靠性工程班级：1005104学号：100510432姓名：谢纪伟实验目录一.问题描述.二.系统数据.三. 建立过程的简单流程图.四.模型实体设计.五. 建立模型.六.运行模型.七.实验改进.八.结果分析.实验报告一.问题描述.电路板生产商要引入一个新产品，需要适当扩大现有生产线的产能，因此对现有生产线进行研究，经提前分析，发现生产过程存在瓶颈，现在对此生产线进行建模，并通过用extendsim建立的模型所得到的数据对现有生产线进行分析，并通过分析得到解决问题的办法。
二.系统数据.1.根据确定的时间表，5种型号电路板按照固定批量送入生产线中，时间表每隔120min重复一次，如下表所示：电路板种类在...min进入批量电路板种类在...min进入批量1 0 20 5 80 252 20 30 1 120 203 40 25 2 140 304 60 30 ………………进料时间表2.第一步操作是通过一台清洁工作站，每一个电路板需要至少36s，至多54s 的时间，一般情况需要48s。
3.清洁后的电路板装入自动插件机中，这台机器最多能同是处理6个电路板，每个板耗时5min。
4.当完成大部分标准插件的工作，电路板被置于一个10m的传送带上，通过波峰焊接机。
传送带上能放下30个电路板，每分钟移动1米。
5.此外，有三个工作站，用来插件机无法完成的非标准元件。
这个操作的耗时量根据板的种类而不同，如下表：电路板种类处理时间（min）电路板种类处理时间（min）1 2.5 4 3.02 2.0 5 2.03 2.5非标准元件的处理时间6.最后一步是高温加速老化试验，在这个过程中，电路板被组合成24个一组，放入烤箱中，循环通电20min。
三.建立过程的简单流程图电路板清洁自动插件波峰焊非标准插件非标准插件非标准插件高温老化离开四.模型实体设计.模拟电路板到达模拟缓冲器模拟插件机模拟convey item模拟非标准插件机三个物体汇合在一个通道将24个电路板组成一个批量对成批的电路板进行高温老化将成批的电路板还原成单独的电路板将加工后的电路板输出五.建立模型.1.定义全局单位时间.搭建模型从选择合适的全局时间单位开始。
《工程系统建模》实验报告
《工程系统建模与仿真》实验报告姓名XXXXXXX学号XXXXXXX班级XXXXXXX专业XXXXXXX报告提交日期XXXXXXX实验一 扭摆法测定物体的转动惯量一、 实验名称扭摆法测定物体的转动惯量二、 同组成员学号 姓名 XXXXXX XXX XXXXXX XXX XXXXXX XXX XXXXXX XXX XXXXXX XXX XXXXXX XXX XXXXXX XXX XXXXXX XXX XXXXXX XXX三、 实验器材1) 转动惯量测试仪 2) 数字式电子台秤 3) 游标卡尺4) 扭摆及几种有规则的待测转动惯量的物体：金属载物圆盘、塑料圆柱体、木球、验证转动惯量平行轴定理用的金属细杆，杆上有两块可以自由移动的金属滑块。
四、 实验原理转动惯量的测量，一般都是使刚体以一定形式运动，通过表征这种运动特征的物理量与转动惯量的关系，进行转换测量。
本实验使物体作扭转摆动，由于摆动周期及其它参数的测定计算出物体的转动惯量。
扭摆的构造如图 1-1所示，在垂直轴1上装有一根薄片状的螺旋弹簧2，用以产生恢复力矩。
在轴的上方可以装上各种待测物体。
垂直轴与支座间装有轴承，以降低摩擦力矩。
3为水平仪，用来调整系统平衡。
将物体在水平面内转过一定角度θ后，在弹簧的恢复力矩作用下物体就开始绕垂直轴作周期往返扭转运动。
根据虎克定律，弹簧受扭转而产生的恢复力矩M 与所转过的角度θ成正比，即：M=-Kθ (1) 上式中，K 为弹簧的扭转常数。
由转动定律M ＝Iβ得：β=M /I (2) 令ω2=K /I ，忽略轴承的摩擦阻力矩，由式(1)、(2)得：222d Kdt Iθβθωθ==-=-图 1-1上述方程表示扭摆运动具有角简谐振动的特性，角加速度与角位移成正比，且方向相反。
此方程的解为：θ=Acos (ωt +ϕ)。
式中，A 为谐振动的角振幅，φ为初相位角，ω为角速度，此谐振动的周期为：22T π== (3) 由式（3）可知，只要实验测得物体扭摆的摆动周期，并在I 和K 中任何一个量已知时即可计算出另一个量。
系统建模与仿真仿真作业结果
Simulink 仿真根据以上的分析论证，将已求得的个函数参数带入动态结构图中，初步得到图3动态结构图图3根据理论得到的各参数设计后可得到理论设计条件下输出转速曲线图4可以清楚地看出，输出转速有很大的超调最大可达84.1%,调整时长为2.65s 之久，这是我们所不能接受的速度调节器的设计参数与实际调试结果相差比较大，使系统对负载扰动引起的动态速降（升）缺乏有效的抑制能力，存在起动和制动过程中超调量大，突加（减）负载时，动态速降（升）大等缺点。
所以，我们对ACR和ASR的参数进行整定，特别是速度控制器的参数。
我+ 1们就对其作出了适当的调整，将速度控制器的传递函数改成，将电流调节器的传递函数改为当然，这是需要时间和经验的。
校正后的动态结构图如图5所示校正后的输出转速曲线如图6所示|Time cffeel 0图六电流环跟随性能仿真实验如上文所述：电流环的作用就是保持电枢电流在动态过程中不超过允许值，在突加控制作用时不希望有超调，或者超调量越小越好。
这就需要我们对电流环的跟随性能加以分析。
将电流环从系统中分离出来（将电枢电压对电流环影响看成是扰动）。
电流环模型如图7所示：Transfer Fcn1图7通过如下命令可以得到电流环的bode图和nyquist图以及电流环的单位阶跃响应。
[nu m,de n]=li nm od('curre nt_loop')sys=tf( nu m,de n)figure(1)margi n(sys)[mag,phase,w]=bode(sys);[gm,pm,wcg,wcp]=margi n( mag,phase,w)Figure(2)Nyquist(sys)Figure©)Step(sys)我们还可以得到以下的数据gm = 4.2925 pm =47.7281 wcg = 345.3056cp = 164.6317剪切频率3 c=164.6317rad/s；相角相对裕度S = 47.7281 °; -n穿越频率3g=345.3056rad/s 幅值相对裕度Lh=20lg (4.2925) =12.65dB27t 01 上2 」 J A 10 10 10 10 10 F 怛OuerKV HQd^k 图8电流环的bode 图图10电流环的单位阶跃响应⑥s co«3 ■….呂畫rl u 丄图9电流环的nyquist 图0D O H Di 心4甬mGm - 12 7d0 欄 ratfs) Rm _ 47 5 de 。
动态系统建模实验报告
动态系统建模实验报告
一、实验目的
本次实验旨在通过动态系统建模，探究系统内部的运行规律及其变化关系，从而对系统进行深入分析和优化。
二、实验过程
1. 系统建模：根据实际系统的情况，确定系统的输入、输出、内部因素及其关系，建立相应的数学模型。
2. 数据采集：利用实验仪器对系统输入、输出数据进行采集，获取系统在不同时间点的状态值。
3. 模型求解：根据建立的数学模型，利用适当的计算方法对系统进行求解，得到系统运行的动态过程和规律。
4. 结果分析：对求解结果进行分析，比较模型预测值与实际数据的差异，进一步优化建模过程。
三、实验结果
通过对系统建模与求解的过程，我们得到了系统的动态过程图和规律性变化曲线，进一步揭示了系统内部的运行机制：
1. 系统动态响应：系统在受到外部激励后，出现一定的时间延迟和振荡现象，逐渐趋于稳定状态。
2. 系统稳定性：分析系统的稳定性，得到系统在不同条件下的临界点和稳定区域。
3. 系统优化：根据模型分析结果，对系统进行优化调整，提高系统的运行效率和稳定性。
四、实验总结
通过本次动态系统建模实验，我们深入了解了系统内部的运行规律和变化关系，掌握了系统建模与分析的方法和技巧。
通过实验过程的探究和实践，我们不仅提高了对系统运行的认识，也为今后的工程实践和科研工作积累了宝贵的经验。
希望通过不断的学习和实践，能够进一步完善自己的动态系统建模能力，为未来的科学研究和工程应用做出更大的贡献。
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在需要当作注释区的中心位置，双击鼠标左键，就会出现编辑框，在编辑框中就可以输入文字注释。
（2）注释的移动
在注释文字处单击鼠标左键，当出现文本编辑框后，用鼠标就可以拖动该文本编辑框。
（1）不同模型窗口（包括模型库窗口）之间的模块复制
-选定模块，用鼠标将其拖到另一模型窗口。
-选定模块，使用菜单的“Copy”和“Paste”命令。
-选定模块，使用工具栏的“Copy”和“Paste”按钮。
（2）在同一模型窗口内的复制模块
■选定模块，按下鼠标右键，拖动模块到合适的地方，释放鼠标。
-选定模块，按住Ctrl键，再用鼠标拖动对象到合适的地方，释放鼠标。
■使用菜单和工具栏中的“Copy”和“Paste”按钮。
3）模块的移动
■在同一模型窗口移动模块
选定需要移动模块，用鼠标将模块拖到合适的地方。
■在不同模型窗之间移动模块
在不同模型窗之间移动模块，在用鼠标移动的同时按下Shift键。
当模块移动时，与之相连的连线也随之移动。
4）模块的删除
要删除模块，应选定待删除模块，按Delete键；或者用菜单“Edit”+“Clear”或“Cut”；或者用工具栏的“Cut”按钮。
模型
3.单摆系统建模与仿真
模型
m文件
closeall
clc
clear
g=9.8;
m=1;
L=0.2;
sim('S_example3')
saveresult1
clear
g=9.8;
m=1;
L=0.5;
sim('S_example3')
saveresult2
clear
g=9.8;
m=1;
L=1.0;
sim('S_example3')
给定系统如下
其中o为未知数，默认值为6。要求以u为输入，y为输出，建立系统的仿真模型，并将其封装称为子系统，要求采用封装对话框的方式对a进行封装。在报告中给出相应的Simulink模型。
根据提供的单摆系统建模与仿真程序框架，分析在不同摆长情况下摆角的变化规律。在报告中将结果绘制在一张图中，并采用不同线型绘制不同摆长情况下的结果。摆长变化表如下所示。要求在报告中给出Simulink模型和仿真结果。
2）在已有的子系统基础上建立
在想要添加子系统的模型中，添加了一个输入模块“In1”和一个输出模块“Out1”。然后选中所有部分，右键选择Createsubsystem。
4．实验内容
1、Simulink基本操作
给定系统如下
要求分别采用StateSpace模块和积分环节建立系统的Simulink模型，分析系统在阶跃输入情况下的状态变化和输出变化情况，要求仿真时间为[0,10]s，仿真步长为0.01s，采用输出仿真结果到工作空间再绘图的方式进行结果分析，比较两种建模方式的结果是否一致。在报告中给出Simulink模型图和仿真结果图。
5．程序代码
1.simulink基本操作
积分环节simulink模型
State Space模型
参数设置
m文件
clear
sim('zwj6131');
sim('zwj6132');
plot(tout,yout,tout1,yout1);
legend('积分','statespace');
2.封装子系统
saveresult3
g=9.8;
m=1;
L=5.0;
sim('S_example3')
saveresult4
clear
g=9.8;
m=1;
L=10.0;
sim('S_example3')
saveresult5
clear
load('result1')
figure(1);
5）改变模块大小
选定需要改变大小的模块，出现小黑块编辑框后，用鼠标拖动编辑框，可以实现放大或缩小。
6）模块的翻转
■模块翻转180度
选定模块，选择菜单“Format”—“FlipBlock”可以将模块旋转180度。
■模块翻转90度
选定模块，选择菜单“Format”—“RotateBlock”可以将模块旋转90度。如果一次翻转不能达到要求，可以多次翻转来实现。
2、封装子系统
子系统类似于编程语言中的子函数。建立子系统有两种方法：在模型中新建子系统和在已有的子系统基础上建立。
1）在已建立的模型中新建子系统
在已建立的模型窗口中，选中要建立子系统的部分，选择菜单“Edit”—“Create subsystem”。则会创建子系统。双击该子系统，则会出现“Subsystem”模型窗口。可以看到子系统模型除了用鼠标框住的两个环节，还自动添加了一个输入模块“In1”和一个输出模块“Out1”。
7）模块名的编辑
■修改模块名
单击模块下面或旁边的模块名，出现虚线编辑框就可对模块名进行修改。
■模块名字体设置
选定模块，选择菜单“Format”—“Font”，打开字体对话框设置字体。
■模块名的显示和隐藏
选定模块，选择菜单“Format”—“Hide/Showname”，可以隐藏或显示模
块名。
■模块名的翻转
Harbin Institute of Technology
系统建模与仿真基础课程
实验报告
1．实验题目：基于simulink的文件建模与仿真
2．实验目的
熟悉以下内容：
1）Simulink基本操作
2）封装子系统
3）单摆系统建模与仿真
4）拦截系统建模与仿真
3．实验主要原理
1、Simulink基本操作
1）对象的选定
选定对象只要在对象上单击鼠标，被选定的对象的四角处会出现小黑块编辑框。如果选定多个对象，可以按下Shift键，然后再单击所需选定的模块；或者用鼠标拉出矩形虚线框，将所有待选模块框在其中，则矩形框中所有的对象均被选中。如果要选定所有对象，可以选择菜单“Edit”+“Selectall”。
2）模块的复制
表1摆长变化表
摆长(m)
0.2
0.5
1.0
5.0
10.0
单摆系统仿真模型框架如下图所示。
4、拦截系统建模与仿真
根据提供的拦截系统建模与仿真程序框架，分析不同导引比、同一初始条件
情况。其中心=60deg，0T=-90deg,Kv=600m/s,VT=lOOm/s；巡航弹初始高度h=2000m，初始水平位置xt=3000m。要求分析比例导引增益分别N=2.5、N=3、N=3.5情况下，拦截轨迹以及攻角变化曲线。