第六章仿真要求
第6章 Arena仿真建模方法及应用16
T ru e
R e w o r k Pr o c e s s
F a ile d R e wo r k In s p e c tio n
0
T ru e
R e co r d S c r a p p e d P a rts
Sc r a p p e d
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Fals e
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Fa ls e
R e co r d S a lv a g e d P a rts
S e l e c t e d R e s u l ts f r o m M o d e l 1 a n d M o d e l 2 R e s u lt M odel 1 M odel 2 A v e r a g e W a itin g T im e in Q u e u e P re p A 1 4 .6 2 1 9 .2 0 P re p B 2 9 .9 0 5 1 .4 2 S e a le r 2 .5 2 7 .8 3 R e w o rk 4 5 6 .3 5 1 1 6 .2 5 A v e r a g e N u m b e r W a itin g in Q u e u e P re p A 3 .1 7 3 .8 9 P re p B 3 .5 0 6 .8 9 S e a le r 0 .8 6 2 .6 3 R e w o rk 1 2 .9 5 3 .6 3 A v e r a g e T im e in S y s te m S h i p p e d P a r ts 2 8 .7 6 4 7 .3 6 S a l v a g e d P a r ts 5 0 3 .8 5 2 0 3 .8 3 S c r a p p e d P a r ts 7 3 7 .1 9 2 1 1 .9 6 U tiliz a tio n o f R e s o u r c e P re p A 0 .9 0 3 8 0 .8 8 6 9 P re p B 0 .7 5 7 5 0 .8 0 11 S e a le r 0 .8 5 9 5 0 .8 4 2 5 R e w o rk 0 .9 4 9 5 0 .8 6 4 1 S c h e d u le d U tiliz a t io n of R e s o u rc e P re p A 0 .9 0 3 8 0 .8 8 6 9 P re p B 0 .7 5 7 5 0 .8 0 11 S e a le r 0 .8 5 9 5 0 .8 4 2 5 R e w o rk 0 .9 4 9 5 0 .8 5 6 7
控制系统仿真_薛定宇第六章_非线性控制系统的仿真方法
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控制系统仿真与CAD 国家级精品课程
2014-12-31
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6.5 子系统与模块封装技术
前面介绍了简单系统的建模、仿真方法 大型系统怎么处理？ 本节主要内容
如何把大型的系统分解成各个子系统 如何封装可重用子系统
例6-16 PID控制器模块（新版本有现成模块）
控制系统仿真与CAD 国家级精品课程
2014-12-31
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6.1.2 Simulink的常用模块简介
启动Simulink
命令行式 双击图标
MATLAB 7.*和8.*图标略有不同：
相关模块简介
输入模块组 输出模块组 其他相关模块：连续、离散、非线性等 专业模块：Simscape、SimMechanics等
控制系统仿真与CAD 国家级精品课程
2014-12-31
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6.2 Simulink的建模与仿真
建模步骤
打开模块库 打开空白窗口 将所需模块复制到模型窗口内 修改参数 连线
仿真步骤
仿真参数 启动仿真
控制系统仿真与CAD 国家级精品课程
2014-12-31
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国家级精品课程
控制系统仿真与CAD
第六章 非线性系统的仿真方法
东北大学信息学院 薛定宇
控制系统仿真与CAD 国家级精品课程
2014-12-31
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非线性系统的仿真方法
前面各章涉及的都是线性系统，非线性系 统怎么办？ 可以引入Simulink对系统建模、分析 本章主要内容
第六章SIMULINK仿真基础
SIMULINK仿真基础
2013-9-15
本部分内容
6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 SIMULINK简介 Simulink模块的操作 SIMULINK仿真的运行 Simpowersystems及其应用 子系统的创建和封装(补充)
引言
在工程实际中，控制系统的结构往往很复杂，如果不借助
Solver options（仿真算法选择）: 定步长支持的算法可在Fixed step size编辑框中指定步 长或选择auto，离散系统一般默认地选择定步长算法， 在实时控制中则必须选用定步长算法； 变步长支持的算法，对于连续系统仿真一般选择ode45 （四/五阶龙格-库塔法），步长范围使用auto项。
即
示波器:显示在仿真过程产生的信号波形。双击 该图标,弹出示波器窗如右图所示：
打开示波器属 性对话框
设置为浮动示波 器 把当前轴的设置 保存为该示波器 的缺省设置
分别管理X-Y、X 和Y轴向变焦
取当前窗中信号 最大、最小值为 纵坐标的上下限
示波器属性对话框
设置Y轴个数 设置显示的时间范围 选择轴的标注方法 确定显示频度(每隔n-1个数 据 点 显 示 一 次 ) 确定显示点的时间间隔(缺省 为 0 表 示 连 续 显 示 )
Discrete State-Space：离散状态空间系统模型
Discrete Transfer-Fcn：离散传递函数模型
First-Order Hold：一阶采样和保持器 Zero-Order Hold：零阶采样和保持器
Unit Delay：一个采样周期的延时
3、Function&Tables（函数和平台模块） --------function.mdl
管理实训：第六章 仿真头脑风暴法进行决策
管理实训：第六章仿真头脑风暴法进行决策概述本文档旨在介绍管理实训中使用的一种决策方法——仿真头脑风暴法。
通过使用该方法，团队可以有效地进行头脑风暴，提出创新的解决方案，以应对各种管理挑战。
决策流程仿真头脑风暴法是一种开放式的决策方法，可以促进多样化的思维和创新性的解决方案。
以下是使用仿真头脑风暴法进行决策的基本流程：1. 明确问题：确定需要解决的具体问题或挑战，确保所有团队成员都理解并关注该问题。
明确问题：确定需要解决的具体问题或挑战，确保所有团队成员都理解并关注该问题。
2. 设定规则：为头脑风暴会议设定规则，如鼓励自由表达、不批评他人想法等，以营造积极和开放的氛围。
设定规则：为头脑风暴会议设定规则，如鼓励自由表达、不批评他人想法等，以营造积极和开放的氛围。
3. 生成创意：在规定的时间内，团队成员提出尽可能多的解决方案或想法。
鼓励大胆和非传统思维，避免评判和筛选。
生成创意：在规定的时间内，团队成员提出尽可能多的解决方案或想法。
鼓励大胆和非传统思维，避免评判和筛选。
4. 整理创意：对所有提出的创意进行分类、整理和归纳，以便后续评估和筛选。
整理创意：对所有提出的创意进行分类、整理和归纳，以便后续评估和筛选。
5. 评估和筛选：对整理后的创意进行评估，考虑其可行性、可实施性和与问题匹配度。
选择最有前景的几个创意进一步深入研究和分析。
评估和筛选：对整理后的创意进行评估，考虑其可行性、可实施性和与问题匹配度。
选择最有前景的几个创意进一步深入研究和分析。
6. 制定行动计划：根据评估结果，制定实施选定创意的详细行动计划。
确保计划明确、可行，并分配任务给团队成员。
制定行动计划：根据评估结果，制定实施选定创意的详细行动计划。
确保计划明确、可行，并分配任务给团队成员。
7. 执行和跟踪：执行行动计划，并定期跟踪进展情况。
及时调整计划，解决问题，并持续优化实施过程。
执行和跟踪：执行行动计划，并定期跟踪进展情况。
及时调整计划，解决问题，并持续优化实施过程。
第6章 系统仿真
§6.1 系统仿真概述
(3)在系统仿真时，尽管要研究的是某些特定时刻的系统状 态或行为，但仿真过程也恰恰是对系统状态或行为在时间序列 内全过程的描述。即仿真可以比较真实地描述系统的运行、演 变及其发展过程。
3.系统仿真的作用 (1)仿真的过程也是试验的过程，而且还是系统地收集和积 累信息的过程。尤其适用一些复杂的随机问题，仿真技术是获 取信息惟一令人满意的方法。 (2)对一些难以建立物理模型和数学模型的对象系统，可通 过仿真模型来顺利地解决预测、分析和评价等系统问题。 (3)通过系统仿真，可以把一个复杂系统降阶成若干子系统， 以便于分析。 (4)通过系统仿真，不仅能启发新的思想或产生新的策略， 还能暴露出原系统中隐藏着的一些问题，以便及时解决。
1968年，来自世界各国的几十位科学家、教育家和经济学 家等学者聚会罗马，成立了一个非正式的国际协会－－罗马俱 乐部（The Club of Rome）。其工作目标是关注、探讨与研究 人类面临的共同问题，使国际社会对人类困境包括社会的、经 济的、环境的诸多问题有更深入的理解，并提出应该采取的能 扭转不利局面的新态度、新政策和新制度。
§6.1 系统仿真概述
系统动态学的概念和原理是在上世纪 50年代末由美国麻省理工学院的斯隆管理 学院福雷斯特（Jay .W .Forrester）教授提 出来的，当时称“工业动力学”（Industrial Dynamics)。
当时主要应用于工业 和经济系统方面，如研究 企业规模、雇佣劳动、调 整生产、调整产品价格等. 随着应用范围的扩大，很 难反映它的实际意义，将 其改为“系统动态学”。
§6.1 系统仿真概述
四、应用系统动态学模型的步骤
1. 系统分析（以某地区人口问题分析研究为例） 2. 绘制诸因素的因果反馈关系图，建立模型框架 3. 依照系统因果关系图绘制系统流图 4. 将各子系统流图衔接为总模型流图 5. 最后收集整理数据
微机原理第6章 Proteus仿真平台的使用
8086模型的基本属性
属性
时钟 外部时钟
默认值
1MHz NO
描述
指定处理器的时钟频率。在外部时钟被选中的情况 下此属性被忽略。 指定是否使用内部时钟模式，或是响应已经存在 CLK引脚上的外部时钟信号。注意，使用外部时钟 模式会明显的减慢仿真的速度。 指定一个程序文件并加载到模型的内部存储器中。 程 序 文 件 可以 是 二 进 制文 件 、 与 MS-DOS兼 容 的 COM文件或是EXE格式的程序。 决定外部程序加载到内部存储器中的位置。 内部仿真存储区的位置。 内部仿真存储区的大小。
有智能识别功能的鼠标
鼠标对界面有智能识别功能，即鼠标会自动根据功能改变显示的式样
ISIS的基本操作
1、绘制原理图
绘制原理图是ISIS仿真的主要工作之一，必须在原理图编辑窗口中的 编辑区域内完成。
2、定制自己的元件
有三种方法定制自己的元件： （1）用PROTEUS VSM SDK 开发仿真模型，并制作元件； （2）在已有的元件基础上进行改造。例如，把元件改为总线接口的； （3）利用已制作好（现成）的元件。可以到网上下载一些新元件并把 它们添加到自己的元件库里面。
第6章 Proteus仿真平台的使用
Proteus入门
内容安排
6.1 Proteus简介 6.2 Proteus ISIS基本使用 6.3 Proteus ISIS下8086的仿真
6.1 Proteus简介
Proteus是英国Labcenter公司开发的电路分析 与实物仿真及印制电路板设计软件，它运行于 Windows操作系统上，可以仿真、分析各种模拟 电路与集成电路。Proteus提供了大量模拟与数字 元器件及外部设备，各种虚拟仪器，特别是它具有
第六章-自动化物流的建模与仿真PPT课件
占额定载货量的比例
②、设备的时间利用率：一定时间内实际工作时间
占额定工作时间的比例来衡量。
2024/10/14
24
三、自动化存取系统（AS/RS)
7 自动化存取系统评价指标
5、系统响应能力： 出入库任务的平均等待时间来衡量。
6、物流周转速度： 物料在库位中的平均存储时间或者一定时
间内仓库的平均周转次数来衡量。
6、系统运行参数的调试： 在仿真模型上调试机械设备的电机控制参数，
如堆垛机前进或后退的速度、加减速度、神叉和 缩叉速度。
2024/10/14
22
三、自动化存取系统（AS/RS)
7 自动化存取系统评价指标
1、仓库总体利用率： 衡量仓库面积和空间利用程度，用仓库的平 均堆放面积占总面积的比例，以及平均空间 堆放体积占库房总容积的比例来衡量。
2、系统响应能力 ： 系统响应各个站点装卸货物的速度，可以
用装卸站点的任务堆积长度与数量以及装卸 任务的平均等待和处理时间来反应
2024/10/14
13
二、自动导引小车系统(automatically guided
vehicle system, AGVS ) 5 自动导引小车系统评价指标
3、小车的效率和利用率： 可以用小车的平均工作时间和闲置时间来反 映。小车的效率和利用率的仿真评价是一个 复杂的问题，必须依据系统深入分析才能做 出正确的评价。对于一定的任务和配置，小 车利用率尽可能低。即同样的配置可承担更 多的运输任务
1）就近原则：
离任务最近的有负载余量的小车承担该、
搬运任务
2）最先原则：
等待时间最长的任务最先被满足
3）指定小车服务指定任务站点：
具体而言：
第六章-排队系统建模与仿真(New)
出现的次数ft 38 25 17 9 6 5 0 100
三、排队系统的分析
解：（1）计算 平均到达速度：
nfn 2.1人 / 小时
100
平均手术时间： 平均服务速度：
Ts
tft 100
0.37小时 / 人
1 1 2.5人 / 小时
Ts 0.4
（2）取λ=2.1，μ=2.5，通过统计检验方法的检验，可以认 为病人到达数服从参数为2.1的泊松分布，手术时间服从参数 为2.5的负指数分布。
服务员空闲否？
Y
开始服务
经过Si
服务完毕
N
排队等待
顾客离去
四、排队系统的仿真
仿真方法：手工仿真 仿真初始条件：系统中没有顾客，即：排队的队列中没有顾客等待，服务台 无服务对象。 仿真开始：以第一个顾客到达时刻为仿真的起始点。
四、排队系统的仿真
? 事件何时出现？
在仿真中，通过随机数来产生！
四、排队系统的仿真
• M——负指数分布 • M/M/1表示相继到达时间为负指数分布，服务时 间为负指数分布，单服务设备的模型。
三、排队系统的分析
1 单服务台M/M/1模型(M/M/1/∞/ ∞/FCFS)
（1）到达模式。动态实体源是无限的，动态实体单个 到达，相互独立，一定时间的到达数服从泊松分布。
（2）排队规则。单对，且队列长度没有限制，先到先 服务。
混合制
队列的度量
队列的度量
（1）服务强度
1
T0
n
1 Ts
ns
（2）实际业务强度u‘
u' ' 1
（3）服务设备利用率
n
三、排队系统的分析
随机排队系统的运行指标： 在系统中动态实体数量的期望值Ls， 在系统队列中等待的动态实体数量（队列长度）的 期望值Lq。 在系统中动态实体逗留时间的期望值Ws， 在队列中动态实体等待时间（排队时间）的 期望值Wq。
第6章 WITNESS建模与仿真(本)
第6章 WITNESS 建模与仿真过程6.1 WITNESS 建模与仿真过程（1）定义系统元素：可以通过在布置窗口中点鼠标右键，选定快捷菜单中的“define ”菜单项，来定义模型基本元素的名称、类型、数量；（2）显示系统元素：在定义了元素的基础上，要定义元素在各种状态下的现实图形。
本步骤可以通过右击要定义显示特征的元素，通过选定弹出式菜单中的“display ”菜单项，来进行设定。
各种元素的平面布置可以在witness 的布置窗口中设定，也可以通过导入被仿真系统设施布置图的.dwg 文件来设定。
（3）详细定义：本步骤详细定义模型基本元素工作参数以及各元素之间的逻辑关系，如系统结构、被加工对象在各台机器上的加工时间分布、加工对象的工艺路线、以及其他规则等。
可以双击鼠标左键，通过弹出的“detail ”对话框来设定。
（4）运行：通过试运行和修改模型，重复前三步得到正确的计算机仿真模型之后，对系统进行一定时间范围的运行，并在屏幕上动画显示系统运行的过程，运行方式可以是单步的、连续的和设定时间的。
本步骤通过witness 提供的“run ”工具栏来进行操作。
（5）报告：系统运行一段时间后，显示系统中各元素的运行状态统计报告。
通过该报告，可以分析系统中可能存在的各种问题；或通过某项指标，来比较可选方案的优缺点。
如机器的利用率、产品的通过时间、在制品库存等。
该操作通过使用“reporting ”工具栏来实现。
（6）归档：witness 还提供了归档“documentor ”模块，可以让我们提取计算机模型的各种信息，生成word 文档或直接打印出来。
主要是生产报告模块没有包含的有关元素的说明型文字、规则、活动、中断和基本信息。
（7 ）优化： witness 还提供了系统优化“optimizer ”模块。
如果一个系统的绩效将因为其构成元素的配置不同，而得到不同的结果，并不需要建立多种配置的计算机模型。
我们可以直接使用同一个计算机模型，然后通过“optimizer ”模块来设定每一元素的可变属性值的取值范围，得到一个取值范围集合，并设定表示绩效的目标函数是取最大值还是最小值，进行优化仿真运行，就可以得到前n 个最优绩效的系统配置（n 可自行设定）。
第六章控制系统参数优化及仿真
数学中的变分法，拉格朗日乘子法和最大值原理，动态规划等都是解析法，所以也都是间接寻优法。由于在大部分控制系统中目标函数J一般很难写出解析式，而只能在计算动态相应过程中计算出来，所以仿真中一般较少采用间接寻优方法。 (2) 直接寻优法 直接寻优法就是直接在变量空间搜索一组最佳控制变量(又称决策变量，设计变量)。这是一种数值方法，具体办法是，利用目标函数在一局部区域初始状态的性质和已知数值，来确定下一步计算的点，这样一步步搜索逼近，最后接近最优点。
6.1 参数优化与函数优化
优化技术是系统设计中带有普遍意义的一项技术,本节首先讨论优化技术中的一些基本定义和问题. 一、优化问题数学模型的建立 用优化方法解决实际问题一般分三步进行： (1) 提出优化问题，建立问题的数学模型。 (2)分析模型，选择合适的求解方法。 (3)用计算机求解，并对算法，误差，结果进行 评价。 显然，提出问题，确定目标函数的数学表达式是优化问题的第一步，在某种意义上讲也是最困难的一步。以下分别说明变量，约束和目标函数的确定。
第六章 控制系统参数优化及仿真
仿真是将已知系统在计算机上进行复现，它是分析，设计系统的一种重要实验手段。怎样才能使设计出来的系统在满足一定的约束条件下，使某个指标函数达到极值，这就需要优化的仿真实验。所以仿真技术与优化技术两者关系十分密切。
第六章 控制系统参数优化及仿真
优化技术包括内容很多，本章主要介绍与系统最优化技术有关的参数优化技术方法。 第一节首先对控制系统常用的优化技术做一概括性的叙述。 第二节介绍单变量技术的分割法和插值法。 第三节为多变量寻优技术，介绍工程中常用的最速下降法，共轭梯法和单纯形法。 第四节为随机寻优法。 第五节简单介绍具有约束条件的寻优方法。 第六节介绍含函数寻优的基本方法。 最后向读者介绍了Matlab优化工具箱的使用方法。
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实验一. A率13折线编码
1.1A率13折线编码简介
●A率13折线的产生
A率13折线的产生是从不均匀量化的基点出发，设法用13段折线逼近A=87.6的A率压缩特性。
具体方法是：把输入x轴和输出y轴用两种不同的方法划分。
对x轴在0~1（归一化）范围内不均匀分成8段，分段的规律就是每次以二分之一对分，第一次在0到1之间的1/2处对分，第二次在0到1/2之间的1/4处对分，其余类推。
对y轴在0~1（归一化）范围内采用等分法，均匀分成8段，每段间隔均为1/8。
然后把x,y各对应段的交点连接起来构成8段直线，得到近似A=87.6的A率压缩特性。
这种近似中会得到13段（正负）斜率不同的折线，所以称其为A率13折线。
●A率13折线的编码
在13折线编码中，普遍采用8位二进制码，对应有82256
M==个量化级，即正、负输入幅度范围内各有128个量化级。
这需要将13折线中的每个折线段再均匀分为16个量化级，由于每个段落长度不均匀，因此正或负输入的8个段⨯=个不均匀的量化级。
按折叠二进制码的码型，这8位码的落被划分成816128
安排如下：
极性码段落码段内码
其中，第一位表示采样点的极性，第二到第四位表示采样点所在段落。
第五到第八位表示每段内的一个均匀量化级。
1.2实验要求
1.了解PCM及13折线A率编码的概念
2.随机给出一个语音信号，并用A率13折线的方法对其编码
注：这个随机的语音信号可以用[y,Fs]=load handel 语句得到。
其中y一个语音信号的采样序列，Fs是其采样频率。
用的时候截取y的一段就可以。
实验二.PCM编码信号通过加性高斯白噪声信号
2.1实验内容
将实验一产生的PCM编码信号通过一个加性高斯白噪声信道，并在接收端对其进行译码。
2.2实验要求
1.了解PCM解码的原理
2.画出原始语音信号、PCM编码信号以及译码后信号的波形
注意：
(1) 仿真作业需上交纸质版实验报告及电子版程序，纸质版实验报告的内容包括：仿真要求、基本原理、仿真结果及分析，纸质版报告中不用附整个程序，电子版程序直接交matlab的.m文件。
请各班课代表将本班所有同学的程序以学号姓名命名，如下图所示，发到我邮箱。
(2) 仿真作业占最终考试成绩的30%，评分时重点看大家的程序，请大家认真完成。
如有问题，请及时与我联系。