3 仿真的定义和分类
3离散事件系统仿真基础和建模
24
模型的人工运行（续）
2020/8/10
25
示例2－窗口售票系统
剧院雇一名售票员同时负责窗口销售和对电 话问讯者的咨询服务。
窗口服务比电话服务有更高的优先级。 问讯者打来的电话由电话系统存储后按先来
先服务的原则一一予以答复 建模的目的是研究售票员的忙闲率。2020/8/Fra bibliotek026
实体 流程图分析
常用图示符号
菱形框(表示判断) 矩形框(表示事件、状态、活动等中间过程) 圆端矩形框(表示开始和结束) 箭头线(表示逻辑关系)
2020/8/10
开始 结束
15
建模步骤－八个步骤
2020/8/10
16
示例1
理发店系统
有一个小理发店只有一个理发员。顾客来到理发店 后，如果有人正在理发就坐在一 旁等候。理发员按 先来先理的原则为每一位顾客服务，而且只要有顾 客就不停歇。
库所
变迁
输入
输出
函数
函数
2020/8/10
29
Petri网的变迁
2020/8/10
30
变迁实例
t1
t4
2020/8/10
t2 t3
31
应用举例
一条工业生产线，完成两项工业操作，第一 个操作将传入生产线的半成品S1和部件S2用 2个螺丝钉S3固定在一起，变成半成品S4。 第二个操作再将S4和部件S5用3个螺 丝钉S3 固定在一起，得到新的半成品S6。完成两项 工业操作时都要用到工具S7。假定由于存放 空间的限制，停放在生产线上的半成品S4最 多不能超过5件。
考察目的
建立实体流程图模型； 在假定顾客到达间隔和理发时间服从一定的概率分
布时，考察理发员的忙闲情况。
数字化设计技术总结
1、广义的数字化设计技术涵盖以下内容:1) 产品的概念化设计、几何造型、虚拟装配、工程图生成及相关文档编写。
2) 进行产品外形、结构、材质、颜色的优选及匹配，满足顾客的个性化需求，实现最佳的产品设计效果。
3) 分析产品公差、计算质量、计算体积和表面积、分析干涉现象等。
4) 对产品进行有限元分析、优化设计、可靠性设计、运动学及动力学仿真验证等，以实现产品拓扑结构和性能特征的优化。
2、曲线二阶参数连续性，二阶几何连续性含义及其之间的关系？二阶参数连续性，记作C2连续，是指两个曲线段在交点处有一阶和二阶导数的方向相同，大小相等。
二阶几何连续性，记为G2连续，指两个曲线段在交点处其一阶、二阶导数方向相同，但大小不等。
关系：1）曲线面造型中，一般只用到一阶和二阶连续性；2）同级参数连续必能保证同级几何连续，同级几何连续不能保证同级参数连续；3）二者形成的曲线面形状有差别。
3、实体造型优缺点：优点：完整定义三维形体，确定物体的物性参数，方便的生成三维物体的多视图和剖视图，可以消除隐藏线和面，直接进行数控加工编程。
缺点：不能适应形体的动态修改，缺乏产品在产品设计开发整个生产周期中所需的所有信息，难以实现CAD/CAM/CAPP集成。
4、参数化造型的含义和特点参数化造型使用约束来定义和修改几何模型。
约束反映了设计时要考虑的因素，包括尺寸约束、拓扑约束及工程约束(如应力、性能)等。
参数化设计中的参数与约束之间具有一定关系。
当输入一组新的参数数值，而保持各参数之间原有的约束关系时，就可以获得一个新的几何模型。
5、逆向工程有哪些关键技术及其主要内容实物逆向工程的关键技术:逆向对象的坐标数据测量、测量数据处理模型重构数据处理及模型重构技术等主要内容：1）根据实物模型的结构特点，做出可行的测量规划，选择合适的数据采集，设备，将实物模型数据化。
2）初步处理：剔除误差明显偏大的数据点，补测某些关键点，测量数据分块处理，产品功能结构分析以及数据曲率分布，定义曲面边界，提取边界线，对测量数据进行分块，对边界进行规则化处理，提高边界拟合曲线由于疏密不均的数据精度。
ns-3离散事件仿真引擎实现分析
NS-3离散事件仿真引擎实现赵问道浙江大学信息与通信工程研究所2009年11月目录一、ns-3离散事件仿真引擎的基本概念 (3)二、ns-3离散事件仿真引擎的基本原理 (4)三、基本的仿真器类：Simulator (5)四、仿真器实现类：SimulatorImpl类及其派生类 (10)五、事件调度器类：Scheduler及其派生类 (12)NS-3离散事件仿真引擎实现分析一、ns-3离散事件仿真引擎的基本概念Ns-3是一个基于事件的（event-based）仿真系统。
除了系统状态变量和系统事件发生逻辑外，基于事件仿真还包括以下组成部分：（1）时钟（Clock）仿真系统必须要保持对当前仿真时间的跟踪。
离散事件仿真与实时仿真（real time simulations）不同，在离散事件仿真中时间是跳跃的（time ‘hops’ ），因为事件是瞬时发生的– 随着仿真的进展，时钟跳跃到下一事件的开始时间。
Ns-3内部仿真时钟用一个64比特的整数表示，其单位由用户通过TimeStepPrecision::Set函数设定。
（2）事件列表（Events List）仿真系统至少要维护一个仿真事件列表，一个事件用事件发生的时刻和类型来描述，事件类型标识用于仿真事件的代码，一般事件代码都是参数化的，事件描述中还包含表示事件代码的参数。
Ns-3的事件列表由Scheduler类及其派生类实现，Simulator类提供创建具体的Scheduler对象的方法，以及插入各种事件的静态接口函数。
（3）随机数发生器（Random-Number Generators）根据系统模型，仿真系统需要产生各种类型的随机变量（random variables）。
这由一个或多个伪随机数发生器（Pseudorandom number generators）产生。
NS-3包含一个内置的伪随机数发生器，随机数由RandomVariable类及其派生类实现，可以产生具有各种分布特性的随机数，具体有UniformVariable类、ConstantVariable类、SequentialVariable类、ExponentialVariable类、ParetoVariable类、WeibullVariable类、NormalVariable类、EmpiricalVariable类、IntEmpiricalVariable类、DeterministicVariable类、LogNormalVariable类、GammaVariable类、ErlangVariable类、ZipfVariable类和TriangularVariable类等。
交通仿真课件第三章离散仿真
仿真策略决定仿真模型的结构
仿真策略
离散系统仿真策略
模型描述中采用的主要术语
成分 相当于系统中的实体，用于构造模型中的各个部分。 主动成分 （可以主动产生活动的成分） 被动成分 （本身不激发活动，只有在主动成分作用下才能产生状态变化） 描述变量 成分状态、属性的描述。 成分间的相互关系 描述成分之间相互影响的规律。
找一个尽可能简单的系统状态作为初始状态；
从一个远离平衡状态但容易构造的状态开始进行模拟，当运行一段时间之后，系统的状态会接近或处于稳定状态（平衡状态）。
构造初始映象
02
活动扫描：
要描述系统中实体的活动，设定引起活动开始及结束的条件。启动或结束活动的事件不由建模者设定，而随仿真推进而自动进行。为保证活动得到记录，每一次推进均需要扫描活动中的实体集。 由于需要在每一次推进中扫描每一活动，这种方法的效率不太高。
01
当仿真时钟推进，满足条件的所有事件记录从将来事件表移到当前事件表，取出每个事件记录，判断所属进程与位置，当发生条件真，发生包含该事件的活动，并让该进程尽可能地推进，直至结束。
02
时间控制以主导实体进入该进程的的时间序列及其经历该进程的各项活动的时间顺序，走向控制主要以断点为依据。
03
进程交互法
以进程为基础的排队系统模型
按活动扫描法建立的排对系统模型
单击此处添加大标题内容
进程由事件的时间序列及若干活动组成
具有上述两种方法的特点，接近实际系统，编程实现非常复杂
采用进程描述系统，将模型的主动成分所发生的事件及活动按照时间顺序进行组合形成进程表，一个成分一旦进入进程，它将完成进程的全部活动。
进程交互法
采用两张事件表，当前事件表、将来事件表；
第3讲 Hspice电路仿真
随着新型电子器件和材料的不 断涌现，Hspice电路仿真将不 断更新和完善元件模型库，提 供更加全面和精确的仿真支持 。
THANKS
[ 感谢观看 ]
数字电路设计与分析
Hspice支持数字电路的逻辑仿真、 时序分析和功耗分析等。
混合信号电路设计与分析
Hspice可用于混合信号电路的设计 、仿真和验证，包括模数转换器和数 模转换器等。
通信系统设计与分析
Hspice可用于通信系统的信号处理 、调制解调、信道编码和误码率分析 等。
CHAPTER 02
CHAPTER 04
Hspice在模拟电路仿真中的应用
直流工作点分析
1 2
确定电路的静态工作点
通过Hspice仿真，可以获取电路中各个节点的直 流电压和电流，从而确定电路的静态工作点。
分析电路性能
根据静态工作点的数据，可以分析电路的性能指 标，如放大倍数、输入/输出电阻等。
3
优化电路设计
通过比较不同设计方案下的静态工作点，可以优 化电路设计，提高电路性能。
CHAPTER 07
总结与展望
Hspice电路仿真优势与局限性
高效性
Hspice电路仿真可以快速进行电路分 析和设计验证，大大缩短了产品开发 周期。
精确性
Hspice采用了先进的电路仿真算法， 能够精确地模拟电路的实际行为，提 高了设计的可靠性。
Hspice电路仿真优势与局限性
Hspice电路仿真优势与局限性
Monte Carlo统计分析
随机性建模
考虑元器件参数的随机性，通过Monte Carlo方法对电路性能进行统计分析。
概率分布函数
支持多种概率分布函数，如正态分布、均匀分布等 ，以模拟实际元器件参数的分布情况。
三维模型的概念
三维模型的概念三维模型的概念一、引言三维模型是计算机图形学中的重要概念，它是指在三维空间中用数学方程或几何图形来描述物体的形状、大小、位置和姿态等属性。
三维模型广泛应用于各个领域，如电影、游戏、建筑设计等。
本文将从定义、分类、应用等方面详细介绍三维模型。
二、定义1. 三维模型的基本概念三维模型是指在三维空间中用数学方程或几何图形来描述物体的形状、大小、位置和姿态等属性。
它可以通过计算机生成，也可以通过扫描实物得到。
2. 三维模型的特点与二维图像相比，三维模型具有以下特点：（1）具有高度的真实感；（2）可以呈现更加复杂的形状和结构；（3）可以进行旋转、缩放和平移等操作；（4）可以添加纹理和光照效果。
3. 三维模型的构成要素一个完整的三维模型通常由以下几个要素构成：（1）顶点：描述物体各部分之间连接关系的点；（2）边：连接顶点的线段；（3）面：由多个相邻的边构成的平面；（4）纹理：描述物体表面材质和颜色等属性的图像。
三、分类1. 根据表示方式分类根据三维模型的表示方式，可以将其分为以下几类：（1）多边形网格模型：由许多小三角形或小正方形等基本形状组成的模型；（2）曲面模型：由一系列连续光滑曲面组成的模型；（3）体素模型：用立方体来描述物体，即将空间划分为一个个立方体单元。
2. 根据应用领域分类根据三维模型在不同领域中的应用，可以将其分为以下几类：（1）建筑设计模型：用于建筑设计和室内布局等领域；（2）机械工程模型：用于机械设计和制造等领域；（3）动画游戏模型：用于电影、游戏和虚拟现实等领域；（4）医学图像模型：用于医学图像处理和手术规划等领域。
四、应用1. 建筑设计在建筑设计中，三维模型可以帮助设计师更好地理解和展示建筑结构、室内布局和装修效果等。
通过三维模型，可以提前发现设计中的问题，并进行优化。
2. 机械工程在机械工程领域，三维模型可以帮助设计师更加直观地了解机械零件的结构和功能，并进行仿真分析。
gt designer3画面仿真原理
GT Designer3是三菱电机针对人机界面操作软件专门定制的免费软件。
它是一款功能强大的软件，可以模拟HMI画面的运行效果，用于仿真操作。
通过GT Designer3软件，用户可以在计算机上仿真出PLC与触摸屏的运行效果，方便用户在设计和调试阶段对界面进行调整和优化。
GT Designer3画面仿真原理主要包括以下几个方面：1. PLC程序设计在进行GT Designer3画面仿真之前，首先需要完成PLC程序的设计。
PLC程序主要负责控制设备的各种运行逻辑和功能，包括输入/输出控制、运动控制、定时控制等。
在进行画面仿真时，GT Designer3软件会通过仿真连接功能与PLC进行连接，从而可以对PLC程序进行验证和调试。
2. HMI界面设计GT Designer3软件提供了丰富的画面设计功能，用户可以通过该软件进行HMI界面的设计和编辑。
界面设计包括画面布局、控件添加、图形绘制、文本编辑、动画效果等。
在界面设计过程中，用户可以根据实际需求进行个性化定制，以便更好地满足设备操作和监控的需求。
3. 画面仿真连接画面仿真连接是GT Designer3软件的核心功能之一。
通过该功能，用户可以将HMI界面与PLC程序进行连接，实现画面与逻辑的联动。
在画面仿真连接设置中，用户需要指定PLC的类型和通信协议，并进行相关参数的设置。
一旦连接成功，用户就可以通过仿真操作来验证HMI界面的运行效果，并查看与PLC程序之间的交互情况。
4. 画面仿真操作一旦完成画面仿真连接的设置，用户可以通过GT Designer3软件进行画面仿真操作。
在仿真界面中，用户可以进行触摸屏操作、按钮点击、数据输入等操作，并实时观察界面的运行效果。
通过仿真操作，用户可以验证界面的交互逻辑和性能表现，从而进行进一步的优化和调整。
5. 画面仿真调试在画面仿真过程中，用户还可以进行调试操作，包括变量监视、报警测试、程序执行等。
通过调试操作，用户可以查看PLC程序的运行状态和数据变化，及时发现和解决潜在的问题和bug。
EDA简答题
一、填空题(本大题共10小题，每空1分，共20 分)1．一般把EDA技术的发展分为MOS时代、MOS时代和ASIC三个阶段。
2．EDA设计流程包括设计输入、设计实现、实际设计检验和下载编程四个步骤。
3．EDA设计输入主要包括图形输入、HDL文本输入和状态机输入。
4．时序仿真是在设计输入完成之后，选择具体器件并完成布局、布线之后进行的时序关系仿真,因此又称为功能仿真。
5．VHDL的数据对象包括变量、常量和信号，它们是用来存放各种类型数据的容器。
6．图形文件设计结束后一定要通过仿真，检查设计文件是否正确。
7．以EDA方式设计实现的电路设计文件，最终可以编程下到FPGA和CPLD芯片中，完成硬件设计和验证。
8．MAX+PLUS的文本文件类型是（后缀名）.VHD。
9．在PC上利用VHDL进行项目设计，不允许在根目录下进行，必须在根目录为设计建立一个工程目录。
10．VHDL源程序的文件名应与实体名相同，否则无法通过编译。
EDA技术的发展趋势1 可编程器件的发展趋势：向高密度大规模的方向发展，向系统内可重构的方向发展，向低电压低功耗的方向发展，向混合可编程技术方向发展；硬件描述语句可在3个层次上进行电路描述（由高到低）：行为级，RTL级和门电路级2.设计单元的基本构造•一个设计单元都是由实体说明和构造体两部分组成。
•实体的功能是对这个设计单元与外部电路进行接口描叙。
实体是设计单元的表层，实体说明部分规定了设计单元的输入输出接口信号或引脚，它是设计单元对外的一个通信界面。
•结构体定义了设计单元的具体构造和操作（行为）。
•每个实体可以有多个结构体，不同的结构体对应着实体不同的结构和算法实现方案，其间的各结构体的地位是相等的。
3.实体说明（ENTITY）•实体象一个“黑盒子”•体描叙黑盒子的I/O。
–以“ENTITY实体名IS”开始–至“END 实体名”结束4.（1）端口说明－－PORTS•端口说明是基本设计实体（单元）与外部接口的描述，也可以说是对外部引脚信号的名称、数据类型和输入输出方向的描述。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第三篇仿真的定义和分类
计算机仿真技术是以数学理论、相似原理、信息技术、系统技术及其应用领域有关的专业技术为基础，以计算机和各种物理效应设备为工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行试验研究的一门综合性技术。
雷诺（T.H.Naylor）定义：“仿真是在数字计算机上进行试验的数字化技术，它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经济系统（或者它们的某些部分）在若干周期内的特征。
”
系统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，以计算机和其它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，并借助于专家经验知识、统计数据和信息资料对试验结果进行分析研究，进而做出决策的一门综合性的和试验性的学科。
连续系统仿真及离散事件系统仿真。
系统仿真分为物理仿真、数学仿真及物理--数学仿真（又称半物理仿真或半实物仿真）。
根据国际标准化组织(ISO)标准中的《数据处理词汇》部分的名词解释，“模拟”(Simulation)与“仿真”(Emulation)两词含义分别为：“模拟”即选取一个物理的或抽象的系统的某些行为特征，用另一系统来表示它们的过程。
“仿真”即用另一数据处理系统，主要是用硬件来全部或部分地模仿某一数据处理系统，以致于模仿的系统能像被模仿的系统一样接受同样的数据，执行同样的程序，获得同样的结果。
鉴于目前实际上已将上述“模拟”和“仿真”两者所含的内容都统归于“仿真”的范畴，而且都用英文Simulation一词来代表。
计算机仿真技术综合集成了计算机、网络技术、图形图像技术、面向对象技术、多媒体、软件工程、信息处理、自动控制等多个高新技术领域的知识。
计算机仿真技术是以数学理论、相似原理、信息技术、系统技术及其应用领域有关的专业技术为基础，以计算机和各种物理效应设备为工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行试验研究的一门综合性技术。
计算机仿真技术的应用已不仅仅限于产品或系统生产集成后的性能测试试验，仿真技术已扩大为可应用于产品型号研制的全过程，包括方案论证、战术技术指标论证、设计分析、生产制造、试验、维护、训练等各个阶段。
仿真技术不仅仅应用于简单的单个系统，也应用于由多个系统综合构成的复杂系统。
系统仿真的定义
仿真界专家和学者对仿真下过不少定义。
艾伦（A.Alan）在1979年8月出版的“仿真”期刊上对众多的定义进行了综述，其中雷诺（T.H.Naylor）于1966年在其专著中对仿真作了如下定义：“仿真是在数字计算机上进行试验的数字化技术，它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经济系统（或者它们的某些部分）在若干周期内的特征。
”其它一些定义只对仿真作一些概括的描述：仿真就是模仿真实系统；仿真就是利用模型来作实验等等。
从这些有关仿真的定义中不难看出，要进行仿真试验，系统和系统模型是两个主要因素。
同时由于对复杂系统的模型处理和模型求解离不开高性能的信息处理装置，而现代化的计算机又责无旁贷地充当了这一角色，所以系统仿真（尤其是数学仿真）实质上应该包括三个基本要素：系统、系统模型、计算机。
而联系这三项要素的基本活动则是：模型建立、仿真模型建立和仿真试验。
参见图3.1。
图3.1仿真三要素
系统仿真技术作为分析和研究系统运动行为、揭示系统动态过程和运动规律的一种重要的手段和方法，随着40年代第一台计算机的诞生而迅速发展。
特别是近些年来，随着系统科学研究的深入，控制理论、计算技术、信息处理技术的发展，计算机软件、硬件技术的突破，以及各个领域对仿真技术的迫切需求，使得系统仿真技术有了许多突破性的进展，在理论研究、工程应用、仿真工程和工具开发环境等许多方面都取得令人瞩目的成就，形成一门独立发展的综合性科学。
综合国内外仿真界学者对系统仿真的定义，可对系统仿真做如下的定义：
系统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，以计算机和其它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，并借助于专家经验知识、统计数据和信息资料对试验结果进行分析研究，进而做出决策的一门综合性的和试验性的学科。
上述定义中的计算技术，除了包含通常意义下的计算理论和技术，还应该包括现代运筹学的绝大部分内容。
对信息理论、控制理论、运筹学等概念和术语，其它一些有关系统科学和系统工程的著作都给予了明确的解释。
定义中模型可以是定量的，也可以是定性的；可以是物理的，也可以是数学的，或者是它们的综合。
要对某一系统进行研究，其“白色”部分，可以建立定量的解析模型；“灰色”部分则可以通过实验、观测和归纳推理获得其模型结构，并根据专家经验和知识来辨识其参数；而对于“黑色”部分则只能借助于各种信息知识（感性的、理性的、经验的、意念的、行为的等）给予定性描述。
系统仿真的分类
依据不同的分类标准，可将系统仿真进行不同的分类。
如：
（1）根据被研究系统的特征可分为两大类，连续系统仿真及离散事件系统仿真。
连续系统仿真是指对那些系统状态量随时间连续变化的系统的仿真研究，包括数据采集与处理系统的仿真。
这类系统的数学模型包括连续模型（微分方程等），离散时间模型（差分方程等）以及连续--离散混合模型。
离散事件系统仿真则是指对那些系统状态只在一些时间点上由于某种随机事件的驱动而发生变化的系统进行仿真试验。
这类系统的状态量是由于事件的驱动而发生变化的，在两个事件之间状态量保持不变，因而是离散变化的，称之为离散事件系统。
这类系统的数学模型通常用流程图或网络图来描述。
（2）按仿真实验中所取的时间标尺τ(模型时间）与自然时间（原型）时间标尺T之间的比例关系可将仿真分为实时仿真和非实时仿真两大类。
若τ/T=1，则称为实时仿真，否则称为非实时仿真。
非实时仿真又分为超实时τ/T＞1和亚实时τ/T＜1两种。
（3）按照参与仿真的模型的种类不同，将系统仿真分为物理仿真、数学仿真及物理--数学仿真（又称半物理仿真或半实物仿真）。
物理仿真，又称物理效应仿真，是指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。
物理仿真直观形象，逼真度高，但不如数学仿真方便；尽管不
必采用昂贵的原型系统，但在某些情况下构造一套物理模型也需花费较大的投资，且周期也较长，此外在物理模型上作试验不易修改系统的结构和参数。
数学仿真是指首先建立系统的数学模型，并将数学模型转化成仿真计算模型，通过仿真模型的运行达到对系统运行的目的。
现代数学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。
数学仿真在系统分析与设计阶段是十分重要的，通过它可以检验理论设计的正确性与合理性。
数学仿真具有经济性、灵活性和仿真模型通用性等特点，今后随着并行处理技术、集成化软件技术、图形技术、人工智能技术、先进的交互式建模和仿真软硬件技术的发展，数学仿真必将获得飞速发展。
物理--数学仿真，又称为半实物仿真，准确称谓是硬件（实物）在回路中（Ha r dware In the Loop）的仿真。
这种仿真将系统的一部分以数学模型描述，并把它转化为仿真计算模型；另一部分以实物（或物理模型）方式引入仿真回路。
半实物仿真有以下几个特点：（1）原系统中的若干子系统或部件很难建立准确的数学模型，再加上各种难以实现的非线性因素和随机因素的影响，使得进行纯数学仿真十分困难或难以取得理想效果。
在半实物仿真中，可将不易建模的部分以实物代之参与仿真试验，可以避免建模的困难。
（2）利用半实物仿真可以进一步检验系统数学模型的正确性和数学仿真结果的准确性。
（3）利用半实物仿真可以检验构成真实系统的某些实物部件乃至整个系统的性能指标及可靠性，准确调整系统参数和控制规律。
在航空航天、武器系统等研究领域，半实物仿真是不可缺少的重要手段。
目录。