连续系统与离散事件系统仿真
Simulink中连续与离散模型的区别(DOC)
Simulink中连续与离散模型的区别 matlab/simulink/simpowersystem中连续vs离散! 本文中的一些具体数学推导见下面链接：计算机仿真技术 1.连续系统vs离散系统 连续系统是指系统状态的改变在时间上是连续的，从数学建模的角度来看，可以分为连续时间模型、离散时间模型、混合时间模型。其实在simpowersystem的库中基本所有模型都属于连续系统，因为其对应的物理世界一般是电机、电源、电力电子器件等等。 离散系统是指系统状态的改变只发生在某些时间点上，而且往往是随机的，比如说某一路口一天的人流量，对离散模型的计算机仿真没有实际意义，只有统计学上的意义，所以在simpowersystem中是没有模型属于离散系统的。但是在选取模型，以及仿真算法的选择时，常常提到的discrete model、discrete solver、discrete simulate type等等中的离散到底是指什么呢？其实它是指时间上的离散，也就是指离散时间模型。 下文中提到的连续就是指时间上的连续，连续模型就是指连续时间模型。离散就是指时间上的离散，离散模型就是指离散时间模型，而在物理世界中他们都同属于连续系统。为什么要将一个连续模型离散化呢？主要是是从系统的数学模型来考虑的，前者是用微分方程来建模的，而后者是用差分方程来建模的，并且差分方程更适合计算机计算，并且前者的仿真算法（simulationsolver）用的是数值积分的方法，而后者则是采用差分方程的状态更新离散算法。 在simpowersystem库中，对某些物理器件，既给出的它的连续模型，也给出了它的离散模型，例如： 离散模型一个很重要的参数就是采样时间sampletime，如何从数学建模的角度将一个连续模型离散化，后面会有介绍。在simpowersystem中常用powergui这个工具来将系统中的连续模型离散以便采用discrete算法便于计算机计算。
排队论与离散事件仿真理论
2排队论与离散事件仿真理论 2. 1排队论概述 排队是生活中经常出现的现象，如学生或老师去图书馆借阅资料、书籍时等待等级 的情况，病人去医院看病在门诊处等待挂号，参加公司招聘在外面等待进入面试的过程，订单请求在配送中心计算机终端内的等待处理过程以及超市中顾客购物完毕之后在收 银台前等待付账的过程等均为排队现象。 研究排队问题即是研究服务机构设置与接受服务者数量之间的关系。若来到系统内 的顾客数目多于服务台的数目，这样就无法在第一时间办理业务，需要进入队列等候， 这便是排队现象，现实生活中不难发现，顾客的到达和服务的时间都是随机的，这就导 致了排队现象是无法完全消除的。2排队论与离散事件仿真理论 2. 1排队论概述 排队是生活中经常出现的现象，如学生或老师去图书馆借阅资料、书籍时等待等级 的情况，病人去医院看病在门诊处等待挂号，参加公司招聘在外面等待进入面试的过程，订单请求在配送中心计算机终端内的等待处理过程以及超市中顾客购物完毕之后在收 银台前等待付账的过程等均为排队现象。 研究排队问题即是研究服务机构设置与接受服务者数量之间的关系。若来到系统内 的顾客数目多于服务台的数目，这样就无法在第一时间办理业务，需要进入队列等候， 这便是排队现象，现实生活中不难发现，顾客的到达和服务的时间都是随机的，这就导 致了排队现象是无法完全消除的。2. 1. 4排队问题的求解 首先需要知道系统中各项因素的数据情况，即研究系统中服务机构的数量、服务效率、规则、顾客到达数量、到达间隔时间、排队规则等，从而分析系统特征，得到系统(1) LS:系统状态平稳时的队长的平均值(包括正在接受服务的顾客)，是系统内顾客 数的均值。 (2) Lq:系统的平均等待队长，是系统内排队等候的顾客的均值。 (3) WS:平稳状态下顾客在系统中的平均逗留时间，即顾客在系统内逗留时间的均值。 (4) Wq:平稳状态下顾客在系统中的平均等待时间，它是顾客排队等候服务时间的 均值，如果设顾客接受服务的时间的均值为L}}，则有WS一Wq + L}} o (5)绝对通过能力A，它为单位时间内被服务完顾客的均值。 (6)相对通过能力Q，它为单位时间内被服务完顾客数与请求服务顾客数之比值。 (7)服务窗连续繁忙的时间长度，即忙期Tb o 系统的状态是指系统中的顾客数，如果有n个顾客就说系统的状态为n，计算以上 这些指标的基础是表达系统状态的概率。系统的状态可能有以下几种情况: ①不限制队长，n=0,1,2,}}} ②限制队长，最大数位N , n = 0,1,2,}}}, N ③即时制，服务台个数为。时，n = 0,1,2, } } }, c 则Pn (t)表示在时刻t、系统状态为n时概率。
离散系统与连续时间系统的根本差别是：离散系统(图3)有采样开
离散系统与连续时间系统的根本差别是：离散系统（图3）有采样开关存在，而连续系统则无。连续信号经过采样开关变成离散信号（图4），采样开关起这理想脉冲发生器的作用，通过它将连续信号调制成脉冲序列。 图3 离散系统方块图 图4 离散型时间函数 调制之后的信号中，包含与脉冲频率相关的高频频谱（图5），相邻两频谱不相重叠的条件是： max 2f f s 其中： s f ---采样开关的采样频率 m ax f ---连续信号频谱中的最高频率 这就是采样定理，通常选择采样频率时取四倍连续信号的最大频率。实验中，信号源产生频率可调的周期性信号，计算机通过A/D 板将信号采集入内存，通过软件示波器显示出来，调整采样频率，可以得到不同的采样结果，以波形图直观显示 出来。由此，可考察波形失真程度。 三、实验使用的仪器设备及实验装置 1. 装有LabVIEW 软件和PCI-1200数据采集卡的计算机一台 2. 频率计或信号发生器一台 3. 外接端子板、数据采集板、计算机、组态软件 基于LabVIEW 的信号测试系统主要包括信号发生器、DAQ 数据采集卡和计算机软件三部分组成。A/D 数据采集采用NI 公司PCMCIA 接口的PCI-1200型多功能数据采集卡；L abVIEW 7.1软件。 将PCI-1200数据采集卡插到计算机主板上的一个空闲的PCI 插槽中，接好各种附件，其驱动程序就是NI-DAQ 。附件包括一条50芯的数据线，一个型号为CB-50LP 的转接板，转接板直接与外部信号连接。 图5 信号频谱图
LabVIEW 进行模拟 信号的数 计算机调理端子板信号发生器 据采集 1. 安装 数据采集 示（图6）连接线路，并检查测试。 2. 熟悉LabVIEW软件中与数据采集相关的控件与设置项。 3. 编制DAQ程序，并调试数据采集组态。 4. 应用该组态软件进行波形数据采集并存储，信号种类设置为正弦波，分别设置信号发生器频 率为50，100Hz，观察并记录波形变化。 5. 设置信号种类为方波或锯齿波，重复上述实验。 （二）采样定理验证实验 1. 按图8连接线路，并检查测试。 2. 熟悉 GeniDAQ软件中与数据采集相关的控件与设置项。 3. 编制、调试数据采集组态。 4. 应用该组态软件进行波形数据采集并存储，信号种类设置为正弦波，分别设置信号发生器频 率为50，100Hz，采集频率设置为50、100、150、200、300、500Hz，观察并记录波形变化，体验采样定理的正确性。 五、实验准备及预习要求 1．认真阅读实验指导书，在老师答疑和同学讨论的基础上，完成实验准备任务： 1).了解数据采集及其硬件（A/D变换器和数据采集卡）选择的基本知识； 2).熟悉G语言编程环境和虚拟仪器的含义； 1.理解采样定理的意义； 2.实验前可以参考的书籍：《现代测试技术与数据处理》、《LabVIEW7.1测试技术与仪器应用》等。
{时间管理}离散系统与连续时间系统的根本差别是离散系统{图}有采样开
（时间管理）离散系统与连续时间系统的根本差别是离散系统（图）有采样开
离散系统和连续时间系统的根本差别是：离散系统（图3）有采样开关存于，而连续系统则无。连续信号经过采样开关变成离散信号（图4），采样开关起这理想脉冲发生器的作用，通过它将连续信号调制成脉冲序列。 图3离散系统方块图图4离散型时间函数 调制之后的信号中，包含和脉冲频率关联的高频频谱（图5），相邻俩频谱不相重叠的条件是： 其中： ---采样开关的采样频率 ---连续信号频谱中的最高频率 这就是采样定理，通常选择采样频率时取四倍连续信号的最大频率。实验中，信号源产生频率可调的周期性信号，计算机通过A/D板将信号采集入内存，通过软件示波器显示出来，调整采样频率，能够得到不同的采样结果，以波形图直观显示出来。由此，可考察波形失真程度。 三、实验使用的仪器设备及实验装置 1.装有LabVIEW软件和PCI-1200数据采集卡的计算机壹台 2.频率计或信号发生器壹台 3.外接端子板、数据采集板、计算机、组态软件 基于LabVIEW的信号测试系统主要包括信号发生器、DAQ数据采集卡和计算机软件三部分组成。A/D数据采集采用NI公司PCMCIA接口的PCI-1200型多功能数据采集卡；LabVIEW7.1软件。 将PCI-1200数据采集卡插到计算机主板上的壹个空闲的PCI插槽中，接好各种附件，
图7DAQ设备和DAQ节点以及VI的层次关系图 图6CB-50LP转接板的引脚定义图图8采样定理验证实验构成图 其驱动程序就是NI-DAQ。附件包括壹条50芯的数据线，壹个型号为CB-50LP的转接板，转接板直接和外部信号连接。 四、具体实验步骤 （壹）通过LabVIEW进行模拟信号的数据采集 1.安装数据采集卡，根据数据采集卡接线指示（图6）连接线路，且检查测试。 2.熟悉LabVIEW软件中和数据采集关联的控件和设置项。 3.编制DAQ程序，且调试数据采集组态。 4.应用该组态软件进行波形数据采集且存储，信号种类设置为正弦波，分别设置信 号发生器频率为50，100Hz，观察且记录波形变化。 5.设置信号种类为方波或锯齿波，重复上述实验。 （二）采样定理验证实验 1.按图8连接线路，且检查测试。
计控实验二-连续系统变换为离散系统
实验二 连续系统变换为离散系统 一、实验目的 在对连续系统进行实时计算机控制时，往往需要把连续系统转换成离散系统。 二、实验指导 为了得到连续系统的离散化数学模型，Matlab 提供了c2d()函数。c2d()函数的调用格式为： sysd=c2d(sys,Ts) 或 sysd=c2d(sys,Ts,method) 式中，输入参量sys 为连续时间模型对象；Ts 为采样周期；sysd 为带采样时间Ts 的离散时间模型。Method 用来指定离散化采用的方法： ‘zoh ’——采用零阶保持器法； ‘foh ’——采用一阶保持器法； ‘tustin ’——采用双线性变换法； ‘prewarp ’——采用改进的双线性变换法； ‘matched ’——采用零极点匹配法；缺省时，为‘zoh ’ 三、实验内容 1．已知连续系统的零极点增益模型为： 试采用零阶保持器与零极点匹配法求其离散传递函数。设采样周期。 程序及结果： >> k=10,z=-5,p=[-1 -3 -8]; sys = zpk ( z,p,k ) sys = 10 (s+5) ----------------- (s+1) (s+3) (s+8) Continuous -time zero/pole/gain model. >> Ts=0.1 Ts = 0.1000 >> sysd=c2d(sys,Ts,'zoh') ) 8)(3)(1()5(10)(++++= s s s s s G s T 1.0=
sysd = 0.040105 (z -0.6065) (z+0.7932) -------------------------------- (z -0.9048) (z -0.7408) (z -0.4493) Sample time: 0.1 seconds Discrete -time zero/pole/gain model. >> sysd=c2d(sys,Ts,'matched') sysd = 0.035957 (z -0.6065) (z+1) -------------------------------- (z -0.9048) (z -0.7408) (z -0.4493) Sample time: 0.1 seconds Discrete -time zero/pole/gain model. 2、已知系统如图1所示，被控对象 G h (s)为零阶保持器， 图1 （1） 若其控制器按模拟化设计方法设计，其系统框图如图2，得到的传递函数 为 )110(1)()()(+==s s s U s s G a θ1 110)(++=s s s D
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。 （4）统计（Statistics） 仿真系统通常会记录系统的统计数据，用以表示感兴趣的一些统计量。 （5）结束条件（Ending Condition） 因为事件是自举的，理论上来说离散事件仿真系统可以永远运行下去。因此，仿真系统设计者必须决定仿真什么时候结束。典型的选择是“在事件t”（“at time t” ）或者“在处理n个事件后”（“after processing n number of events”）或者，更一般地，“当统计量X达到值x时”（“when statistical measure X reaches the value x”）。 一个仿真系统的主循环结构如下： （1）开始（Start）：初始化结束条件（Ending Condition）为FALSE。初始化系统状态变量。初
连续传递函数离散化的方法与原理
目录
第一章 模拟化设计基础 数字控制系统的设计有两条道路，一是模拟化设计，一是直接数字设计。如果已经有成熟的模拟控制器，可以节省很多时间和部分试验费用，只要将模拟控制器离散化即可投入应用。如果模拟控制器还不存在，可以利用已有的模拟系统的设计经验，先设计出模拟控制器，再进行离散化。 将模拟控制器离散化，如果用手工进行，计算量比较大。借助数学软件MATLAB 控制工具箱，可以轻松地完成所需要的全部计算步骤。如果需要的话，还可以使用MATLAB 的SIMULINK 工具箱，进行模拟仿真。 第一节 步骤 步骤1 模拟控制器的处理 在数字控制系统中，总是有传输特性为零阶保持器的数模转换器（DAC ），因此，如果模拟控制器尚未设计，则应以下 图的方式设计模拟控制器，即在对象前面加上一个零阶保持器，形成一个新对象Ts 1e G s s ()--，然后针对这个新对象求模拟 控制器D(s)。事实上，模拟控制器一般是已经设计好的，无法或不方便更改了，离散化后的系统只好作为近似设计了。 然而，按照上述思路，可否将已有的控制器除以一个零阶保持器再离散化呢？还没有这方面的实际经验。 以下假设选定的G(s)，D(s)如下图，而且不对G(s)作添加保持器的预处理。 步骤2 离散化模拟控制器 离散化模拟控制器之前，先要确定离散化算法和采样时间。离散化算法有好几种，第二章中有详细的论述，现假定采用双线性变换法。确定采样时间，需要考虑被控对象的特性，计算机的性能，以及干扰信号的影响等，初步可按采样时间T<，Tp 为被控对象时间常数，或T=～τ，为被控对象的纯滞后，初步确定后再综合平衡其它因素，当然这需要一定的经验，现在假定取秒。 假设模拟控制器为s 2 D s 8s 15 +=?+()，在MATLAB 中，用c2d 函数进行离散化，过程为： 转换结果为： 步骤3 检验数字控制器的性能 数字控制器的性能项目比较多，我们仅以直流增益，频率特性，零极点分布说明。 直流增益 dcgain(dz) 返回直流增益 频率特性 bode(ds,'r',dz,'g') 伯德图，见下页左图 零极点分布 pzmap(dz) 零极点分布图，见下页右图 步骤4 离散化控制对象 为了进行模拟仿真，需要对控制对象进行离散化，由于步骤1所说的原因，应把被控对象视为零阶保持器与原对象的串连，即应对 Ts 1e G s s ()--进行离散化，这时可在c2d 函数中使用零阶保持器(zoh)方法，如果认为不需要添加零阶保持器，即直接对G(s)离散化，则应在c2d 函数中使用冲击响应不变法（imp ）。 借用零阶保持器(zoh)方法，将对象20 G s s s 2()() =+带一阶保持器离散化的过程如下： 转换结果为： 步骤5 模拟仿真 求离散系统的闭环传递函数和连续系统的闭环传递函数。 ds=zpk(-2,-15,8) %建立模拟控制器的s 传递函数 dz=c2d(ds,,'tustin') %将模拟控制器按tustin 方法转换为z 传递函数的数字控制器 ...... %模拟控制器D(s)转换为D(z)的过程见前 gs=zpk([ ],[0,-2],20) %建立对象的s 传递函数 g1z=c2d(gs,,'zoh') %借用c2d 函数进行带零阶保持器的对象的离散化
连续和离散系统分析
实验一 连续和离散系统分析 一、实验目的 学习连续系统和离散系统响应的matlab 求解方法； 二、实验主要仪器设备和材料 计算机 三、实验方法、步骤及结果测试 实验方法：编程，上机调试，分析实验结果； 步骤： 编程实现上述各实验内容 四、实验结果 1、某系统的传递函数为：) 2)(1(1 )(/)(++= s s x X s Y 试求系统的冲激响应和阶跃响应。
2、编制程序求解下列两个系统的单位冲激响应和阶跃响应，并绘出其图形。要求分别用filter、conv、impz三种函数完成。给出理论计算结果和程序计算结果并讨论。 （I） ]1 [ ] [ ]2 [ 125 .0 ]1 [ 75 .0 ] [- - = - + - +n x n x n y n y n y 理论计算结果： 程序计算结果： A：单位冲激响应 （1）用Filter函数（2）用Conv函数（3）用impz函数 单位冲激响应: n012345 h(n)1 单位阶跃响应: n012345 y(n)1
B：单位阶跃响应 (1)用Filter函数 （2）用Conv函数 （3）用Impz函数
（II ）]}4[]3[]2[]1[{25.0][-+-+-+-=n x n x n x n x n y 理论计算结果： 程序计算结果： A ：单位冲激响应 （1）用filter 函数 （2）用Conv 函数 （3）用Impz 函数 B ：单位阶跃响应 单位冲激响应: n 0 1 2 3 4 5 h(n) 0 单位阶跃响应: N 0 1 2 3 4 5 y(n) 0 1 1
离散事件系统仿真实验
实验二离散事件系统仿真实验 目录 实验题目 (1) 一、实验目标 (1) 二、实验原理 (1) 1. 排队系统的一般理论 (1) 2. 离散系统常用的仿真策略 (2) 3. 本实验采用单服务台模型 (3) 4. 仿真运行方式 (3) 三、理论分析 (4) 1. 涉及的基本概念 (4) 2. 仿真的总体规划设计 (5) 四、建模过程 (7) 1. 思路分析 (7) 2. 仿真策略 (7) 3. 事件列表 (8) 4. 变量定义 (8) 5. 系统流程框图 (9) 五、仿真源程序（Matlab） (10) 六、结果分析 (12) 七、感受及建议 (15)
实验题目 实体（临时实体）到达模式：实体到达模式是顾客到达模式，设到达时间间隔Ai 服从均值5min A β=的指数分布 /1 ()(0) A A A f A e A ββ?=≥服务模式：设服务员为每个顾客服务的时间为Si .它也服从指数分布，均值为4min S β=/1 ()(0) S S s f S e S ββ?=≥服务规则：由于是单服务台系统，考虑系统顾客按单队排列，并按FIFO 方式服务 一、实验目标 通过单服务台排队系统的方针，理解和掌握对离散事件的仿真建模方法，以便对其他系统进行建模，并对其系统分析，应用到实际系统，对实际系统进行理论指导。 二、实验原理 1. 排队系统的一般理论 一般的排队系统都有三个基本组成部分：
（1）到达模式：指动态实体（顾客）按怎样的规律到达，描写实体到达的统计特性。通常假定顾客总体是无限的。 （2）服务机构：指同一时刻有多少服务设备可以接纳动态实体，它们的服务需要多少时间。它也具有一定的分布特性。通常，假定系统的容量（包括正在服务的人数加上在等待线等待的人数）是无限的。 （3）排队规则：指对下一个实体服务的选择原则。通用的排队规则包括先进先出（FIFO），后进先出（LIFO），随机服务（SIRO）等。 2. 离散系统常用的仿真策略 （1）事件调度法（Event Scheduling）： 基本思想：离散事件系统中最基本的概念是事件，事件发生引起系统状态的变化，用事件的观点来分析真实系统。通过定义事件或每个事件发生系统状态的变化，按时间顺序确定并执行每个事件发生时有关逻辑关系。 （2）活动扫描法： 基本思想：系统有成分组成，而成分又包含活动。活动的发生必须满足某些条件，且每一个主动成分均有一个相应的活动例程。仿真过程中，活动的发生时间也作为条件之一，而且较之其他条件具有更高的优先权。 （3）进程交互法： 基本思想：将模型中的主动成分历经系统所发生的事件及活动，按时间发生的顺序进行组合，从而形成进程表。系统仿真钟的推进采
讨论连续系统和相应的离散系统的区别
讨论连续系统和相应的离散系统（分带零阶保持器和不带零阶保持器的两种情况）的阶跃响应指标[(),,%,]p s c t t σ∞，设1K T ==； ● 连续系统： 1(),1 (1)K K G s v s s =?=? =+? 22 1 ()1 K s s s K s s Φ= =++++ 11221n n ξωω?==? ? ?=? 0%16.3%3.5 3.57 0.5 3.631()lim ()1s n p s t t c s s s σξω→=?? ?===?? ? ===???∞=?Φ?=?? ● 离散系统I （不带ZOH ） 1(1)()[](1)(1)() 0.632(1)(0.368) T T K T K K e z G z Z s s z z e z z z --==-== +---= --1 2 22 32 ()(1)0.632()1()(1)0.7360.368 0.632()()1 1.736 1.1040.368 T K T T T T G z K e z z z G z z K Ke e z e z z z z C z z z z z z -==----Φ=== ++---+-+=Φ==--+-长除得单位阶跃响应序列(下页)11 1()lim()()lim ()11z z z z C z z z z →→-∞=?Φ?=Φ=- ● 离散系统II （带ZOH ）
2 12()()1()[(10.3680.2640.632 K T G z K z G z z K T z z z ==Φ= =++-+= -+11 1()lim()()lim ()1 1z z z z C z z z z →→-∞=?Φ?=Φ=-2320.3680.264()()12 1.6320.632 z z z C z z z z z z +=Φ?==--+-长除1(t)响应序列 12 1()(1)[ ](1) (1)(1)0.3680.264 (1)()(1)(0.368) T T T K T T K G z z Z s s T e z e Te z K z z e z z ----==-=-+-++--+==----
离散事件建模及仿真
第7章离散事件系统建模与仿真 离散事件系统指的是一组实体为了达到某些目的，以某些规则相互作用、关联而集合在一起。与连续事件系统不同，离散事件系统所包含的事件在时间上和空间上都是离散的。离散事件系统在生产和生活中是很常见的，例如一个超市就是一个离散事件系统，它由顾客和收银员组成。在离散事件系统中，各事件以某种顺序或在某种条件下发生，并且大都是随机性的，所以，其模型很难用某种规范的形式，一般采用流程图或者网络图的形式来定义实体在系统中的活动。这类系统在建模时，只要考虑系统内部状态发生变化的时间点和发生这些变化的原因，而不用描述系统内部状态发生变化的过程。本章将介绍几种常见的离散事件系统和离散事件系统建模方法。 7.1 离散事件系统模型 离散事件系统是指系统的状态仅在离散的时间点上发生变化的系统，而且这些离散时间点一般是不确定的。这类系统中引起状态变化的原因是事件，通常状态变化与事件发生是一一对应的。事件的发生没有持续性，可以看作在一个时间点上瞬间完成，事件发生的时间点是离散的，因而这类系统称为离散事件系统。首先看一个典型的离散系统的例子。 例7.1 超市服务系统 某理发店只有一名理发师。在正常的工作时间内，如果理发店没有顾客，则理发师空闲；如果有顾客，则为顾客理发。如果顾客到达理发店时，理发师正在为其他顾客服务，则新来的顾客在一旁排队等候。显然，每个顾客到达理发店的时间是随机的，而理发师为每个顾客服务的时间也是随机的，进而队列中每个顾客的等候时间也是随机的。 下面，结合例7.1介绍一下在离散事件系统仿真中所用到的一些基本概念。 (1)实体 实体是指有可区别性且独立存在的某种事物。在系统中，构成系统的各种成分称为实体，用系统论的术语，它是系统边界内的对象。在离散事件系统中，实体可分为两大类：临时实体和永久实体。临时实体指的是只在系统中存在一段时间的实体，这类实体由系统外部到达系统，在系统仿真过程中的某一时刻出现，最终在仿真结束前从系统中消失。例7.1中，顾客是临时实体，他们按一定的规律到达，经过理发师服务（可能要排队等待一段时间），最终离开系统。那些虽然达到，但未进入理发店的顾客则不能称为该系统的临时实体。永久实
单服务台排队系统离散事件系统仿真实验
离散事件系统仿真实验 一、实验目标 通过单服务台排队系统的方针，理解和掌握对离散事件的仿真建模方法，以便对其他系统进行建模，并对其系统分析，应用到实际系统，对实际系统进行理论指导。 二、实验原理 1．排队系统的一般理论 一般的排队系统都有三个基本组成部分： （1）到达模式：指动态实体（顾客）按怎样的规律到达，描写实体到达的统计特性。通常假定顾客总体是无限的。 （2）服务机构：指同一时刻有多少服务设备可以接纳动态实体，它们的服务需要多少时间。它也具有一定的分布特性。通常，假定系统的容量（包括正在服务的人数加上在等待线等待的人数）是无限的。 （3）排队规则：指对下一个实体服务的选择原则。通用的排队规则包括先进先出（FIFO），后进先出（LIFO），随机服务（SIRO）等。 2．对于离散系统有三种常用的仿真策略：事件调度法、活动扫描法、进程交互法。 （1）事件调度法（Event Scheduling）： 基本思想：离散事件系统中最基本的概念是事件，事件发生引起系统状态的变化，用事件的观点来分析真实系统。通过定义事件或每个事件发生系统状态的变化，按时间顺序确定并执行每个事件发生时有关逻辑关系。 （2）活动扫描法： 基本思想：系统有成分组成，而成分又包含活动。活动的发生必须满足某些条件，且每一个主动成分均有一个相应的活动例程。仿真过程中，活动的发生时间也作为条件之一，而且较之其他条件具有更高的优先权。 （3）进程交互法： 基本思想：将模型中的主动成分历经系统所发生的事件及活动，按时间发生的顺序进行组合，从而形成进程表。系统仿真钟的推进采用两张进程表，一是当前事件表，二是将来事件表。 3．本实验采用的单服务台模型 （1）到达模式：顾客源是无限的，顾客单个到达，相互独立，一定时间的到达数服从指数
连续和离散系统分析
实验一连续与离散系统分析 一、实验目得 学习连续系统与离散系统响应得matlab求解方法; 二、实验主要仪器设备与材料 计算机 三、实验方法、步骤及结果测试 实验方法:编程,上机调试,分析实验结果; 步骤: 编程实现上述各实验内容 四、实验结果 1、某系统得传递函数为： 试求系统得冲激响应与阶跃响应。 2、编制程序求解下列两个系统得单位冲激响应与阶跃响应,并绘出其图形。要求
分别用filtｅr、coｎｖ、ｉｍpz三种函数完成。给出理论计算结果与程序计算结果并讨论。 (I) 理论计算结果: 程序计算结果: Ａ：单位冲激响应 （１)用Fiｌter函数(２)用Conｖ函数 (3）用impz函数 单位冲激响应: n 0 1 2 3 4 5 h(n) 1 -1、75 1、19 -0、67 0、355 -0、18 单位阶跃响应: n 0 1 2 3 4 5 y(n) 1 -0、75 0、44 -0、234 0、12 -0、06
Ｂ:单位阶跃响应(1)用Fil ｔer 函数 (2)用Ｃｏnv 函数 (3)用Imp ｚ函数 (II ） 理论计算结果: 程序计算结果： A:单位冲激响应(1)用f ｉlter 函数 单位冲激响应: n 0 1 2 3 4 5 h(n) 0 0、25 0、25 0、25 0、25 单位阶跃响应: N 0 1 2 3 4 5 y(n) 0 0、25 0、5 0、75 1 1
（２)用Conｖ函数 （3)用Impｚ函数 B:单位阶跃响应 （1）用fｉlter函数 （2)用Ｃｏｎv函数 (3)用Impz函数
离散事件系统仿真策略
1 离散事件系统仿真策略 离散事件系统仿真策略：介绍三种仿真策略，即事件调度法、活动扫描、进程交互法。 主要术语： （１） 成分（Component ）：相应于系统中的实体，用于构造模型中的各个部分，可分为两大类： 主动成分（Active-type Component ）：可以主动产生活动的成分 如排队系统中的顾客，它的到达将产生排队活动或服务活动。 被动成分（Pasive-type Component ）：本身不能激发活动，只有在主动成分作用下才产生状态变化。 （２）描述变量：成分状态、属性的描述。 （３）成分间的相互关系：描述成分之间相互影响的规则。 在一个模型中，主动成分对被动成分可能产生作用，而主动成分之间也可能产生作用。 C ＝{ α1. α2, …, αn }成分集合, αi 是第i 个成分分量(n i ≤≤1)。
2 C A ={α1. α2, …, αm } 主动成分子集, αj 是第j 个主动成分分量(1n m m j <≤≤,)。 C P ={α1. α2, …, αl } 被动成分子集, αk 是第k 个被动成分分量(1≤≤ Convert model from discrete to continuous time d2c Syntax sysc = d2c(sysd) sysc = d2c(sysd,method) sysc = d2c(sysd,opts) [sysc,G] = d2c(sysd,method,opts) Description sysc = d2c(sysd) produces a continuous-time model sysc that is equivalent to the discrete-time dynamic system model sysd using zero-order hold on the inputs. sysc = d2c(sysd,method) uses the specified conversion method method. sysc = d2c(sysd,opts) converts sysd using the option set opts, specified using the d2cOptions command. [sysc,G] = d2c(sysd,method,opts) returns a matrix G that maps the states xd[k] of the state-space model sysd to the states xc(t) of sysc. Input Arguments sysd Discrete-time dynamic system model You cannot directly use an idgrey model with FcnType='d' with d2c. Convert the model into idss form first. method String specifying a discrete-to-continuous time conversion method: ?'zoh' — Zero-order hold on the inputs. Assumes the control inputs are piecewise constant over the sampling period. ?'foh' — Linear interpolation of the inputs (modified first-order hold). Assumes the control inputs are piecewise linear over the sampling period. ?'tustin' — Bilinear (Tustin) approximation to the derivative. ?'matched' — Zero-pole matching method of [1] (for SISO systems only). Default: 'zoh' opts Discrete-to-continuous time conversion options, created using d2cOptions. Output Arguments sysc Continuous-time model of the same type as the input system sysd. When sysd is an identified (IDLTI) model, sysc: ?Includes both the measured and noise components of sysd. If the noise variance is λ in sysd, then the continuous-time model sysc has an indicated level of noise spectral density equal to Ts*λ. ?Does not include the estimated parameter covariance of sysd. If you want to translate the covariance while converting the model, use translatecov. G Matrix mapping the states xd[k] of the state-space model sysd to the states xc (t) of sysc: x c ( k T s ) =G 2 4 x d [k] u [k] 3 5. 1 实验一 离散系统的分析 一 实验目的 1．学习利用采样控制理论； 2．使用MATLAB 理论进行分析； 3. 学习利用z 变换与反变换分析离散控制系统； 二、实验步骤 1．开机执行程序 C ：＼matlab ＼bin ＼matlab.exe (或用鼠标双击图标)进人MATLAB 命令窗口; 2．运用所学自动控制理论z 变换与反变换，使用MATLAB 的基本知识分析离散控制系统的基本性质及进行控制系统的设计。 3. MATLAB 离散系统基本命令 模型转换 1）连续系统离散化 sysd=c2d(sys,T) T 为采样时间 sysd=c2d(sys,T,method) method 有四种模式： a. ‘zoh’---采用零阶保持器， b. ‘foh’---采用一阶保持器， c. ‘tustin’---采用双线性逼近（tustin ）方法， d. ‘preqarp’---采用改进的（tustin ）方法， 2）离散系统连续化 sys=d2c(sysd,T,method) T 为采样时间 例 设) 1(1)(+=s s s g ， T=0.1s , 求G(z) 键入命令：sys=tf([1],[1 1 0]); c2d(sys,0.1) %采样时间0.1s 得到离散传递函数： 当采样时间取T=1s 时： 0.004837 z + 0.004679 G （z ）= ---------------------------- z^2 - 1.905 z + 0.9048 0.3679 z + 0.2642 G （z ）= ---------------------------- z^2 - 1.368 z + 0.3679 目录 第一章模拟化设计基础1第一节步骤1第二节在MATLAB中离散化3第三节延时e-Ts环节的处理5第四节控制函数分类6第二章离散化算法10摘要10比较11第一节冲击响应不变法(imp,无保持器直接z变换法) 11第二节阶跃响应不变法(zoh,零阶保持器z变换法) 11第三节斜坡响应不变法(foh,一阶保持器z变换法) 11第四节后向差分近似法12第五节前向差分近似法14第六节双线性近似法(tustin) 15第七节预畸双线性法(prevarp) 17第八节零极点匹配法(matched) 18第三章时域化算法19第一节直接算法1—双中间变量向后递推19第二节直接算法2—双中间变量向前递推20第三节直接算法3—单中间变量向后递推21第四节直接算法4—单中间变量向前递推(简约快速算法) 21第五节串联算法22第六节并联算法23第四章数字PID控制算法24第一节微分方程和差分方程25第二节不完全微分25第三节参数选择26第四节 c51框架27第五章保持器33第一节零阶保持器33第二节一阶保持器30附录两种一阶离散化方法的结果的比较31 第一章 模拟化设计基础 数字控制系统的设计有两条道路，一是模拟化设计，一是直接数字设计。如果已经有成熟的模拟控制器，可以节省很多时间和部分试验费用，只要将模拟控制器离散化即可投入应用。如果模拟控制器还不存在，可以利用已有的模拟系统的设计经验，先设计出模拟控制器，再进行离散化。 将模拟控制器离散化，如果用手工进行，计算量比较大。借助数学软件MATLAB 控制工具箱，可以轻松地完成所需要的全部计算步骤。如果需要的话，还可以使用MATLAB 的SIMULINK 工具箱，进行模拟仿真。 第一节 步骤 步骤1 模拟控制器的处理 在数字控制系统中，总是有传输特性为零阶保持器的数模转换器（DAC ），因此，如果模拟控制器尚未设计，则应以下图 的方式设计模拟控制器，即在对象前面加上一个零阶保持器，形成一个新对象Ts 1e G s s ()--，然后针对这个新对象求模拟控 制器D(s)。事实上，模拟控制器一般是已经设计好的，无法或不方便更改了，离散化后的系统只好作为近似设计了。 然而，按照上述思路，可否将已有的控制器除以一个零阶保持器再离散化呢还没有这方面的实际经验。 D(s)x u e -模拟控制器 1-e -Ts s G(s)对象 以下假设选定的G(s)，D(s)如下图，而且不对G(s)作添加保持器的预处理。 x u e -D(s)=8s+2 s+15 .G(s)=20 s(s+2) 步骤2 离散化模拟控制器 离散化模拟控制器之前，先要确定离散化算法和采样时间。离散化算法有好几种，第二章中有详细的论述，现假定采用双线性变换法。确定采样时间，需要考虑被控对象的特性，计算机的性能，以及干扰信号的影响等，初步可按采样时间T<，Tp 为被控对象时间常数，或T=～τ，为被控对象的纯滞后，初步确定后再综合平衡其它因素，当然这需要一定的经验，现在假定取秒。 假设模拟控制器为s 2 D s 8s 15 +=?+()，在MATLAB 中，用c2d 函数进行离散化，过程为： 转换结果为： x u e -D(z)= 6.1091(z-0.9048) z-0.4545 D(s)=8s+2 s+15. G(s)= 20s(s+2) 步骤3 检验数字控制器的性能 数字控制器的性能项目比较多，我们仅以直流增益，频率特性，零极点分布说明。 ds=zpk(-2,-15,8) %建立模拟控制器的s 传递函数 dz=c2d(ds,,'tustin') %将模拟控制器按tustin 方法转换为z 传递函数的数字控连续系统与离散系统的互转(s域与z域互转)
连续系统离散化分析
连续传递函数离散化的方法与原理