计算机仿真技术总复习整理

一、什么叫系统？系统具有哪些特点？

系统：为实现规定功能以达到某一目标而构成的相互关联的一个集合体或装置(部件)。

系统具有以下四个特点：

①系统是由部件组成的，部件处于运动状态；

②部件之间存在着联系；

③系统行为的输出也就是对目标的贡献，系统各主量和的贡献大于各主量贡献之和，即系统的观点1+1>2；

④系统的状态是可以转换的，在某些情况下系统有输入和输出，系统状态的转换是可以控制的。

二、系统性能好坏的评价指标有哪些？

系统的好坏可以由以下四点观察：

目标明确:每个系统（部件）均为一个目标而运动。系统的好坏要看它运行后对目标的贡献。因而目标明确是评价系统的第一指标。

结构合理:子系统的联接方式组成系统的结构。联接清晰，路径通畅，冗余少等，以达到合理实现系统目标的目的。

接口清楚:子系统之间有接口，系统和外部的联接也有接口，好的接口其定义应十分清楚。能观能控:通过接口，外界可以输入信息，控制系统的行为，可以通过输出观测系统的行为。只有系统能观能控，系统才会有用，才会对目标作出贡献。

三、系统模型的定义、类型及特征？

系统模型的定义：是指以某种确定的形式（如文字、符号、图表、实物、数学公式等），对系统某一方面本质属性的描述。

系统模型的分类：物理模型、数学模型

系统模型的特征：

（1）它是现实系统的抽象或模仿；

（2）它是由反映系统本质或特征的主要因素构成的；

（3）它集中体现了这些主要因素之间的关系。

四、计算机仿真的定义、类型、作用？

计算机仿真（Computer Simulation ）定义：借助高速、大存储量数字计算机及相关技术，对复杂真实系统的运行过程或状态进行数字化模拟的技术。

计算机仿真的分类：

①根据计算机分类：模拟计算机仿真、数字计算机仿真、模拟数字混合计算机仿真

②根据仿真时钟与实际时钟的比例关系实时仿真、欠实时仿真、超实时仿真

③根据系统模型的特性连续系统仿真、离散事件系统仿真

五、简述计算机仿真的总体流程图？

六、系统仿真的定义？

系统仿真（System Simulation）定义：是以相似原理、系统技术、信息技术及其应用领域有关专业技术为基础，以计算机、仿真软件、仿真器和各种专用物理效应设备为工具，利用系统模型对真实的或设想的系统进行动态研究的一门多学科的综合性技术。

七、什么是产品全生命周期？

产品全生命周期：从产品研究、产品规划、产品设计、产品试验、产品制造、产品销售、产品使用到产品最终报废的过程

八、计算机仿真技术与传统的CAD/CAE/CAM技术的最大差别在什么地方？

虚拟样机技术与传统的CAD／CAE／CAM技术最大的差别在于：

前者是面向系统的设计／分析／制造、以提高产品整体质量和性能并降低开发与制造成本为目的；而后者是面向产品零部件的设计／分析／制造、以提高零、部件的质量和性能为目的。

九、数学模型的定义是什么？

数学模型：是利用数学语言（符号、式子与图象）模拟现实的模型。

十、什么叫数学建模？

数学建模：把现实世界中的实际问题加以提炼，抽象为数学模型，求出模型的解，验证模型的合理性，并用该数学模型所提供的解答来解释现实问题，我们把数学知识的这一应用过

程称为数学建模。

十一、建立系统模型的依据有哪些？

建模的目的：建立系统模型的目的是建模过程的主要信息来源之一；

先验知识；

实验数据。

十二、系统建模的途径有哪几种？

演绎法：对于白盒系统，利用一些已知的基本定理，经过分析和演绎导出系统模型（也叫理论建模）；

归纳法：黑盒或灰盒系统，如果允许直接进行实验性观测，可假设模型并通过实验对假设的模型加以验证和修正；如果是黑盒系统且又不允许直接实验观测的系统，可采用数据收集和统计归纳的方法来假设模型（也叫系统辨识建模）。

混合法：实际上采用单一的途径建模很难获得有效的结果，通常是采用混合的途径。 十三、建立简单系统的数学模型。

同时输出位移、速度和加速度，则模型框图为

十四、连续系统数值积分的基本思想？

连续系统数值积分如果要求其解，必须首先（差分法）将其离散化，然后进行求解。 十五、数值积分方法有哪些？

欧拉法、梯度法、龙格一库塔法、阿达姆斯法和吉尔法。

十六、单步法与多步法、显式法与隐式法、定步长与变步长的定义？

单步法是指计算某时刻数值yk+1，只需前一时刻tk 有关信息，它是一种能自启动的算法。 多步法是指计算某时刻数值yk+1需要tk ，tk-1时刻有关信息，它是一种不能自启动的算法。 显式是指计算yk+1时所需数据均已算出。

隐式是指计算yk+1的算式中含有tk+1时刻的数据。因此在使用隐式公式中，需要用另一公式估计这里未知数据，然后用隐式公式进行迭代，这叫预估－校正法。显然这种方法不能自启动。

定步长为积分步长h 在仿真运行过程中始终不变。而积分步长在仿真运行过程中自动修正改变为变步长。

十七、欧拉法的递推公式、特点及数值求解应用？

特点：算法简单，计算工作量小，且为单步显式法，可自启动，但精度较低。

十八、二阶龙格库塔法的递推公式、特点及数值求解应用？

⎪⎪⎩

⎪⎪⎨⎧++==++=+),(),()(2121211h K y h t f K y t f K K K h y y m m m m m m h

y t f y y m m m m ),(1+=+

特点：与欧拉法比较，算法较复杂，计算工作量较大，但精度较低。

十九、离散事件系统的定义及特点？

离散事件系统的定义：是指受事件驱动、系统状态跳跃式变化的动态系统，系统的迁移发生在一串离散事件点上。

离散事件系统的特点：

1、系统中的状态只是在离散时间点上发生变化，而且这些离散事件点一般是不确定的；

2、系统中的状态变化往往无法用数学公式表示；

3、描述方式通常为图、表等接近自然语言的方式；

4、动态仿真，时间是仿真中的一个关键变量；

5、离散事件系统总包含排队过程；

二十、离散事件仿真模型的设计与实现？

设计：1、系统建模 2、确定仿真算法 3、建立仿真模型 4、设计仿真程序

5、仿真结果分析

实现：事件调度法活动扫描法进程交互法

二十一、随机数与随机变量的作用、产生方法？

随机数产生的方法：随机数表硬件设备数学公式

随机数的作用：离散事件系统仿真的基础就是产生随机数

随机变量的产生方法：反变换法、组合法、卷积法及取舍法：

随机变量的作用：

随机数与随机变量的产生：MATLAB提供了两个基本的函数用于产生随机数。它们是rand和randn。

二十二、离散事件系统一般应用在什么地方？

离散事件系统仿真的应用：1.排队系统 2.机械行业

二十三、什么是虚拟样机技术？虚拟样机技术的应用软件有哪些？

虚拟样机（Virtual Prototyping 简称VP）技术又称为机械系统动态仿真技术, 是一项计算机辅助工程（CAE）技术，是建模仿真技术、虚拟现实（Virtual Reality）技术、计算辅助设计与制造（CAD／CAM）等技术综合集成。

目前世界范围内流行使用的机械系统的仿真软件有 ADAMS和比利时LMS的DADS（Dynamic Analysis and Design System）动力学分析和设计系统软件。

二十四、ADAMS软件的英文全称是什么？ADAMS的中文含义是什么？

ADAMS英文全称全称是：Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System，

中文含义：机械系统自动动力学分析系统。

二十五、虚拟样机技术的特点有哪些？

虚拟样机技术的特点：1、强调在系统层次上模拟产品的外观、功能及特定环境

下的行为；

2、可以辅助物理样机进行设计验证和测试；

3、可以在相同时间内“试验”更多的设计方案，从而易

于获得最优设计方案；

4、用于产品开发的全生命周期，并随着产品生命周期的

演进而不断丰富和完善；

5、支持产品的全方位测试、分析与评估；

6、减少产品开发时间产品尽快上市；

7、减少了设计费用。