建模仿真大作业2
5、如图1所示，一个由三台机器构成的柔性加工单元，其中N1，N2和N3分别表示三种不同的零件，它们分别经由自己的工艺路线有机器M1
、M2、M3进行加工。
每个零件分配一个托盘，托盘在完成最后加工工序后运载新的零件返回到处于最初加工工序的机器。
试建立该柔性加工单元的Petri网模型。
图1 加工单元图
1、实体流程图建模方法：
对该系统详细分析如下：
（1）实体
永久实体：M1、M2、M3
临时实体：N1、N2、N3
特殊队列：加工队列。
（2）实体状态
M1、M2、M3：加工、空闲。
N1、N2、N3：等待、加工。
队列：队长。
（3）实体活动
M1、M2、M3：加工。
N1、N2、N3：被加工。
（4）系统事件
N1、N2、N3：到达，结束排队（开始加工），加工完毕或进入下一工序。
（5）排队和加工规则
排队规则：FIFO。
加工规则：先到先加工，先进先出。
以工件N1、N2、N3的到达流动为主线，可以画出该系统的实体流程图，如图2所示。
需要给出的模型属性变量包括三个工件分别的到达时间间隔，在不同机器上的加工时间等。
图2 零件加工实体流程图
2、活动周期图建模方法
该系统存在两类实体：机器和零件。
（1）机器。
三台不同机器M1、M2、M3都只有一个激活状态。
当机器不处于这种状态时，就处于一种静寂状态---空闲。
例如，机器M1的活动周期图如图3
所示。
图3 机器M1的活动周期图
（2）零件。
三种不同零件N1、N2、N3都有两个激活状态和两个静寂状态。
激活状态“加工（PROCESS）”与机器协同完成；当机器处于忙时，零件进入“排队等候（QUEUE）”静寂状态；待加工完成时离开或进入下一个工序。
零件的活动周期图以零件N2为例，如图4所示。
图4 零件N2的活动周期图
通过“加工（PROCESS）”这个协同活动，可以将三个不同零件在不同机器的机器加工过程构建该系统的活动周期图模型。
如图5所示。
图5 零件加工活动周期图
3、事件关系图建模方法
对该系统进行详细分析如下：
（1）“RUN”系统初始化，初始化S[i](i=1，2，3)依次表示三个不同机器。
Q[i](i=1,2,3)表示当前零件排队的数量。
Ta=Time between part arrivals (possibly random)
Ts=Time to process (Possibly random)
（2）“CHECK”环节，在这个环节当S[i]>0条件满足时，机器对零件进行柔性选择，并将机器置为“忙”进而进入“START”环节进行加工，同时队列Q[i]长度减一。
（3）“LEA VE”环节，零件加工完成时，如果该零件需要下一道工序的队列长度不变；零件离开刚加工的机器，并将机器置为“闲”。
该系统的事件关系图建模模型如图6-1和图6-2所示。
（备注：因图太大，所以将图分成两半，即图6-2右接图6-1）
图6-1 零件加工事件关系图
图6-2 零件加工事件关系图
4、基于Petri网的建模方法
图7是该系统的Petri网模型。
其中Pij表示零件库中零件i（i=1,2,3; j=1,2,3）变迁Tij表示将零件i装到机器j上或将零件i从机器上卸下。
如图7所示Petri网模型清楚地表示了运行顺序:
N1→T11→P11→P12→T13→P13→T14→P14→T15
N2→T21→P21→T22→P22→T23→P23→T24→P24→T25→P25→T26→P27→T2 7
N3→T31→P31→T32→P32→T33→P33→T34→P35→T35
的并行性，以及共享资源（机器M1、M2和M3）的使用。
下面以N1路线进行分析：
N1代表N1零件库
T11：变迁。
当M2处于空闲状态，N1触发变迁
P11：事件。
T11产生变迁后在P11机器M2对N1进行加工。
T12：变迁。
N1在M2上完成加工触发结束变迁。
P12：事件。
表示N1经过工序一加工好的零件库。
T13：变迁。
当M3处于空闲状态，N1或N2零件完成前一道工序后触发。
P13：事件。
产生完成所有加工工序的零件N1，触发变迁T14
T14：变迁。
N1零件加工完毕触发托盘运回变迁。
P14：事件。
托盘运回新零件到最初加工工序点。
T15：变迁。
新零件被托盘转载进入N1零件库。
图7 零件加工系统的Petri网模型。
系统建模与仿真课后作业
目录 实验 1 CH 关联 ................................................................................................................................. 3 实验内容................................................................................................................................... 3 实验要求................................................................................................................................... 3 实验思路................................................................................................................................... 3 实验讨论................................................................................................................................... 3 实验结果................................................................................................................................... 4 实验 2 苯氯化学反应仿真器 .......................................................................................................... 6 实验内容................................................................................................................................... 6 实验原理................................................................................................................................... 6 实验思路................................................................................................................................... 7 问题 1................................................................................................................................ 7 问题 2................................................................................................................................ 7 实验讨论................................................................................................................................... 8 实验 3 心肌细胞电生理特性仿真 .................................................................................................. 9 实验内容................................................................................................................................... 9 实验原理................................................................................................................................... 9 实验思路................................................................................................................................. 11 实验结果................................................................................................................................. 11 实验问答题............................................................................................................................. 13 实验讨论................................................................................................................................. 14 附录（改进部分代码）................................................................................................................. 15 实验 1...................................................................................................................................... 15 实验 2...................................................................................................................................... 15 实验 3...................................................................................................................................... 16
系统仿真II大作业
系统仿真II 大作业自06A-2 赵众源 061010102151、考虑如下的微分方程：（1）试在Matlab 环境下采用Euler 法编制其仿真程序，给出在[0，10]秒区间上y 的变化曲线。
（2）试在Matlab —Simulink 环境下搭建仿真模型，给出在[0，10]秒区间上y 的变化曲线。
（3）考虑带有输入的情况：在Matlab —Simulink 环境下进行仿真，给出在[0，10]区间上y 的变化曲线。
（1）在M 文件中创建Euler 函数：function [t,y]=euler(odefun,tspan,y0,h) t=tspan(1):h:tspan(2);y(1)=y0; for i=1:length(t)-1y(i+1)=y(i)+h*feval(odefun,t(i),y(i)); endt=t';y=y';在命令窗口得到y 的变化曲线： odefun=inline('2*y*sin(t)-abs(y^3)','t','y'); >> [t,y]=euler(odefun,[0,10],1,0.01); plot(t,y)3()(,)2()sin |()|,(0)1dy t f t y y t t y t y dt==-=3()(,)2()sin |()|(),(0)1,()2cos 2dy t f t y y t t y t u t y u t t dt ==-+==0.20.40.60.811.21.4（2）试在Matlab —Simulink 环境下搭建仿真模型，给出在[0，10]秒区间上y 的变化曲线。
（3）考虑带有输入的情况：在Matlab —Simulink 环境下进行仿真，给出在[0，10]区间上y 的变化曲线。
3()(,)2()sin |()|(),(0)1,()2cos 2dy t f t y y t t y t u t y u t t dt ==-+==2、下图是有电阻R=5、电感L=10和电容C=1组成的无源网络（1）试列写以Ui为输入量，Uo为输出量时网络的微分方程；（2）在Matlab-Simulink环境下搭建仿真模型，假设Uo的初始值为2，试给出Ui=5sin(10t)时Uo在[0, 15]区间上的变化曲线。
建模与仿真实验报告
建模与仿真实验报告建模与仿真实验报告引言建模与仿真是一种常用的方法，用于研究和分析复杂系统的行为。
通过建立数学模型并进行仿真实验，我们可以更好地理解系统的运行机制，预测其未来的发展趋势，并为决策提供依据。
本实验报告将介绍我所进行的建模与仿真实验，以及所得到的结果和结论。
1. 实验目标本次实验的目标是研究一个电动汽车的充电过程，并通过建模与仿真来模拟和分析其充电时间和电池寿命。
2. 实验步骤2.1 建立数学模型首先，我们需要建立一个数学模型来描述电动汽车充电过程。
根据电动汽车的充电特性和电池的充电曲线，我们选择了一个二阶指数函数来表示充电速度和电池容量之间的关系。
通过对历史充电数据的分析，我们确定了模型的参数，并进行了合理的调整和验证。
2.2 仿真实验基于建立的数学模型，我们使用MATLAB软件进行了仿真实验。
通过输入不同的充电时间和初始电池容量，我们可以获得充电过程中电池容量的变化情况，并进一步分析充电时间与电池寿命之间的关系。
3. 实验结果通过多次仿真实验，我们得到了一系列充电时间和电池寿命的数据。
根据这些数据，我们可以绘制出充电时间与电池寿命的关系曲线。
实验结果表明，充电时间与电池寿命呈现出一种非线性的关系，即充电时间的增加并不总是能够延长电池的使用寿命。
4. 结果分析通过对实验结果的分析，我们可以得出以下结论：4.1 充电时间的增加并不总是能够延长电池的使用寿命。
虽然在一定范围内增加充电时间可以提高电池的容量，但过长的充电时间会导致电池内部产生过多的热量，从而缩短电池的寿命。
4.2 充电速度对电池寿命的影响较大。
较快的充电速度会增加电池的热量产生，从而缩短电池的寿命；而较慢的充电速度则可以减少电池的热量产生，延长电池的寿命。
4.3 充电时间和电池寿命之间的关系受到电池类型和充电方式等因素的影响。
不同类型的电池在充电过程中表现出不同的特性，因此在实际应用中需要根据具体情况进行充电策略的选择。
多体动力学仿真算例
2015-6-12
0
10
20
30
40
50
60
t(s)
12
BUAA
大圆盘混沌运动情况
系统参数：
多体动力学数值仿真大作业2
2 1.5 1 0.5
c1 0.25Nms/rad, c 2 0.5Nms/rad,
1(rad)
M max 0.5rad,
（5）
B12 c22
其中：
( 2 1 max cos t ) ( 2 1 max sin t )
c2 2 B (k1 c11 ) A)
A 2(m R 2m2 L )
2 1 1
2 1 B 2(m2 R2 )
0.2 0
0.4 0.2
0
5
10
15
20
t(s)
t(s)
2015-6-12
8
BUAA
五、给定驱动力偶
多体动力学数值仿真大作业2
水平状况下解析解与数值解对照
给定周期驱动力偶下，大圆盘的运动方程如下： 若令g=0,即圆盘水平，运动方程是可以求出解析解的。取c1=0.2，有： 当 1 0,1 0 ，解得：
(rad)
1.5
1
max 1.8rad,
M
拉格朗日函数：
L 1 1 1 1 2 2 m1 R1212 m2 L212 m2 R2 2 k12 m2 g cos 1 4 2 4 2
mg
O
x
非有势力的广义力： Q 1 c11 M ( t )
Q 2 M (t ) c2 2
matlab仿真大作业封面2
青岛理工大学琴岛学院大作业课题名称：控制系统的MATALAB仿真与设计成绩：班级：2011级4班专业：电气工程及其自动化学号：20110202108学生：潘亚峰指导老师：王建平2013年11月11 日1. 编写程序求取下列各系统的单位阶跃响应，并记录相关曲线。
162.316)(21++=s s s G 164.216)(22++=s s s G 166.116)(23++=s s s G 1616)(24++=s s s G 解： (1)n1=16; d1=[1,3.2,16]; sys1=tf(n1,d1); step(sys1)图像曲线(2)n2=16; d2=[1,2.4,16]; sys2=tf(n2,d2); step(sys2)(3)n3=16;d3=[1,1.6,16]; ssys3=tf(n3,d3);step(sys3)(4)n4=16; d4=[1,1,16]; sys4=tf(n4,d4);step(sys4)2.写出以下系统的多项式模型，并将其转换为零极点模型；2153173261552115.35291)(23452341++++++-+-=s s s s s s s s s s Gn1=[91,-52,3.5,-11,52]; d1=[1,15,26,73,31,215]; sys1=tf(n1,d1)[z1,p1,k1]=tf2zp(n1,d1); sys1zp=zpk(z1,p1,k1)Transfer function:91 s^4 - 52 s^3 + 3.5 s^2 - 11 s + 52 ------------------------------------------- s^5 + 15 s^4 + 26 s^3 + 73 s^2 + 31 s + 215 Zero/pole/gain:91 (s^2 - 1.541s + 0.8927) (s^2 + 0.9697s + 0.6401) -------------------------------------------------------- (s+13.47) (s^2 - 1.16s + 2.837) (s^2 + 2.695s + 5.627)3.采用图形保持，在同一坐标内绘制曲线)sin(1x y = ,)sin(25.0x e y x -=,)cos(3x y =,]10,0[∈x解：x=0:10; Y1=sin(x);Y2=exp(-0.5*x).*sin(x); Y3=cos(x);plot(x,Y1,x,Y2,x,Y3),grid on;4. 已知系统开环传递函数()()12s 3s G +=s试编程绘制系统的BODE 图； 解：num= [3];den= [2 1 0]; sys =tf(num,den)Transfer function: 3 --------- 2 s^2 + s bode(sys)。
建模与仿真作业
必做：1、万有引力的再发现2、太庙前欹器的设计：容量为（小组长学号后3位）3、随着技术的进步，火箭的喷发速度可由3km/s提高到4.5km/s。
请构造数学模型，以说明为什么仍不能用一级火箭而必须用多级火箭来发射人造卫星？一般都应采用几级火箭系统，为什么？选做：1、PM2.5治理问题的建模与仿真分析2、学生证磁条的建模与仿真3、（图略）一根短粗的金属杆被夹在两端垂直的支架上，一端温度恒为T1，另一端恒为T2(T1>T2)，金属杆横截面积为A，截面边界长度为B，金属杆暴露在空气中，空气温度恒为T3（T2>T3），导热系数为a，试求温度分布T（x，r）（金属导热率为m）。
4、随着技术的进步，火箭的喷发速度可由3km/s提高到4.5km/s。
请构造数学模型，以说明为什么仍不能用一级火箭而必须用多级火箭来发射人造卫星？一般都应采用几级火箭系统，为什么？5、对于采用计算机控制的现代化轧机,轧制力模型是过程控制数学模型的核心，其计算精度直接影响着整个轧制过程。
目前，我国较高水平的冷轧生产线，特别是过程级的控制模型还主要依靠国外进口，因此研究高精度的轧制力计算模型具有重要意义。
轧制力计算本身受摩擦、金属性能、变形等多种轧制因素影响，且这些因素呈严重的非线性关系。
而冷轧时由于张力的媒介作用，将各机架的轧制力、厚度、张力耦合在一起，相互影响。
常用的轧制力计算方法有:(1)基于塑性理论的轧制力计算模型;(2)轧制力有限元计算预报模型;(3)基于神经网络的轧制力计算预报模型;(4)基于神经网络和数学模型的冷连轧机轧制力预报模型。
（“加”或“乘”或工作点方式的神经网络校正模型等不同形式）请各组分析冷轧轧制力计算的影响因素，并结合实际分析掌握某种具体计算方法的实现过程。
6、结合自己实验室的课题方向，完成某具体系统的建模与仿真实例分析。
（含实际系统、建模、仿真与结果分析过程）。
系统建模与仿真期末大作业
6.
6.1
6.1.1
（1）收费的大致流程：
（2）我们采用定点观察法，对昆华医院的药房进行数据采集。得到数据，然后通过minitab对数据进行图形分析，如下：
取药服务时间拟合直方图：
由图可知，取药的服务时间基本符合正太分布；
有图可知，病人在整个取药过程中，排队等待的时间占总服务时间中相当大的比重，可见，取药过程中存在不合理的流程安排，需要进一步的优化。
6.1.2 取药仿真模型
通过实地观察昆华医院大药房的人流过程，我们通过定点观察对其进行了数据采集，并建立了其仿真模型，展示如下：
表1 药房设施与模型实体对照表
仿真实体
绿门
箭头
大厅
桌子
女工
红门
药房设施
病人到达
排队等待
缴费
取药
护士
离开
参数设置
erlang( 0 , 5 , 2 )
可容纳6人
可容纳1人，用时10S
方差分析
来源 自由度 SS MS F P
回归 3 374922 124974 2.20 0.112
误差 26 1474365 56706
合计 29 1849287
方差的序贯分析
来源 自由度 SS F P
线性 1 31751 0.49 0.490
二次 1 251248 4.33 0.047
立方 1 91923 1.62 0.214
运用医院排队系统优化是集挂号、检测、检验、诊断及取药为一体，在高效完成病人服务的同时，减少病人排队等待时间，显著改善医院的服务效率和服务质量。
2.4研究目的:希望通过本课题的研究，利用实地调查的方式采集相关数据，并对这些数据进行一系列的分析，应用虚拟仿真软件FlexsimHealthcare进行仿真，利用互联网分布调度信息，发现在医院就诊过程中的导致病人多次排队的原因和瓶颈，提出一定的改进方案，从而减少病人排队等待的时间, 显著改善医院的服务效率和服务质量。
系统仿真大作业
系统仿真II 大作业1、考虑如下的微分方程：（1）试在Matlab 环境下采用Euler 法编制其仿真程序，给出在[0，10]秒区间上y 的变化曲线。
(10分) y=1 h=0.1plot(0,y) hold on ; for n=1:100y=y+h*(2*y*sin(h*(n-1))-abs(y^3)) plot(n,y) hold on ; endxlabel('TIME'); ylabel('Y 值');title('程序仿真结果');0102030405060708090100TIMEY 值程序仿真结果（2）试在Matlab —Simulink 环境下搭建仿真模型，给出在[0，10]秒区间上y 的变化曲线。
（10分）3()(,)2()sin |()|,(0)1dy t f t y y t t y t y dt==-=利用脚本输出plot （simout ）01020304050600.20.40.60.811.21.4TIMEY 值Simulink 仿真结果（3）考虑带有输入的情况：在Matlab —Simulink 环境下进行仿真，给出在[0，10]区间上y 的变化曲线。
（5分）3()(,)2()sin |()|(),(0)1,()2cos 2dy t f t y y t t y t u t y u t t dt==-+==信号源sine wave2的频率为2，且滞后pi/2。
利用脚本输出plot(simout1)0102030405060-1-0.50.511.5TIMEY 值Simulink 仿真结果2、下图是有电阻R=5、电感L=10和电容C=1组成的无源网络（1）试列写以Ui为输入量，Uo为输出量时网络的微分方程；（5分）LC（dUo^2/dt^2）+RC(dUo/dt)+Uo=Ui （2）在Matlab-Simulink环境下搭建仿真模型，假设Uo的初始值为2，试给出Ui=5sin(10t)时Uo在[0, 15]区间上的变化曲线。
建模仿真作业
题1,使用Simulink 创建系统,求解非线性微分方程 .其初始值为 ,绘制函数的波形.题2 力-质量系统，要拉动一个箱子（拉力f=1N)，箱子质量为M(1kg)，箱子与地面存在摩擦力[(b=0.4N(/m/s)],其大小与车子的速度成正比。
拉力作用时间为2s. 用Simulink 仿真箱体位移以及箱体速度的变化情况。
题3，力-弹簧-阻尼系统，假设箱子与地面无摩擦存在，箱子质量为M(1kg)，箱子与墙壁间有线性弹簧(k=1N/m)与阻尼器(b=0.3N/ms-1)。
阻尼器主要用来吸收系统的能量，吸收系统的能量转变成热能而消耗掉。
现将箱子拉离静止状态2cm 后放开，用Simulink 仿真试求箱子的运动轨迹。
题4，下图所示简单的单摆系统,假设杆的长度为L,且质量不计,钢球的质量为m.单摆的运动可以以线性的微分方程式来近似,但事实上系xx x x x 44)23(2=--2)0(,0)0(==x x统的行为是非线性的,而且存在粘滞阻尼,假设粘滞阻尼系数为bkg/ms-1.选取b=0.03,g=9.8,L=0.8,m=0.3, 试用Simulink仿真求取单摆角度以及振幅变化情况。
题5:蹦极跳系统：当你系着弹力绳从桥上跳下来时。
自由下落的物体满足牛顿运动定律：F=ma.假设绳子的弹性系数为k，它的拉伸影响系统的动力响应，如果定义人站在桥上时绳索下端的初始位置为0位置，x为拉伸位置，用b(x)表示绳子的张力。
m为物体的质量，g 是重力加速度，a1,a2是空气阻尼系数且均为1。
未伸长时绳索的顶端部距地面为50m。
设绳索长度30m，起始速度为0；物体质量为90kg，g为9.8m/s2,弹性系数k为20，a1和a2均为1。
试用Simulink 仿真仿真判断绳索长度是否安全？题6: 上述蹦极跳系统中，如果绳索长度不变，要保证安全，在其他条件不变的情况下，绳索弹性系数至少应该为多少？题7: 上述蹦极跳系统中，如果绳索弹性系数不变，要保证安全，绳索长度应该满足何条件？题8，重置弹力球。
MATLAB-Simmechanics2机构建模仿真试题答案
86分1.SimMechanics2可以直接与( )组件相连，不需要通过信号转换（6.0分）A.SimscapeB.SimulinkC.SystemD.Matlab我的答案：A√答对2.更新模块，在Mechanics Explorer中显示的快捷键是：（6.0分）A.Ctrl+CB. Ctrl+DC.Ctrl+FD.Ctrl+R我的答案：B√答对3.SimMechanics2建立的物理信号输出到Simulink信号中需要模块：（6.0分）A.Simulink-PS ConverterB.PS-Simulink ConverterC.Signal BuilderD.无需转换模块我的答案：C×答错4.子系统模块添加一个参数设置框的快捷键是：（6.0分）A.Ctrl+DB.Ctrl+CC. Ctrl+DD.Ctrl+M我的答案：D√答对5.求解器配置是：（6.0分）A.world frameB. mechanism configurationC. solver configurationD. solver我的答案：C√答对1.约束模块组（Constraints）包括：（8.0分））A.刚体角度约束B. 刚体的距离约束C. 坐标间的角度约束D. 坐标的距离约束我的答案：CD√答对2.刚体子模块组（Bodies）有：（8.0分））A.图形（Graphics）B. 惯量（Inertia）C. 实体（Solid）D. 质量（Weight）我的答案：ABC√答对3.Simmechanics2模块组包含:（8.0分））A.运动铰模块组（Joints）B.传感器模块组（Sensors）C. 齿轮齿轮副模块组（Gears and Couplings）D.辅助工具模块组（Utilities）我的答案：ACD√答对4.Simmechanics2模块组包含:（8.0分））A.刚体子模块组（Bodies Elements）B.约束模块组（Constraints）C. 力和力矩模块组（Force and Torques）D.参考系和坐标变换模块组（Frames and Transforms）我的答案：ABCD√答对5.参考系和坐标变换模块组有：（8.0分））A.Reference FrameB.Rigid TransformC.Transform SensorD.World Frame我的答案：BCD×答错1.使用树状浏览器，即使是很复杂的模型也很容易查看各个层次（6.0分）我的答案：正确√答对2.需要增加额外的sensor和actuator来为关节添加刚度和阻尼（6.0分）我的答案：错误√答对3.可以同时使用多个视图来查看模型（6.0分）我的答案：正确√答对4.Simmechanics2每一个坐标系都是使用Rigid Transform模块来相对于local 坐标系定义的。