系统仿真导论第二版教学设计
复杂系统与复杂系统仿真研究综述
第20卷第23期系统仿真学报©V ol. 20 No. 23 2008年12月Journal of System Simulation Dec., 2008复杂系统与复杂系统仿真研究综述刘晓平1,2，唐益明1，郑利平1,2(1.合肥工业大学计算机与信息学院, 安徽合肥 230009；2.合肥工业大学安全关键工业测控技术教育部工程研究中心, 安徽合肥230009)摘要：复杂系统仿真已成为研究复杂系统的最重要手段之一。
首先回顾了复杂系统的发展历程，总结了复杂系统的特点；然后综述了复杂系统仿真的当前发展，分类描述了各种复杂系统建模与仿真方法，分别总结了它们所能反映的复杂系统特点；提出要借助其他领域的研究成果来支持复杂系统仿真研究，并介绍了几种有助于推动复杂系统仿真研究的方法。
最后阐述了仿真对复杂系统研究的重大意义。
关键词：复杂系统；复杂性；复杂系统仿真；涌现；自适应中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1004-731X (2008) 23-6303-13 Survey of Complex System and Complex System SimulationLIU Xiao-ping1,2, TANG Yi-ming1, ZHENG Li-ping1,2(1. School of Computer & Information, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China; 2. Engineering Research Centerof Safety Critical Industry Measure and Control Technology, Ministry of Education, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China) Abstracts: Complex system simulation has become the most important means to research complex systems. Firstly, developed course of complex systems was retrospected, and features of complex systems were summarized. Then, current development of complex system simulation was reviewed, and all kinds of modeling and simulation methods for complex systems were sorted described, and features of complex systems reflected by these methods were respectively summarized. It was proposed that it was of vital necessity to support research of complex systems with the aid of research results from other fields, and some methods promoting research of complex system simulation were introduced. Lastly, meaning of simulation for research of complex systems was expatiated.Key words: complex systems; complexity; complex system simulation; emergence; self-adaptive引言近几十年来，从具体应用的系统工程开始，逐步发展成为一门新的现代科学技术大部门——系统科学。
授课内容顺序-2010
虚拟样机及虚拟制造授课方案基本情况：授课人：丁国富学分：2学分学时：32学时，其中讲课24学时，自学8学时课时安排：（1）基础授课12-16学时；（2）案例分析4-6学时；（由博士生，博士后分析案例）（3）自由讨论2学时；（4）答辩2学时；（5）自学6-8学时；授课内容：1 虚拟样机概述2 虚拟样机技术基础：CADCAE仿真多体系统运动学和动力学虚拟现实技术PDM技术3 机车车辆虚拟样机4 机构混合仿真5 虚拟制造6 应用考核：以项目的形式体现，分组任选一题目，总共100分，本学期最后一节课以此内容做报告。
项目内容：（1）人体外骨骼虚拟原型设计（4-5人）要求：探索其运动机理，完成整个系统的原型设计，给出方案图，运动原理及模拟图，力学原理图，三维原型系统✧运动原理分析✧力学原理分析✧虚拟原型设计✧控制系统分析✧功能模拟✧（2）岸边起重机虚拟原型系统设计（5人）要求：按照STS结构，完成系统的总体初步设计，进行相应的机构设计，力学分析，多体系统建模及动力学分析，对各工况进行运动建模及分析，对关键部件强度进行分析，给出三维原型图。
✧原型三维设计✧力学分析，运动模拟及机构设计✧动力学分析✧运动模拟（含工况）✧结构强度分析参考书目：（1）施耐尔，克劳舍著，宁汝新译。
虚拟产品开发技术，机械工业出版社，2000 （2）朱铭铨，张树生等编著。
虚拟制造系统与实现，西北工业大学出版社，2001（3）汪成为，高文，王行仁。
虚拟现实技术的理论、实现及应用，清华大学出版社，1996 （4）丁国富，王金诺，吴晓。
基于虚拟现实的物料搬运机械远程操作理论及仿真，西南交通大学出版社，2007（5）张卫华，丁国富，池茂如。
虚拟样机技术，西南交通内部讲稿（6）肖田元等，系统仿真导论，清华大学出版社，2000（7）曾攀有限元技术基础，清华大学力学系电子讲稿（8）Ole Ivar，Suvertsen著，张卫华等译。
机械系统的虚拟试验理论及应用技术，内部资料（9）机械CAD基础（10）机械多体系统动力学，内部资料（11）SIMPACK资料，ADAMS资料，MA TLAB，VIRTUALLAB资料等。
计算机仿真pdf
授课教师：工作单位：多媒体信息技术教研中心单位网址： 办公地点：主楼biehx@逆风切变顺风切变世贸大厦倒塌的结构问题2、美国三种典型导弹研制过程仿真技术的作用71114185尾刺12995224罗兰特40101141爱国者节省导弹仿真后实发电视机抗跌落分析包装设计的理论依据LS -DYNA 的计算结果研制和开发，代替人体完成实验，获得与人体实验近似的数据，甚至可以用到心理疾病治疗。
4、有“血”有“肉”z虚拟现实技术与多媒体、网络技术并称为三大前景最好的计算机技术。
z基于Internet的虚拟现实在各行各业有着广泛的应用，例如房地产、旅游、购物、气象、公安、消防、教育、科研、商业、金融、海洋、农业、娱乐等方面。
6、影视仿真影视仿真造景、道具7、电子线路计算机仿真（ECAD-ECAA-的研制、生产做到几乎度。
波音777飞机的研制、整机设计、装配、部件测试以及各种试飞，都是由计算机完成的。
它能将开发周期从原来的年缩短到5年，节约了数百万美元经费。
8、制造仿真三峡工程施工中的计算机仿真技术z明渠截流施工9、网络仿真技术术。
它以其独有的方法为网络的规划设计提供客观、可靠的定量依据，缩短网络建设周期，提高网络建设中决策的科学性，降低网络建设的投资风险。
中、小大型困难适用的网络规模高可实现性不确定实现成本从国防到国民经济的各个领域，在系统的规划、设计、运行、分析及改造的各个阶段，仿真技术都可以发挥重要的作用。
第二篇第三篇计算机仿真工具计算机仿真应用随机课堂测试：30分随机考勤10分2000年7月（第一篇）z 现代通信系统仿真及应用，电子科技出版社，李仲令等，1998z应用MATLAB 建模与仿真，陈桂明等，科学出版社，2001年9月。
zMATLAB 应用仿真详解，人民邮电出版社，范影乐等z z MATLAB&VC/z MATLAB 乐园/0.3 系统仿真的一般步骤0.40.5 现代仿真新技术用得如此广泛，以至很难给它下一个定义。
铁路信号计算机联锁仿真系统的设计与实现的开题报告
铁路信号计算机联锁仿真系统的设计与实现的开题报告一、选题背景和意义铁路信号联锁系统是保障铁路交通安全和运行的关键系统之一，它通过控制信号和道岔的开闭，实现列车运行的安全与高效。
计算机联锁仿真系统是为了方便信号计算机的联锁设计师在设计过程中，通过电脑仿真技术进行实时调试和联锁表的生成。
同时，针对联锁系统的故障和补救措施，可以进行模拟实验，以提高联锁系统的可靠性和稳定性。
二、主要研究内容和方向1. 设计一个实用的铁路信号计算机联锁仿真系统，支持信号机的设置、道岔的变化和列车的运行仿真。
2. 实现联锁控制逻辑的编写和正常运行的验证，包括信号机和道岔的间接控制和直接控制。
3. 合理选择仿真器的数据结构和算法，提高系统的运算效率和速度。
4. 制定可靠的测试方案，对仿真系统进行全面测试和评估。
三、研究计划与进度安排第一阶段（10天）：调研现有的仿真系统，研究信号联锁的原理和方法，确定仿真系统的需求和目标。
第二阶段（20天）：设计仿真系统的总体框架和流程，尝试通过UML等建模工具进行可行性分析和要求分析，确定仿真器的模块分配、互相调用的规定和交互方式。
第三阶段（60天）：实现仿真器的主要功能模块，包括信号机和道岔的控制和操作逻辑、联锁表的生成和仿真、列车的运行和控制逻辑等。
第四阶段（20天）：测试和评估仿真系统的性能和稳定性，实现自动化测试的方法和流程。
第五阶段（10天）：完善系统的用户手册和技术文档，并提交毕业论文。
四、论文的创新之处1. 设计一个可实用的信号计算机联锁仿真系统，通过多种仿真手段进行实际联锁的仿真，较大程度上避免了现有仿真器中所产生的误操作和漏操作等情况。
2. 仿真器的设计和实现采用C++等面向对象的编程思想，层次清晰，模块化，易于维护和升级，并在总体结构中实现了完备性和高效性的平衡。
3. 通过自动化测试协助，提高了仿真系统的可靠性和实用性，实现了自主操作和维护的便捷性和高效性。
五、预期的研究成果和应用价值完成本课题后，可以获得以下成果：1. 能够设计和实现一个实用的信号计算机联锁仿真系统，满足实际需求。
《电气工程导论》课程教学设计及实践
程序语句含 义 ， 最 终 实 现学 生 的 有 效 快 速 创 新 意 识 。 在详 细 设 计 环 节 ， 学 生 采 用
掌握 。
第三 ， 实 验 过 程 中 也 可 借 助 信 号 发 生 程 序 、 系统 控 制 程序 并 调 试 ， 等各项仿真 目
到 很好的锻炼 。
参 考 文 献
仿 真【 Ｊ 】 ． 现 代 电子 技 术 ， ２ ０ ０ ６ ， ２ ３ ４ （ １ ９ ） ：
８２—８４．
３． ３ 机 电专 业 学 生 的课程 设计 和 毕 业设 计 ［ １ 】代 启 化 ． 基 于Ｐ ＲＯ ＴＥ ＵＳ 的 电路 设 计 与
学 生的课 程设 计环 节 ， 学 生 应 根 据 实
ＵＩ
ＮＵ ． Ｉ Ｃ
Ｃｈ ｌ ｎ８ Ｅｄ ｕ ｃａｔ ｊ ｏｎ ｌ ｎ ｎ ｏｖ ｅｔ ｉ ｏｎ Ｈｅ ｒ ｅｌ ｄ
电化教 育研 究
Ｐ Ｒ ＯＴ Ｅ ＵＳ 进 行 电路 原理 图设 计 ， 编制 测试
置额外 大量的实验材料 ， 就 能 够 完 成 前 期 大 量 的 预 实 验 过 程 和 测试 过 程 ， 可 以 极 大 的拓展学生的设计 创新能力。 堂 教 学 节 中： 第一 ， 应先 采 用 Ｐ Ｒ ＯＴ ＥＵ Ｓ 进行 实 例 演 示， 增 强 教学 生 动 性 和 直 观 性 。 教 师可 以 提 电路 （ 对 应 户 外建 筑物 的 霓虹 灯 控 制 电路 ） 、
ＴＥ ＵＳ 进行演示 ， 并且在演示过程 中， 可 以 能 。 在 进行 毕业 设计 时 ， 导 师 可 以 让 学生 根 用 不 同（ 红蓝） 颜 色 显 示 芯 片 引 脚 状 态 变 化 据 毕 业 设 计 题 目， 规 划 和 设 计 机 电 系 统 或
雷达系统导论实验教学课件_第一堂课
得到一维特性后推广到其它各个时刻，就可以得到整个白噪声
而任意两个时刻之间是不相关的。
过程的特性；因为其任一时刻的一维概率密度函数都是相同的，
随机过程的简化方法
一阶矩
均值
E[ x(t )] xP ( x)dx
二阶矩
相关函数 均方
rxx (t1 , t 2 ) E ( x(t1 ) x(t 2 )] E( x )
幅度：瑞利分布、韦布尔、复合k分布
功率谱：高斯谱，双峰
7
2.2 概述
雷达系统的输入：
杂波
气象杂波
云、雾、雨、雪、冰、雹等产生的杂波 幅度：瑞利分布 功率谱：高斯谱 仙波
海鸟等所产生的杂波
点或面杂波
8
2.2 概述
雷达系统的输入：
干扰 有源干扰
各种雷达欺骗信号
高功率的工业噪声
u F ( )
根据反函数，可以求取随机变量的抽样公式
i F 1 (ui )
17
直接抽样
• 利用直接法产生其它分布随机变量
[a,b]区间上均匀分布的随机变量
指数分布随机变量：E ( x) , D( x) 2
1
1
瑞利分布随机变量
E ( x)
2
1.25 , D( x) (2 ) 2 0.43 2
2
x1 x2 P( x1 x2 )dx1dx2
x 2 P( x)dx
方差
Var[ x(t )] E[( x(t ) E[ x(t )]) 2 ] E[ x 2 (t )] {E[ x(t )]}2
系统工程导论陈宏民版课后习题答案
第一章《序言》习题与思考1．从系统工程产生的背景的描述中，你认为系统工程主要适用于研究、处理、解决哪类问题?这些问题有什么特征？【答案要点】（1）对从系统工程产生的历史背景进行描述,如：从其发展的必要性、社会经济角度以及科学技术发展等方面描述。
（2)从描述中得出它成为研究、分析和处理复杂系统问题最有效的理论、方法和工具。
(3)这些问题的基本特征是由很多政治、经济、社会、技术、环境等熔合一起，且规模大、关系复杂、因素众多、目标多样,需要用多种理论和知识、技术综合集成的方法去解决。
2．从推动系统工程发展的主要理论看，你认为要研究、处理、解决复杂系统问题还要哪些科学技术的支持?【答案要点】研究、分析、解决系统问题除了需要运筹学、控制论、一般系统理论等基本理论的支持，还需要信息论,耗散结构理论、协同理论、突变论以及现代控制论、计算机科学、信息技术等相关学科，且后三者使系统工程的实际应用成为现实.3．从我国古代朴素系统观的应用案例的介绍中,你认为这些案例中主要体现了什么样的系统观念？【答案要点】结合案例（孙子兵法、都江堰水利工程、丁谓修复皇宫、冶炼等)可知我国古代朴素系统观念是从系统整体出发,对不同层次以及系统与环境进行全面地分析，从而解决问题。
4．请你谈谈钱学森对中国系统工程做出了哪些杰出贡献。
【答案要点】钱学森对我国系统工程的发展贡献是：(1)创建第一个运筹学研究小组，并把它作为其组建的中国科学院研究所的组成部分；(2)创建第一个军事研究机构，开辟系统科学面向我国武器装备规划的新领域；（3）在其指导下，许多计划和工程部门按照技术上和组织上的各种时序联系和逻辑联系的计划流程图,运用数学方法进行计划和工程的分析预测，分清主次，明确关键，寻求人才资源和物资资源利用的最优方案；(4）他积极建议我国军事部门将系统工程原理和方法，作为我军不断向现代化迈进的重要手段;（5）在他古稀之年，发表一系列关于系统科学的学术演讲；（6）在其倡议和指导下，我国运用系统科学的理论与方法对我国的经济建设与社会发展做出了科学的预测和研究；总之，钱学森对系统科学最重要的贡献是发展了系统学和开饭的复杂巨系统的方法论。
第一章虚拟现实技术导论
第⼀章虚拟现实技术导论虚拟现实技术导论教材：学⽣：⼤⼀学⽣学⽣⼈数：52⼈时间地点：第⼗周第⼗⼀周周⽇上午1-4节，105教室第⼀章虚拟现实系统概述第⼀节虚拟现实技术概述教学要点：1.掌握虚拟现实的概念2.掌握虚拟现实的分类3.掌握虚拟现实的特点4. 了解虚拟现实技术的发展历史5. 了解虚拟现实技术的发展趋势知识讲解1-1虚拟现实的概念引⼦：昔者庄周梦为蝴蝶，栩栩然蝴蝶也，⾃喻适志与！不知周也。
俄然觉，则蘧蘧qú qú 然周也。
不知周之梦为蝴蝶与，蝴蝶之梦为周与？——《庄⼦·齐物论》?柏拉图：真正的世界只是存在于我们的想象中。
笛卡尔：我思故我在！佛陀：⼀切有为法，如梦幻泡影，如露亦如电，应作如是观…定义：虚拟现实（Virtual Reality）就是研究⼀种计算机技术，把⼈们想象中的东西转化为⼀种虚拟境界和虚拟存在，⽽这种虚拟境界和虚拟存在对我们的感觉器官就象真的客观存在⼀样。
知识讲解1-2虚拟现实的分类虚拟现实系统中的“现实”（即所虚拟的环境）⼤致可分为三种情况：第⼀种：模仿真实世界中的环境。
第⼆种：⼈类主观虚构的环境第三种：模仿真实世界中的⼈类不可见的环境。
知识讲解1-3虚拟现实的特点1. 多感知性(Multi-Sensory)计算机⽣成⼀个给⼈多种感官刺激的虚拟环境：视觉感知、听觉感知、⼒觉感知、触觉感知、运动感知、甚⾄包括味觉感知、嗅觉感知等2. 交互性(Interaction )指⼈能以⾃然⽅式与虚拟世界进⾏交互操作专⽤交互设备，如数据⼿套、跟踪器、触觉和⼒反馈装置3. 沉浸感（Immersion,存在感、临场感）它是指虚拟现实系统对介⼊者的刺激在物理上和认知上符合⼈的已有经验，从⽽使介⼊者感到⾃⼰作为主⾓存在于模拟环境中的真实程度。
知识讲解1-4虚拟现实发展历史1、萌芽与诞⽣（ 60年代-80年代末）a)1929年，Edwin A.Link发明了飞⾏模拟器，使乘坐者的感觉和坐在真的飞机上是⼀样的。
系统工程导论课后习题答案
什么是孤立系统、封闭系统和开放系统试分别举例说明。
答：a.如果系统与其环境之间既没有物质的交换，也没有能量的交换，就称其为孤立系统。
在孤立系统中，系统与环境之间是相互隔绝的，系统内部的能量和物质不能传至系统外，系统环境的能量也不能传至系统内，显然，客观世界是不存在这种孤立系统的；b.如果系统与其环境可以交换能量但不可以交换物质，称其为封闭系统。
例如一个密闭的容器，可以与外界交换能量，但不能交换物质，可看作为封闭系统；c.如果系统与环境之间既有换，又有物质交换，就称其为开放系统。
小至细胞、分子、大至生物、城市、国家等任何系统每时每刻都与环境进行着物质、能量及信息的交换，都是开放系统。
什么是系统自组织现象试描述一个具体的系统自组织现象。
答：系统中的元素在环境作用下，不依靠外力，发展形成有序结构的过程，称为系统自组织。
19世纪末化学家利色根发现，将碘化钾溶液加入到含有硝酸银的胶体介质中，在一定的条件下，所形成的碘化银沉淀物会构成一圈圈有规律间隔的环状分布，这种有序的环称为利色根环。
如激光的产生就是一个典型的自组织过程。
中国科学家对系统科学与技术有过哪些贡献答：中国科学院于1956年在力学研究所成立“运用组”，即后来“运筹组”的前身。
到1980年成立“系统科学研究所”，1980年成立“中国系统工程学会”，这些都标志着我国对系统工程研究发展的重视。
1986年钱学森发表“为什么创立和研究系统学”，又把我国系统工程研究提高到系统工程基础理论，从系统科学体系的高度进行研究。
我国学者钱学森于1989年提出“综合集成法”，是对系统工程方法论研究方面作出的新贡献。
如何全面正确理解系统的整体性和“1+1>2”表达式答：系统的首要特征就是其整体性，系统不是各孤立部分属性的简单叠加，它还具有各孤立部分所没有的新的性质和行为。
系统的整体性质有时通俗地表达为“1+1>2”，但实际情况是复杂的，也有可能等于2或小于2，这取决于系统的结构、各部分的属性及系统内协同作用的强弱。
离散事件系统仿真方法简介
离散事件系统仿真方法简介摘要：本文介绍了离散事件系统仿真研究的方法，并结合编组站到达场作业仿真系统，阐述了仿真研究的过程。
在离散事件系统仿真研究中，介绍了实体、事件和仿真时钟等概念，并对仿真时钟的推进方法等时间步长法和事件步长法进行了详细说明。
在仿真研究的过程中，结合编组站到达场作业仿真系统，介绍了利用计算机对作业过程进行仿真的方法。
关键词：离散事件；系统仿真；Abstract: This paper introduces thesimulation method ofdiscrete eventsystem,combined with themarshalling stationarrived at the stationoperation simulation system,thesimulationresearch.In the simulationof discrete eventsystem,introduces the entity,event and thesimulation clockconcept,and the simulationclock pushingmethod oftime stepmethod andstep methodis described in detail.Inthe simulation,with thestation at thefieldoperation simulationsystem of marshalling,introduced the method ofusing computerto simulate theworking process.Keywords:discrete eventsystem simulation;运用模型研究客观事物，是人类自古以来一直沿用的研究方法。
这种方法是利用相似原理，运用物理模型模仿被研究的系统。
对于一个系统来说，它与外部环境之间或其组成部分之间，存在一定的数学和逻辑关系。
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系统仿真导论第二版教学设计
引言
系统仿真技术已被广泛应用于航空、航天、电子、通信、交通等方面。
为满足
市场需求，某高校开设了《系统仿真导论》课程。
本文将根据教学大纲设计本课程，并介绍课程的教学方法、教学内容、教学手段等。
课程设计
教学目的
•了解系统仿真的基本概念、原理和方法，掌握系统仿真的基本流程和模型构建方法；
•掌握常见仿真软件使用技巧，能够根据实际需求进行仿真建模、仿真设计和仿真分析；
•培养学生的系统分析和问题解决能力，提高学生的实际动手能力和实验操作能力。
教学内容
第一章课程介绍
• 1.1 课程介绍
• 1.2 课程目标
• 1.3 教材与参考书目
• 1.4 教学安排
第二章系统仿真概述
• 2.1 系统仿真的基本概念
• 2.2 系统仿真的发展历程
• 2.3 系统仿真的分类及应用领域
第三章系统仿真模型的构建
• 3.1 系统仿真模型的基本概念
• 3.2 系统仿真模型的基本原理
• 3.3 系统仿真模型的构建方法
第四章仿真软件入门
• 4.1 仿真软件基本概念
• 4.2 常见仿真软件介绍
• 4.3 仿真软件应用案例
第五章系统仿真实验设计
• 5.1 实验设计流程与注意事项
• 5.2 实验案例分析
• 5.3 实验设计报告撰写规范
教学方法
本课程以学生为中心，采用案例教学、问题导向教学和实践教学相结合的教学方法。
1.案例教学：引入实际案例，帮助学生理解系统仿真的应用场景和实际
应用效果；
2.问题导向教学：通过组织学生进行讨论和答疑，鼓励学生自主思考，
解决问题；
3.实践教学：针对具体实验需求，提供实际仿真实验平台，让学生动手
实践，掌握仿真技术应用方法。
教学手段
•授课式教学：通过讲解理论知识和案例，让学生了解系统仿真的基本概念、基本原理和实际应用；
•实验式教学：通过提供仿真实验平台，让学生动手实践，掌握仿真技术应用方法；
•课程论文撰写：通过布置课程论文，让学生深入研究系统仿真技术在特定领域的应用和改进，加深对仿真技术的理解和运用。
教学评价
教学效果通过考试、论文成绩等形式进行评价。
教学过程中采取开放式评价方式，引导学生在学习过程中对教学内容和教学方法提出宝贵意见和建议。
结论
《系统仿真导论》课程旨在通过全面介绍系统仿真的原理、方法和应用，培养学生的系统分析和问题解决能力，提高学生的实际动手能力和实验操作能力。
在课程设计中，本文从教学目的、教学内容、教学方法、教学手段和教学评价等方面进行了详细设计，旨在实现课程教学目标，实现教学效果的最大化。