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1、薛定宇、陈阳泉著基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用(第2版)，清华大学出版社，2010第第1章章 系统仿真技术与应用系统仿真技术与应用薛定宇东北大学信息学院Friday,2010-10-8,23:20:59 Slide (of 42)1章：系统仿真技术与应用第第1章章 系统仿真技术与应用系统仿真技术与应用主要内容系统仿真技术概述仿真软件的发展概况MATLAB语言简介本书的结构和代码Friday,2010-10-8,23:20:59 Slide (of 42)1章：系统仿真技术与应用1.1 系统仿真技术概述系统仿真技术概述系统是由客观世界中实体与实体间的相互作用和相互依赖关系
2、构成的具有某种特定功能的有机整体。系统的分类方法是多种多样的，依照其应用范围可以将系统分为工程系统和非工程系统。工程系统是指由相互关联的部件组成一个整体，实现特定的目标。电机驱动自动控制系统是由执行部件、功率转换部件和检测部件所组成，用来完成电机的转速、位置和其他参数控制的某个特定目标。Friday,2010-10-8,23:20:59 Slide (of 42)1章：系统仿真技术与应用非工程系统涵盖的范围更加广泛，大至宇宙，小至微观世界都存在着相互关联、相互制约的关系，形成一个整体，实现某种目的，所以均可以认为是系统。如果想定量地研究系统的行为，可以将其本身的特性及内部的相互关系抽象出来，构
3、造出系统的模型。系统的模型分为物理模型和数学模型。由于计算机技术的迅速发展和广泛应用，数学模型的应用越来越普遍。Friday,2010-10-8,23:20:59 Slide (of 42)1章：系统仿真技术与应用系统仿真技术概述系统仿真技术概述系统仿真是根据被研究的真实系统的数学模型研究系统性能的一门学科，尤指利用计算机去研究数学模型行为的方法。计算机仿真的基本内容包括系统、模型与算法计算机程序设计仿真结果显示分析与验证Friday,2010-10-8,23:20:59 Slide (of 42)1章：系统仿真技术与应用1.2 仿真软件的发展概况仿真软件的发展概况早期计算机仿真技术大致经历了
4、几个阶段：20世纪40年代模拟计算机仿真50年代初数字仿真60年代早期仿真语言的出现20世纪80年代出现的面向对象仿真技术为系统仿真方法注入了活力中国仿真技术发展与应用：20世纪50年代开始研究仿真技术，国防领域，以模拟计算机的仿真为主。20世纪70年代初开始应用数字计算机进行仿真Friday,2010-10-8,23:20:59 Slide (of 42)1章：系统仿真技术与应用随着数字计算机的普及，近20年以来，国际、国内出现了许多专门用于计算机数字仿真的仿真语言与工具CSMP、ACSL、SIMNON、MATLAB/Simulink、MatrixX/System Build、CSMP-C随
5、着MATLAB/Simulink等仿真工具的日益强大，很多仿真语言已退出历史舞台MATLAB/Simulink已经成为仿真领域事实上的首选计算机语言和工具。Friday,2010-10-8,23:20:59 Slide (of 42)1章：系统仿真技术与应用EISPACK举例举例计算矩阵特征值的专用软件包由Fortran语言编写的源程序组成的求 矩阵特征值的建议命令采用QR算法，500多条源程序当时最先进，现在看很繁琐、易错Friday,2010-10-8,23:20:59 Slide (of 42)1章：系统仿真技术与应用软件包的形式编写程序的局限性软件包的形式编写程序的局限性使用不方便、编
6、程困难且易出错调用过程繁琐编写主程序再经过必要的编译和连接过程花大量的时间去调试程序以保证其正确性执行程序过多想求解一个特定的问题就需要编写一个专门的程序不利于传递数据对每个具体问题形成一个孤立的可执行文件一个程序中产生的数据无法传入另一个程序维数指定困难、绘图不便、不易移植、Friday,2010-10-8,23:20:59 Slide (of 42)1章：系统仿真技术与应用1.2.3 仿真软件的发展概况仿真软件的发展概况仿真技术引起该领域各国学者、专家们的重视，建立起国际的仿真委员会（Simulation Councils Inc，SCi）1967年通过了仿真语言规范。仿真语言CSMP（C
7、omputer Simulation Modelling Language）应该属于建立在该标准上的最早的专用仿真语言。中科院沈阳自动化研究所在1988年推出了该语言的推广版本CSMP-C。20世纪80年代初期，美国Mitchell and Gauthier Associate公司推出了ACSL（Advanced Continuous Simulation Language)Friday,2010-10-8,23:20:59 Slide (of 42)1章：系统仿真技术与应用Van der Pol方程的方程的ACSL模型模型Van der Pol方程ACSL不能对关节微分方程直接建模，需要变换
8、成一阶方程，取状态变量 ，则ACSL模型Friday,2010-10-8,23:20:59 Slide (of 42)1章：系统仿真技术与应用其他仿真工具其他仿真工具SIMNON和ESL语言MATLAB+Simulink仿照MATLAB语句的Ctrl-C、Matrix-X、O-Matrix、CemTool免费的语言Octave、Scilab计算机代数系统早期：mumath、reduce主流：Mathematica、MapleMATLAB符号运算工具箱Friday,2010-10-8,23:20:59 Slide (of 42)1章：系统仿真技术与应用1.3.1 MATLAB语言发展简史语言发展
9、简史首创者：CleveMoler教授，New MexicoMATLAB（MATrix LABoratory），1980Jack Little，The MathWorks，1984第一个Windows下版本3.5i，1990Simulink(早期Simulab)，19901991支持Windows界面编程MATLAB 4.0，1992面向对象的MATLAB 5.0，1997每年3、9月两个新版本a、b，2007当前最新版本2010bFriday,2010-10-8,23:20:59 Slide (of 42)1章：系统仿真技术与应用1.3.2 MATLAB语言的特色语言的特色强大的数学运算功能高
10、精度、高效、高可靠性、高可信度的数值计算强大的解析运算（符号运算）强大的计算机图形学功能强大的仿真功能基于框图的仿真方法多领域物理建模半实物仿真与实时控制的接口可以在任何计算机平台下运行，可移植性Friday,2010-10-8,23:20:59 Slide (of 42)1章：系统仿真技术与应用1.3.3 MATLAB版本选择和建议版本选择和建议仿真功能选择尽可能新的版本最新版2010b，2010年9月推出符号运算选择2008a或以前版本尽量采用32位的MATLABR2008b及以后版本下使用符号运算工具箱2008b起引入muPad作为内核，功能和效率远远低于原来的Maple内核弱化了很多符
11、号运算功能，如微分功能原来版本的maple函数不再能使用符号变量的重载函数，早期版本置于sym目录下即可，新版本复制到toolbox/symbolic/symbolic，再运行rehash toolboxcacheFriday,2010-10-8,23:20:59 Slide (of 42)1章：系统仿真技术与应用1.4 本书的结构和代码本书的结构和代码学好MATLAB的“窍门”带着问题学，活学活用，学用结合，急用先学，立竿见影，在用字上狠下工夫本书结构，详见目录：MATLAB入门（第12章）MATLAB数学运算方法（第3章）Simulink仿真的初级、中级和高级技术（46）工程系统和非工程系统仿真（78）半实物仿真与实时控制（第9章）Friday,2010-10-8,23:20:59 Slide (of 42)1章：系统仿真技术与应用1.4.2 代码下载和网上资源代码下载和网上资源本书的网站网站内容作者编写的MATLAB程序和Simulink框图本书的课件（全套交互式PPT文件）其他资源、Friday,2010-10-8,23:20:59 Slide (of 42)1章：系统仿真技术与应用