1、第第6章自动控制及其仿真概述章自动控制及其仿真概述第1页，共31页。6.1 自动控制系统概述 6.1.1 自动控制的基本概念 6.1.2 自动控制系统的基本形式及特点 61.3 自动控制系统的分类 6.1.4 对自动控制系统的要求及性能评价主要内容主要内容第2页，共31页。6.2控制系统仿真概述6.2.1 计算机仿真和辅助设计的基本概念6.2.2 计算机仿真模型6.2.3 计算机仿真的三要素及基本步骤 6.2.4 仿真的分类6.2.5 仿真技术的应用及其意义6.2.6 仿真技术的发展趋势6.2.7 计算机仿真软件6.2.8 相关网络资源主要内容主要内容第3页，共31页。6.1.1 自动控制的基
2、本概念自动控制的基本概念控制：在自动控制原理中，控制：在自动控制原理中，“控制控制”是指为了克服各种扰动的影是指为了克服各种扰动的影响，达到预期的目标，对生产机械或过程中的某一个或某一些物理响，达到预期的目标，对生产机械或过程中的某一个或某一些物理量进行的操作。量进行的操作。如我们在制作智能车的过程中，对智能车电机的方向和速度的控如我们在制作智能车的过程中，对智能车电机的方向和速度的控制；或对机器人的控制等。再如神舟飞船的发射、飞船在轨运行制；或对机器人的控制等。再如神舟飞船的发射、飞船在轨运行时姿态的控制、飞船返回地面时测控雷达的控制等。时姿态的控制、飞船返回地面时测控雷达的控制等。这里涉及
3、到被控变量的概念。如智能车电机的方向和速度即是被控这里涉及到被控变量的概念。如智能车电机的方向和速度即是被控变量，也称为被控量。变量，也称为被控量。第4页，共31页。6.1.1 自动控制的基本概念自动控制的基本概念自动控制系统：由被控对象和控制器按一定方式连接起来，完成某种自动控制自动控制系统：由被控对象和控制器按一定方式连接起来，完成某种自动控制任务的有机整体。其中起控制功能的装置称为控制器。任务的有机整体。其中起控制功能的装置称为控制器。控制系统分类：在对被控量进行控制时，按系统中是否有人参与，可分为人控制系统分类：在对被控量进行控制时，按系统中是否有人参与，可分为人工控制和自动控制。若由
4、人来完成对被控量的控制，称为人工控制；若由自工控制和自动控制。若由人来完成对被控量的控制，称为人工控制；若由自动控制装置代替人来完成这种操作，称为自动控制。动控制装置代替人来完成这种操作，称为自动控制。也有从控制对象生产工艺过程的性质、特点出发，将控制系统分为两大类：一类是以机械也有从控制对象生产工艺过程的性质、特点出发，将控制系统分为两大类：一类是以机械运动为主要生产形式，以电动机为执行机构的运动为主要生产形式，以电动机为执行机构的“电力拖动自动控制系统电力拖动自动控制系统”；另一类是以化；另一类是以化学反应或者热能转换为主要生产形式，以自动化仪表与装置为检测与执行机构的学反应或者热能转换为
5、主要生产形式，以自动化仪表与装置为检测与执行机构的“工业生工业生产过程控制系统产过程控制系统”。第5页，共31页。6.1.2 自动控制系统的基本形式及特点 自动控制系统按其基本结构形式而言，可分为自动控制系统按其基本结构形式而言，可分为2种类型：种类型：开环控开环控制系统和闭环控制系统制系统和闭环控制系统开环控制系统的特点是输出量即被控量不返回到系统的输入端开环控制系统的特点是输出量即被控量不返回到系统的输入端开环控制系统结构图：开环控制系统结构图：第6页，共31页。6.1.2 自动控制系统的基本形式及特点 由于在开环控制系统中，控制器与被控对象之间只有顺向作用而无反向联系，系统由于在开环控制
6、系统中，控制器与被控对象之间只有顺向作用而无反向联系，系统的被控变量对控制作用没有影响，系统的控制精度完全取决于所用元器件的精度和的被控变量对控制作用没有影响，系统的控制精度完全取决于所用元器件的精度和特性调整的准确度。因此，开环系统只有在输出量难于测量且要求控制精度不高及特性调整的准确度。因此，开环系统只有在输出量难于测量且要求控制精度不高及扰动的影响较小或扰动的作用可以预先加以补偿的场合，才得以广泛应用。扰动的影响较小或扰动的作用可以预先加以补偿的场合，才得以广泛应用。对于开环控制系统，只要被控对象稳定，系统就能稳定地工作。对于开环控制系统，只要被控对象稳定，系统就能稳定地工作。第7页，共
7、31页。6.1.2 自动控制系统的基本形式及特点 闭环控制系统方框图闭环控制系统方框图第8页，共31页。6.1.2 自动控制系统的基本形式及特点 闭环控制系统的特点是：闭环控制系统的特点是：（1）利用负反馈的作用来减小系统误差。）利用负反馈的作用来减小系统误差。由图可以看出，系统输出量偏离期望值时，这个偏差将被检测出来，对控制作用由图可以看出，系统输出量偏离期望值时，这个偏差将被检测出来，对控制作用产生影响，从而使系统具有自动修正被控量偏离的能力，减小了系统误差，较好产生影响，从而使系统具有自动修正被控量偏离的能力，减小了系统误差，较好地实现了自动控制的功能。地实现了自动控制的功能。（2）能有
8、效抑制被反馈通道包围的前向通道中各种扰动对系统输出量的影响。）能有效抑制被反馈通道包围的前向通道中各种扰动对系统输出量的影响。（3）可减小被控对象的参数变化对输出量的影响。）可减小被控对象的参数变化对输出量的影响。（4）带来了系统稳定性的问题）带来了系统稳定性的问题第9页，共31页。6.1.3 自动控制系统的分类（1）按信号流向分，可分为开环控制系统和闭环控制系统。）按信号流向分，可分为开环控制系统和闭环控制系统。（2）按系统的输入信号划分可分为恒值控制系统（自动调节系统）、随动）按系统的输入信号划分可分为恒值控制系统（自动调节系统）、随动控制系统（伺服系统）和程序控制系统。控制系统（伺服系统
9、）和程序控制系统。恒值控制系统的特点是输入信号为某个恒定不变的常数，要求系统的被控量尽可能恒值控制系统的特点是输入信号为某个恒定不变的常数，要求系统的被控量尽可能保持在期望值附近。主要任务是抑制扰动。保持在期望值附近。主要任务是抑制扰动。随动控制系统的特点是输入信号随时间任意变化的函数，要求系统的输出随动控制系统的特点是输入信号随时间任意变化的函数，要求系统的输出信号紧紧跟随输入信号的变化。主要任务是提高跟踪能力。信号紧紧跟随输入信号的变化。主要任务是提高跟踪能力。程序控制系统的特点是输入信号是事先确定的按一定规律变化的信号，编成程序存储在程序控制系统的特点是输入信号是事先确定的按一定规律变化
10、的信号，编成程序存储在输入装置中，目的是使被控量按照设定的程序运动。输入装置中，目的是使被控量按照设定的程序运动。第10页，共31页。6.1.3 自动控制系统的分类（3）按元器件特性分，可分为线性系统和非线性系统。）按元器件特性分，可分为线性系统和非线性系统。线性系统的元器件其输入输出特性均为线性的，系统输入和输出之间的关系可以用一个线性系统的元器件其输入输出特性均为线性的，系统输入和输出之间的关系可以用一个或一组线性微分方程来描述。或一组线性微分方程来描述。非线性系统：系统中只要有一个非线性元件即称为非线性系统。非线性系统：系统中只要有一个非线性元件即称为非线性系统。（4）按微分方程系数的时
11、变性划分）按微分方程系数的时变性划分定常系统：描述系统特性的微分方程中各项系数都是与时间无关的常数，则称定常系统：描述系统特性的微分方程中各项系数都是与时间无关的常数，则称为定常系统。为定常系统。时变系统：描述系统特性的微分方程中只要有一项系数是时间的函数，就称为时变系统：描述系统特性的微分方程中只要有一项系数是时间的函数，就称为时变系统。时变系统。第11页，共31页。6.1.3 自动控制系统的分类（5）按信号的连续性分）按信号的连续性分连续系统：系统中所有元件的输入和输出信号都是随时间连续变化的，信号的大连续系统：系统中所有元件的输入和输出信号都是随时间连续变化的，信号的大小可任意取值的模拟
12、量，称为连续系统。小可任意取值的模拟量，称为连续系统。离散系统：系统中有一处或多处信号是脉冲序列或数码。离散系统：系统中有一处或多处信号是脉冲序列或数码。（6）按输入输出数量分）按输入输出数量分单输入单输出系统（单变量系统）：系统的输入和输出均为一个。单输入单输出系统（单变量系统）：系统的输入和输出均为一个。多输入多输出系统（多变量系统）：系统的输入和输出多于一个。多输入多输出系统（多变量系统）：系统的输入和输出多于一个。第12页，共31页。6.1.3 对自动控制系统的要求及性能评价对自动控制系统的基本要求可以归结为三个字：稳，准，快。（即稳定性，准确对自动控制系统的基本要求可以归结为三个字：
13、稳，准，快。（即稳定性，准确性和快速性）性和快速性）稳：是对自动控制系统的最基本要求。它反映系统在受到扰动后恢复平衡状态的能稳：是对自动控制系统的最基本要求。它反映系统在受到扰动后恢复平衡状态的能力。力。准：指系统在平衡工作状态下其输出量与其希望值的距离，即被控量偏离其希望值的程准：指系统在平衡工作状态下其输出量与其希望值的距离，即被控量偏离其希望值的程度，反映了系统对其希望值的跟踪能力。度，反映了系统对其希望值的跟踪能力。快：系统的瞬态过程既要快速，又要平稳。快：系统的瞬态过程既要快速，又要平稳。第13页，共31页。6.2.1 计算机仿真与辅助设计的基本概念系统仿真以相似原理、系统技术、信息
14、技术及其应用领域有关专业技术为基础，以计算系统仿真以相似原理、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机、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。动态研究的一门多学科的综合性技术。仿真仿真的基本思想是利用物理的或数学的模型来类比模仿现实过程，以寻求对真实过的基本思想是利用物理的或数学的模型来类比模仿现实过程，以寻求对真实过程的认识。它所遵循的基本原则是相似性原理；程的认识。它所遵循的基本原则是相似性原理；计算机仿真计算机仿真是基于所建立的
15、系统仿真是基于所建立的系统仿真模型，利用计算机对系统进行分析与研究的方法。模型，利用计算机对系统进行分析与研究的方法。计算机辅助设计计算机辅助设计利用计算机高速而精确的计算能力、大容量存储和处理数据的能利用计算机高速而精确的计算能力、大容量存储和处理数据的能力，结合设计者的综合分析、逻辑判断及创造性思维，用以加快设计进程、缩力，结合设计者的综合分析、逻辑判断及创造性思维，用以加快设计进程、缩短设计周期、提高设计质量的技术。（计算机辅助设计从广义上来讲它包含了短设计周期、提高设计质量的技术。（计算机辅助设计从广义上来讲它包含了计算机仿真的内容，从狭义上说它的主要工作是利用计算机的运算能力来处理计
16、算机仿真的内容，从狭义上说它的主要工作是利用计算机的运算能力来处理设计者手工处理所遇到的不便与繁琐。）设计者手工处理所遇到的不便与繁琐。）第14页，共31页。6.2.2 计算机仿真模型模型是对现实系统有关结构信息和行为的某种形式的描述，是对系统的特征与变化规律的一种模型是对现实系统有关结构信息和行为的某种形式的描述，是对系统的特征与变化规律的一种定量抽象，是人们认识事物的一种手段或工具。模型可分为：定量抽象，是人们认识事物的一种手段或工具。模型可分为：（1）物理模型：指不以人的意志为转移的客观存在的实体，如：飞行器研制中的）物理模型：指不以人的意志为转移的客观存在的实体，如：飞行器研制中的飞行
17、模型；船舶制造中的船舶模型等。飞行模型；船舶制造中的船舶模型等。（2）数学模型：是从一定的功能或结构上进行相似，用数学的方法来再现原型的）数学模型：是从一定的功能或结构上进行相似，用数学的方法来再现原型的功能或结构特征。功能或结构特征。（3）仿真模型：指根据系统的数学模型，用仿真语言转化为计算机可以实施的模）仿真模型：指根据系统的数学模型，用仿真语言转化为计算机可以实施的模型。型。第15页，共31页。6.2.3 计算机仿真的三要素及基本步骤计算机仿真的三要素为：计算机仿真的三要素为：（1）系统：研究的对象）系统：研究的对象 （2）模型：系统的抽象）模型：系统的抽象 （3）计算机：工具与手段）计
18、算机：工具与手段仿真实验，仿真实验，结果分析结果分析系统系统模型模型计算机计算机建立数学建立数学模型模型建立仿真模型建立仿真模型第16页，共31页。仿真包括三个基本的内容：建模，仿真实验和结果分析。仿真包括三个基本的内容：建模，仿真实验和结果分析。具体步骤：具体步骤：（1）建立数学模型）建立数学模型控制系统的数学模型是系统仿真的主要依据。控制系统的数学模型是系统仿真的主要依据。系统的数学模型，是描述系统输入、输出变量以及内部各变量之间关系的数学表达式。系统的数学模型，是描述系统输入、输出变量以及内部各变量之间关系的数学表达式。描述系统诸变量问静态关系的数学表达式，称为静态模型，描述自控系统诸变
19、量间动态关系的描述系统诸变量问静态关系的数学表达式，称为静态模型，描述自控系统诸变量间动态关系的数学表达式，称为动态模型。数学表达式，称为动态模型。常用的基本的数学模型是微分方程与差分方程。常用的基本的数学模型是微分方程与差分方程。6.2.3 计算机仿真的三要素及基本步骤第17页，共31页。6.2.3 计算机仿真的三要素及基本步骤（2）建立仿真模型）建立仿真模型原始的自控系统的数学模型比如微分方程，并不能用来直接对系统进行仿真。还得原始的自控系统的数学模型比如微分方程，并不能用来直接对系统进行仿真。还得将其转换为能够对系统进行仿真的模型。将其转换为能够对系统进行仿真的模型。对于连续控制系统而言
20、，有像微分方程这样的原始数学模型，在零初始条件下进行拉普对于连续控制系统而言，有像微分方程这样的原始数学模型，在零初始条件下进行拉普拉斯变换，求得自控系统传递函数数学模型。拉斯变换，求得自控系统传递函数数学模型。以传递函数模型为基础，等效变换为状态空间模型，或者将其图形化为动态结构图以传递函数模型为基础，等效变换为状态空间模型，或者将其图形化为动态结构图模型，这些模型都是自控系统的仿真模型。模型，这些模型都是自控系统的仿真模型。对于离散控制系统而言，有像差分方程这样的原始数学模型以及类似连续系统的各种模型，对于离散控制系统而言，有像差分方程这样的原始数学模型以及类似连续系统的各种模型，这些模型
21、都可以对离散系统直接进行仿真。这些模型都可以对离散系统直接进行仿真。第18页，共31页。（3）编制自控系统仿真程序）编制自控系统仿真程序对于非实时系统的仿真，可以用对于非实时系统的仿真，可以用般的高级语言编制仿真程序。对于快速的实时系统的仿真，般的高级语言编制仿真程序。对于快速的实时系统的仿真，往往用汇编语言编制仿真程序。当然也可以直接利用仿真语言。往往用汇编语言编制仿真程序。当然也可以直接利用仿真语言。如果应用如果应用MATLAB的的TOOLBOX工具箱及其工具箱及其SIMULINK仿真集成环境作仿真工仿真集成环境作仿真工具这就是具这就是MATLAB仿真。控制系统的仿真。控制系统的MATLA
22、B仿真是控制系统计算机仿真一个仿真是控制系统计算机仿真一个特殊软件工具的子集。特殊软件工具的子集。（4）仿真实验并输出仿真结果）仿真实验并输出仿真结果进行仿真实验，通过实验对仿真模型与仿真程序进行检验和修改，而后按照系统仿真的进行仿真实验，通过实验对仿真模型与仿真程序进行检验和修改，而后按照系统仿真的要求输出仿真结果。要求输出仿真结果。6.2.3 计算机仿真的三要素及基本步骤第19页，共31页。问 题 的 阐 述设 置 目 标建 立 模 型仿 真 实 验 设 计编 程 序验 证 正 确 与 否确 认运 行 分 析输 出 结 果是是否否6.2.3 计算机仿真的三要素及基本步骤第20页，共31页。
23、6.2.4 仿真的分类按模型分类，可分为物理仿真和数学仿真。按模型分类，可分为物理仿真和数学仿真。物理仿真：采用物理模型，有实物介入。具有效果逼真，精度高等优点，但物理仿真：采用物理模型，有实物介入。具有效果逼真，精度高等优点，但造价高或耗时长，大多在一些特殊场合下采用（如导弹、卫星一类飞行器的动造价高或耗时长，大多在一些特殊场合下采用（如导弹、卫星一类飞行器的动态仿真，发电站综合调度仿真与培训系统等），具有实时性、在线的特点；态仿真，发电站综合调度仿真与培训系统等），具有实时性、在线的特点；数学仿真：采用数学模型。在计算机上进行，具有非实时性、离线的特点，经济、数学仿真：采用数学模型。在计算
24、机上进行，具有非实时性、离线的特点，经济、快速、实用。快速、实用。第21页，共31页。6.2.4 仿真的分类按计算机类型分类，可分为模拟仿真，数字仿真，混合仿真和现代计算机仿真。按计算机类型分类，可分为模拟仿真，数字仿真，混合仿真和现代计算机仿真。模拟仿真：模拟仿真：50年代，采用数学模型，在模拟计算机上进行的实验研究。年代，采用数学模型，在模拟计算机上进行的实验研究。特点有：描述连续物理系统的动态过程比较自然、逼真，具有仿真速度快、失真小、结果可特点有：描述连续物理系统的动态过程比较自然、逼真，具有仿真速度快、失真小、结果可靠的优点，但受元器件性能影响，仿真精度较低，对计算机控制系统的仿真较
25、困难，自动化靠的优点，但受元器件性能影响，仿真精度较低，对计算机控制系统的仿真较困难，自动化程度低；模拟计算机的核心是运算部分，它由我们熟知的程度低；模拟计算机的核心是运算部分，它由我们熟知的“模拟运算放大器模拟运算放大器”为主要部件所为主要部件所构成。构成。第22页，共31页。6.2.4 仿真的分类数字仿真：数字仿真：60年代，采用数学模型，在数字计算机上借助于数值计算方法所进年代，采用数学模型，在数字计算机上借助于数值计算方法所进行的仿真实验。其特点是：计算与仿真的精度较高。理论上计算机的字长可以根行的仿真实验。其特点是：计算与仿真的精度较高。理论上计算机的字长可以根据精度要求来据精度要求
26、来“随意随意”设计，因此其仿真精度可以是无限，但是由于受到误差积设计，因此其仿真精度可以是无限，但是由于受到误差积累、仿真时间等因素影响，其精度也不易定得太高；对计算机控制系统的仿真比累、仿真时间等因素影响，其精度也不易定得太高；对计算机控制系统的仿真比较方便。仿真实验的自动化程度较高，可方便地实现显示、打印等功能；计算速较方便。仿真实验的自动化程度较高，可方便地实现显示、打印等功能；计算速度比较低，在一定程度上影响到仿真结果的可信度。但随着计算机技术的发展，度比较低，在一定程度上影响到仿真结果的可信度。但随着计算机技术的发展，“速度问题速度问题”会在不同程度上有所改进与提高；数字仿真没有专用
27、的仿真软件支会在不同程度上有所改进与提高；数字仿真没有专用的仿真软件支持，需要设计人员用高级程序语言编写求解系统模型及结果输出的程序。持，需要设计人员用高级程序语言编写求解系统模型及结果输出的程序。混合仿真：结合了模拟仿真与数字仿真。混合仿真：结合了模拟仿真与数字仿真。现代计算机仿真：现代计算机仿真：80年代以来，采用先进的微型计算机，基于专用的仿真软件、仿真语言年代以来，采用先进的微型计算机，基于专用的仿真软件、仿真语言来实现，其数值计算功能强大，使用方便，易学。来实现，其数值计算功能强大，使用方便，易学。第23页，共31页。6.2.5 仿真技术的应用及意义1.仿真技术在不同工程领域中有广泛
28、的应用仿真技术在不同工程领域中有广泛的应用(1)航空与航天工业航空与航天工业飞行器设计中的三级仿真体系：纯数学模拟（软件）、半实物模拟、实物模拟或模拟飞行实验。飞行器设计中的三级仿真体系：纯数学模拟（软件）、半实物模拟、实物模拟或模拟飞行实验。飞行员及宇航员训练用飞行仿真模拟器。飞行员及宇航员训练用飞行仿真模拟器。(2)电力工业电力工业电力系统动态模型实验：电力系统负荷分配、瞬态稳定性以及最优潮流控制等电力系统动态模型实验：电力系统负荷分配、瞬态稳定性以及最优潮流控制等(3)原子能工业原子能工业模拟核反应堆模拟核反应堆核电站仿真器用来训练操作人员以及研究异常故障的排除处理。核电站仿真器用来训练
29、操作人员以及研究异常故障的排除处理。(4)石油、化工及冶金工业石油、化工及冶金工业(5)非工程领域，如医学，社会学，宏观经济与商业策略的研究。非工程领域，如医学，社会学，宏观经济与商业策略的研究。第24页，共31页。6.2.5 仿真技术的应用及意义2.应用仿真技术的主要意义应用仿真技术的主要意义(1)经济性好经济性好大型、复杂系统直接实验是十分昂贵的，如：空间飞行器的一次飞行实验的成本约在大型、复杂系统直接实验是十分昂贵的，如：空间飞行器的一次飞行实验的成本约在1亿美元亿美元左右，而采用仿真实验仅需其成本的左右，而采用仿真实验仅需其成本的1/101/5，而且设备可以重复使用。，而且设备可以重复
30、使用。(2)安全性高安全性高某些系统（如载人飞行器、核电装置等），直接实验往往会有很大的危险，甚至是不允许的，某些系统（如载人飞行器、核电装置等），直接实验往往会有很大的危险，甚至是不允许的，而采用仿真实验可以有效降低危险程度，对系统的研究起到保障作用。而采用仿真实验可以有效降低危险程度，对系统的研究起到保障作用。第25页，共31页。(3)快捷性高快捷性高提高设计效率：比如电路设计，服装设计等等。提高设计效率：比如电路设计，服装设计等等。(4)具有优化设计和预测的特殊功能具有优化设计和预测的特殊功能对一些真实系统进行结构和参数的优化设计是非常困难的，这时仿真可以发挥它特殊对一些真实系统进行结构
31、和参数的优化设计是非常困难的，这时仿真可以发挥它特殊的优化设计功能；在非工程系统中（如社会、管理、经济等系统），由于其规模及复的优化设计功能；在非工程系统中（如社会、管理、经济等系统），由于其规模及复杂程度巨大，直接实验几乎不可能，这时通过仿真技术的应用可以获得对系统的某种杂程度巨大，直接实验几乎不可能，这时通过仿真技术的应用可以获得对系统的某种超前认识。超前认识。6.2.5 仿真技术的应用及意义第26页，共31页。6.2.6 仿真技术的发展趋势(1)硬件方面：基于多硬件方面：基于多CPU并行处理技术的全数字仿真将有效提高仿真系统的速度，大大增强并行处理技术的全数字仿真将有效提高仿真系统的速度
32、，大大增强数字仿真的实时性。数字仿真的实时性。(2)应用软件方面：直接面向用户的数字仿真软件不断推陈出新，各种专家系统与智能化技术应用软件方面：直接面向用户的数字仿真软件不断推陈出新，各种专家系统与智能化技术将更深入地应用于仿真软件开发之中，使得在人机界面、结果输出、综合评判等方面达到更理将更深入地应用于仿真软件开发之中，使得在人机界面、结果输出、综合评判等方面达到更理想的境界。想的境界。(3)分布式数字仿真：充分利用网络技术，协调合作，投资少，效果好。分布式数字仿真：充分利用网络技术，协调合作，投资少，效果好。(4)虚拟现实技术：综合了计算机图形技术、多媒体技术、传感器技术、显示技术以及仿真
33、技虚拟现实技术：综合了计算机图形技术、多媒体技术、传感器技术、显示技术以及仿真技术等多学科，使人置身于真实环境之中。术等多学科，使人置身于真实环境之中。第27页，共31页。6.2.7 计算机仿真软件仿真软件的发展：仿真软件的发展：(1)程序编程阶段程序编程阶段所有问题（如：微分方程求解、矩阵运算、绘图等）都是用高级算法语言（如所有问题（如：微分方程求解、矩阵运算、绘图等）都是用高级算法语言（如C、FORTRAN等）来编写。等）来编写。(2)程序软件包阶段程序软件包阶段在这一阶段出现了在这一阶段出现了“应用子程序库应用子程序库”。(3)交互式语言阶段（仿真语言）交互式语言阶段（仿真语言）(4)模
34、型化图形组态阶段模型化图形组态阶段符合设计人员对基于模型图形化的描述。符合设计人员对基于模型图形化的描述。第28页，共31页。常用仿真软件：常用仿真软件：(1)PSPICE、ORCAD、PROTEUS：通用的电子电路仿真软件，适合于：通用的电子电路仿真软件，适合于元件级仿真。元件级仿真。(2)SYSTEM VIEW：系统级的电路动态仿真软件：系统级的电路动态仿真软件(3)MATLAB：具有强大的数值计算能力，包含各种工具箱，其程序不能脱离：具有强大的数值计算能力，包含各种工具箱，其程序不能脱离MATLAB环境而运行，所以严格讲，环境而运行，所以严格讲，MATLAB不是一种计算机语言，而是一种高
35、不是一种计算机语言，而是一种高级的科学分析与计算软件。级的科学分析与计算软件。(4)SIMULINK：是：是MATLAB附带的基于模型化图形组态的动态仿真环境。附带的基于模型化图形组态的动态仿真环境。6.2.7 计算机仿真软件第29页，共31页。6.2.8 相关网络资源和本课程有关的网络资源：和本课程有关的网络资源：The MathWorks公司官方网站公司官方网站产品与全套工具箱手册下载产品与全套工具箱手册下载mathworks第三方工具箱下载第三方工具箱下载:matlabcentralThe MathWorks公司产品在中国独家代理公司产品在中国独家代理(北京九州恒润公司北京九州恒润公司)
36、hirainMATLAB 大观园大观园(薛定宇维护薛定宇维护)matlab-world MATLAB 与应用论坛与应用论坛(薛定宇维护薛定宇维护)matlabsh博士家园论坛网站博士家园论坛网站(各类数学问题各类数学问题)bossh其它如一些高校的其它如一些高校的BBS，如清华大学、哈工大、上海交大、西安交大等，此外还有，如清华大学、哈工大、上海交大、西安交大等，此外还有一些著名论坛如研学论坛，也可加入相关的一些著名论坛如研学论坛，也可加入相关的QQ群进行讨论。群进行讨论。第30页，共31页。本章小结仿真是对系统进行研究的一种实验方法，它的基本原则是相似性原理。仿真是对系统进行研究的一种实验方
37、法，它的基本原则是相似性原理。数字仿真具有经济、安全、快捷的特点。数字仿真具有经济、安全、快捷的特点。仿真是在模型上进行的，建立系统的模型是仿真的关键内容。仿真是在模型上进行的，建立系统的模型是仿真的关键内容。系统模型可以分为物理模型、数学模型及仿真模型，据此可将仿真分为物理仿真和数学仿真系统模型可以分为物理模型、数学模型及仿真模型，据此可将仿真分为物理仿真和数学仿真两大类。两大类。系统、模型、计算机是数字仿真的三个基本要素，建模、仿真实验及结果分系统、模型、计算机是数字仿真的三个基本要素，建模、仿真实验及结果分析是三项基本内容。析是三项基本内容。MATLAB与与SIMULINK是当今广泛为人们采用的控制系统数字仿真与是当今广泛为人们采用的控制系统数字仿真与CAD应应用软件。用软件。第31页，共31页。
