python建模与仿真控制系统_系统建模与仿真
建模
(Modeling)
系统分析的对象是复杂环境下的大而复杂的系统,
为了对复杂系统进行深入
的分析研究并得到直观而有说服力的结果,需要利用模型
,
即建立系统的模型。
模型的定义
由反映系统的本质或特征的各种要素按一定规则组成的、
用来描述系统结构和行
为的数学方程、
图形或实物,
它是用来表述、
实现和检验理论思维成果的主要工
具。
建模的必要性
由于系统和环境的复杂性,
无论从经济性还是有效性来考虑,
都很难甚至不
可能以实际系统进行试验。
而模型作为现实系统的简化、
抽象或模拟,
是系统涉
及的大量因素中的主要因素的映像,
它能反映这些主要因素之间的逻辑关系,
所
以必须利用模型以便有效地对系统进行分析、评价、模拟、改进、完善。
模型的作用:利用模型可以对拟建系统或已有系统的未来进行预测;
确定和测量系统所涉及的因素、各种变量间的关系;
对假设进行检验;指导数据的收集和整理;
促进人们进行创造性的实验、观察和选择;
作为学习的工具,减少决策的风险和损失。
模型的种类:物理模型和数学模型
物理模型:
根据相似原理,
把实际系统按比例缩小或放大造成的模型。
其状态变
量和原系统完全相同。如:土木建筑、水利工程、船舶、飞机制造等。
数学模型:用数学方程来描述系统性能的模型。是仿真的基础
仿真(
Simulation
)
在模型上进行试验的过程,
即程序的运行。
通过对模型的实验以达到研究系
统的目的。
仿真的分类
物理仿真
即实物仿真
,
如风洞
计算机仿真
(
数学仿真
):
模拟
数字
混合
半实物仿真:控制器
(
实物
)+
计算机上实现的控制对象
系统仿真:
用一个人造的系统
(称为仿真系统)
去模仿一个真实或设想的系统行
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