1.2连续系统仿真技术 基本原理分类 除了可按模型的特性分为连续系统仿真和离 妻件蚕红戛类带然由可以坐不的角度对系统 根据模型的种类系统仿真可以分为三种:物理仿 真、数孝真和半实物仿真。 根据使用的仿真计算机也可将系统仿真分为三种 模计算机仿貢、数字计算机仿頁和数字模拟混 仿真。 根据仿真时间钟和实际物理系统时间钟的比例关系, 常将仿真分为实时仿真和非实时仿真
1.2 连续系统仿真技术 一、基本原理分类 除了可按模型的特性分为连续系统仿真和离散 事件系统仿真类型外，还可以从不同的角度对系统 仿真进行分类。比较典型的分类方法是： 根据模型的种类系统仿真可以分为三种：物理仿 真 、数学仿真和半实物仿真。 根据使用的仿真计算机也可将系统仿真分为三种： 模拟计算机仿真、数字计算机仿真和数字模拟混合 仿真。 根据仿真时间钟和实际物理系统时间钟的比例关系， 常将仿真分为实时仿真和非实时仿真
1.2连续系统仿真技术 本小节我们根据仿真的主要理论依据相似论来研究 仿真的分类。 所谓相似,是指各类事物间某些共性的客观存在。相似性 是客观世界的一种普遍现象,它反映了客观世界中不同物理系 统和物理现象具备某些共同的特性和规律。 采用相似理论建立物理系统的相似模型,这是相似理论在 系统仿真中最基本的体现。 上一节我们讲过,仿真就是模仿一个真实系统,所遵循的 基本原则就是相似原理。根据相似论的研究方法和仿真技术的 研究方法,在建立物理系统的模型时,我们认为物理系统和模 型应该满足几何相似、环境相似和性能相似中的一种或几种
1.2 连续系统仿真技术 本小节我们根据仿真的主要理论依据——相似论来研究 仿真的分类。 所谓相似，是指各类事物间某些共性的客观存在。相似性 是客观世界的一种普遍现象，它反映了客观世界中不同物理系 统和物理现象具备某些共同的特性和规律。 采用相似理论建立物理系统的相似模型，这是相似理论在 系统仿真中最基本的体现。 上一节我们讲过，仿真就是模仿一个真实系统，所遵循的 基本原则就是相似原理。根据相似论的研究方法和仿真技术的 研究方法，在建立物理系统的模型时，我们认为物理系统和模 型应该满足几何相似、环境相似和性能相似中的一种或几种
1.2连续系统仿真技术 就是把真实系统按比例放大或红 缩小,其模型的状 态向量与原物理系统的状态完全相同。土木建筑、水利工程、 船舶、飞机制造多采用几何相似原理进行各种仿真实验。 就是人工在实验室里产生与 所研究对象在自然界中所处环境类似的条 件,比如飞机设计中的风洞,鱼雷设计中 的水洞、水池等等。 则是用数学方程来表征系统 的性能,或者利用数据处理系统,来模仿 该数学方程所表征的系统。性能相似原理 也是仿真技术遵循的基本原理
1.2 连续系统仿真技术 环境相似 就是人工在实验室里产生与 所研究对象在自然界中所处环境类似的条 件，比如飞机设计中的风洞，鱼雷设计中 的水洞、水池等等。 性能相似 则是用数学方程来表征系统 的性能，或者利用数据处理系统，来模仿 该数学方程所表征的系统。性能相似原理 也是仿真技术遵循的基本原理。 几何相似 就是把真实系统按比例放大或缩小，其模型的状 态向量与原物理系统的状态完全相同。土木建筑、水利工程、 船舶、飞机制造多采用几何相似原理进行各种仿真实验
根据仿真所遵循的相似原则基本含义,大致可将仿真分为三 大 物理仿真:主要是运用几何相似、环境相似条件,构成物理 模型进行仿真。其主要原因可能是由于原物理系统是昂的、或 嘉美的物理历联是原勿理系分的复性难准用款学镜 数字值真运用性能相似,即将物理系统全部用数学模型来 描述,并把数学模型变换为仿真模型,在计算机上进行实验研究 半物理仿真:综合运用三个相似原则,把数学模型、实体模 型、相似物理场组合在一起的仿真系统。这类仿真技术又称 ardware in the loop simulation)o 于现代工业和科学技术的发展,单一的物理仿真和数字仿真 往往不能满定其研究自的的要求,而这类物理仿真和 仿真的 结合称为半物理仿真,则可满足其要求。 本教材的重点是向读者介绍数字仿真
1.2 连续系统仿真技术 根据仿真所遵循的相似原则基本含义，大致可将仿真分为三 大类： 物理仿真：主要是运用几何相似、环境相似条件，构成物理 模型进行仿真。其主要原因可能是由于原物理系统是昂贵的、或 是无法实现的物理场、或是原物理系统的复杂性难以用数学模型 描述的。 数字仿真：运用性能相似，即将物理系统全部用数学模型来 描述，并把数学模型变换为仿真模型，在计算机上进行实验研究。 半物理仿真：综合运用三个相似原则，把数学模型、实体模 型、相似物理场组合在一起的仿真系统。这类仿真技术又称为硬 件在回路中的仿真(Hardware in the loop simulation)。 由于现代工业和科学技术的发展，单一的物理仿真和数字仿真 往往不能满足其研究目的的要求，而这类物理仿真和数字仿真的 结合称为半物理仿真，则可满足其要求。 本教材的重点是向读者介绍数字仿真
二、半实物仿真 半实物仿真是一种通俗而习惯的叫法。按前述的定义应该是 。半实物仿真在科学 研究和工程应用中扮演着非常重要的角色,从某种意义上半实物 仿真技术的难度和实际应用性均超过全数字仿真。这主要是因为 (1)对于一个大型的仿真系统,有时系统中的某一部分很难建立 其数学模型,或者建立这部分的数学模型的代价昂贵,精度也难 保证。例如,在红外制导系统仿真时,其红外制导头以及各种 物理场的模型建立是相当困难的。为了能准确地仿真系统,这部 分将以实物的形式直接参与仿真系统,从而避免建模的困难和过 高的建模费用。 (2)利用半实物仿真系统,可以检验系统中的某些部件的性能。 例如,为了检验航行器的性能,可以将设计的控制部件以实物的 形式进入仿真系统
1.2 连续系统仿真技术 二、半实物仿真 半实物仿真是一种通俗而习惯的叫法。按前述的定义应该是： 在全部仿真系统中、一部分是实际物理系统或以实际等价的物理 场,另一部分是安装在计算机里的数学模型。半实物仿真在科学 研究和工程应用中扮演着非常重要的角色，从某种意义上半实物 仿真技术的难度和实际应用性均超过全数字仿真。这主要是因为： (1) 对于一个大型的仿真系统，有时系统中的某一部分很难建立 其数学模型，或者建立这部分的数学模型的代价昂贵，精度也难 以保证。例如，在红外制导系统仿真时，其红外制导头以及各种 物理场的模型建立是相当困难的。为了能准确地仿真系统，这部 分将以实物的形式直接参与仿真系统，从而避免建模的困难和过 高的建模费用。 (2) 利用半实物仿真系统，可以检验系统中的某些部件的性能。 例如，为了检验航行器的性能，可以将设计的控制部件以实物的 形式进入仿真系统