第一篇：3《系統(tǒng)建模與仿真》教學(xué)大綱

《系統(tǒng)建模與仿真》教學(xué)大綱

制定依據(jù)：本大綱根據(jù)2014版本科人才培養(yǎng)方案制定 課程編號(hào)：J6312614 學(xué) 時(shí) 數(shù)：32 學(xué) 分 數(shù)：2.0 適用專業(yè)：工業(yè)工程 先修課程：概率統(tǒng)計(jì) 考核方式：考試

一、課程的性質(zhì)和任務(wù)

系統(tǒng)建模與仿真這門課，是工業(yè)工程專業(yè)的一門必修專業(yè)課。它是以制造型和服務(wù)型企業(yè)為研究對(duì)象，主要介紹了離散事件建模與仿真方法，及其在生產(chǎn)物流企業(yè)分析中的應(yīng)用原理和方法，全書最后介紹了flexsim離散事件仿真軟件及應(yīng)用。本門課旨在使學(xué)生面對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)時(shí)，能夠運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)來研究系統(tǒng)性質(zhì)，并進(jìn)行改進(jìn)，以提高生產(chǎn)能力和生產(chǎn)效率。

二、教學(xué)內(nèi)容與要求（小四號(hào)宋體加粗）

理論教學(xué)（32學(xué)時(shí)）

1、概論（3學(xué)時(shí)）

（1）仿真技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展；（了解）

（2）仿真軟件和仿真建模方法學(xué)的發(fā)展；系統(tǒng)建模與仿真的發(fā)展趨勢(shì)；（理解）（3）計(jì)算機(jī)仿真在生產(chǎn)物流中的應(yīng)用。（掌握）

2、系統(tǒng)仿真（3學(xué)時(shí)）

（1）系統(tǒng)和生產(chǎn)系統(tǒng)的概念及其組成；（了解）（2）系統(tǒng)的各種分類方法；（理解）

（3）系統(tǒng)模型和系統(tǒng)仿真的概念及系統(tǒng)仿真的若干術(shù)語。（掌握）

3、離散事件系統(tǒng)仿真（2學(xué)時(shí)）

（1）了解：與系統(tǒng)仿真有關(guān)的一些基本概念；（2）理解：事件調(diào)度法、活動(dòng)掃描法、進(jìn)程交互法；（3）掌握：離散事件系統(tǒng)仿真的一般步驟；

4、生產(chǎn)系統(tǒng)典型事件（4學(xué)時(shí)）

（1）傳統(tǒng)生產(chǎn)系統(tǒng)的定義和結(jié)構(gòu)；（了解）（2）現(xiàn)代生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及構(gòu)成要素；（理解）

（3）幾種排隊(duì)系統(tǒng)的分析；排隊(duì)系統(tǒng)的仿真方法。（掌握）

5、物流系統(tǒng)典型事件（4學(xué)時(shí)）（1）了解：物流的基本概念、職能；（2）理解：配送中心規(guī)劃；（3）掌握：供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)基本要求有。

6、生產(chǎn)物流系統(tǒng)仿真軟件和實(shí)例應(yīng)用（12學(xué)時(shí)）

（1）flexsim軟件及其特點(diǎn)；（了解）（2）flexsim軟件窗口；（理解）

（3）運(yùn)用flexsim建立模型以及仿真分析。（掌握）

三、考核要求

理論課采取閉卷考試，其中考試成績占70%，平時(shí)作業(yè)和課堂考勤占30%。

四、參考教材及其它參考資料

1、參考教材：

《生產(chǎn)物流系統(tǒng)建模與仿真》，王亞超，馬漢武主編.科學(xué)出版社，2006年。

2、其它參考資料：

[1]《制造系統(tǒng)建模與仿真》，蘇春主編，機(jī)械工業(yè)出版社，2008年。[2]《系統(tǒng)建模與仿真》，吳重光主編，清華大學(xué)出版社，2008年。

執(zhí)筆人 ： 教研室主任簽字： 院長（部主任）簽字： 年 月 日

第二篇：《生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真》教學(xué)大綱

《生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真》教學(xué)大綱

（理論課程）

開課系（部）：工程學(xué)院

課程編號(hào)：010396

課程類型：專業(yè)課

總學(xué)時(shí)：48

學(xué)分：3

適用專業(yè)：工業(yè)工程

開課學(xué)期：2014-2015學(xué)年第一學(xué)期

先修課程：概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、C語言程序設(shè)計(jì)、系統(tǒng)工程導(dǎo)論

一、課程簡述

《生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真》是面向工程實(shí)際的應(yīng)用型課程，是工業(yè)工程系的主導(dǎo)課程之一。學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)能夠初步運(yùn)用仿真技術(shù)來發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)中的關(guān)鍵問題，并通過改進(jìn)措施的實(shí)現(xiàn)，提高生產(chǎn)能力和生產(chǎn)效率。

本課程具有較強(qiáng)的理論性，同時(shí)具有較強(qiáng)的實(shí)踐性和應(yīng)用性，能夠有效增強(qiáng)學(xué)生的系統(tǒng)仿真理論基礎(chǔ)，提高學(xué)生對(duì)系統(tǒng)仿真、分析工作的適應(yīng)性，培養(yǎng)其開發(fā)創(chuàng)新能力。

本課程的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力和工程意識(shí)。課程以制造型生產(chǎn)企業(yè)為核心，通過理論教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)相結(jié)合，闡述了離散事件系統(tǒng)建模與仿真技術(shù)在生產(chǎn)企業(yè)分析中的基本原理和方法。其容涉及計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在生產(chǎn)系統(tǒng)分析中的作用和原理、仿真軟件的介紹，重點(diǎn)介紹排隊(duì)系統(tǒng)、庫存系統(tǒng)、加工系統(tǒng)以及輸入、輸出數(shù)據(jù)分析。本課程的目的是要求學(xué)生通過學(xué)習(xí)、課堂教育和上機(jī)訓(xùn)練，能了解如何運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)模擬生產(chǎn)系統(tǒng)的布置和調(diào)度管理；并熟悉和掌握計(jì)算機(jī)仿真軟件的基本操作和能夠?qū)崿F(xiàn)的功能；使學(xué)生了解計(jì)算機(jī)仿真的基本步驟。

二、課程要求

（一）教學(xué)方法

1、啟發(fā)式課堂討論

針對(duì)關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)、典型題和難題，通過教師提問，鼓勵(lì)學(xué)生回答問題或請(qǐng)到講臺(tái)前做題，并請(qǐng)其他學(xué)生評(píng)判或提出不同的答案或不同的解決方法。目的是加強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力和判斷能力，培養(yǎng)主動(dòng)思考的習(xí)慣，啟發(fā)學(xué)生的探索精神。

2、重視在教學(xué)中加強(qiáng)知識(shí)演進(jìn)的邏輯規(guī)律的講解

提高學(xué)生的邏輯思維能力，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

3、加強(qiáng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、分析

將Flexsim仿真軟件引入教學(xué)中。應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、分析，能方便的改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)，認(rèn)識(shí)復(fù)雜系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。

4、把工程背景和科技發(fā)展史引入教學(xué)

使學(xué)生了解工程實(shí)際應(yīng)考慮的復(fù)雜因素，充分考慮使用與維護(hù)，經(jīng)濟(jì)和安全，效率與效益對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行建模。

5、理論與實(shí)踐相輔相成《生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真》既是基礎(chǔ)理論課，又是一門實(shí)用技術(shù)課。教學(xué)的最終目的是培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力和工程意識(shí)，通過理論與實(shí)踐相結(jié)合，使學(xué)生切實(shí)掌握系統(tǒng)建模、仿真與分析技術(shù)。

（二）教學(xué)手段

結(jié)合現(xiàn)有教學(xué)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)條件，本課程采用以下教學(xué)手段：

1、多媒體教學(xué)

根據(jù)多媒體課堂教學(xué)信息量大、節(jié)省時(shí)間的特點(diǎn)，開發(fā)研制了《生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真》課程多媒體課件，增加課堂信息量，開闊學(xué)生的視野，使教學(xué)形式更加生動(dòng)形象

2、上機(jī)實(shí)踐

通過開展上機(jī)實(shí)踐操作課程，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的感性認(rèn)知，提高學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣。

（三）課外作業(yè)

課外作業(yè)主要涵蓋系統(tǒng)仿真基本知識(shí)、隨機(jī)數(shù)與隨機(jī)變量、輸入數(shù)據(jù)建模、系統(tǒng)仿真算法、輸出數(shù)據(jù)分析、Flexsim建模與仿真關(guān)鍵技術(shù)等容。

按類型分，課外作業(yè)包括預(yù)習(xí)作業(yè)和課后作業(yè)。

按形式分，課外作業(yè)包括設(shè)計(jì)型、驗(yàn)證型、認(rèn)知型和創(chuàng)新型作業(yè)。

按容分，課外作業(yè)包括教材課后習(xí)題、綜合性上機(jī)大作業(yè)。

（四）輔導(dǎo)答疑

每節(jié)新課前對(duì)上節(jié)容進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)新課所涉及的先修知識(shí)進(jìn)行回顧。每章課程結(jié)束后，及時(shí)對(duì)章節(jié)的練習(xí)、作業(yè)進(jìn)行講解。相關(guān)知識(shí)模塊學(xué)習(xí)完成后，布置綜合性大作業(yè)并安排相應(yīng)的課時(shí)進(jìn)行講解。學(xué)習(xí)完學(xué)期課程后，設(shè)置課時(shí)總結(jié)回顧所有知識(shí)。

（五）考核方式及成績?cè)u(píng)定

采用考試形式進(jìn)行考核，最終成績?yōu)槠綍r(shí)成績×30%+期末考試成績×70%。

其中，平時(shí)成績包括考勤成績、作業(yè)成績、上機(jī)成績和隨堂測(cè)驗(yàn)成績。

三、教材或者主要教學(xué)參考資料

1.曉萍,石偉,玉坤.物流系統(tǒng)仿真.:清華大學(xué),2008.2.天保.實(shí)用系統(tǒng)仿真建模與分析:使用Flexsim.:

清華大學(xué),2013.3.Flexsim幫助文檔和用戶手冊(cè)

4.創(chuàng)時(shí)能提供的輔助學(xué)習(xí)資料

四、各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配

篇章

章

節(jié)

章

節(jié)

名

稱

學(xué)

時(shí)

小結(jié)

理論

知識(shí)

部分

一

概論

二

系統(tǒng)仿真基本知識(shí)

三

隨機(jī)數(shù)與隨機(jī)變量

四

輸入數(shù)據(jù)建模

五

系統(tǒng)仿真算法

六

輸出數(shù)據(jù)分析

上機(jī)

實(shí)踐

部分

一

Flexsim入門

二

Flexsim初級(jí)培訓(xùn)

三

Flexsim實(shí)戰(zhàn)演練

四

Flexim進(jìn)階

合計(jì)

五、課程容

第一部分

理論知識(shí)部分

第一章

概論（2課時(shí)）

教學(xué)目的：了解系統(tǒng)仿真技術(shù)的發(fā)展歷史；掌握系統(tǒng)仿真技術(shù)的特點(diǎn)；理解系統(tǒng)仿真的應(yīng)用；掌握系統(tǒng)仿真的優(yōu)勢(shì)與局限性；熟悉系統(tǒng)仿真的相關(guān)技術(shù)；了解系統(tǒng)仿真的研究熱點(diǎn)和發(fā)展方向；

教學(xué)重點(diǎn)：系統(tǒng)仿真的應(yīng)用；系統(tǒng)仿真的優(yōu)勢(shì)與局限性；系統(tǒng)仿真的相關(guān)技術(shù)；

教學(xué)難點(diǎn)：系統(tǒng)仿真的應(yīng)用；

第二章

系統(tǒng)仿真基本知識(shí)（6課時(shí)）

教學(xué)目的：了解生產(chǎn)系統(tǒng)的基本特征；理解掌握系統(tǒng)、系統(tǒng)模型、系統(tǒng)仿真等建模與仿真相關(guān)的基本概念；了解系統(tǒng)仿真的類型；理解離散系統(tǒng)與連續(xù)系統(tǒng)的區(qū)別；熟悉生產(chǎn)系統(tǒng)建模的方法與仿真研究的步驟；深入理解排隊(duì)論的基本概念，熟悉排隊(duì)系統(tǒng)的組成與排隊(duì)模型的分類，掌握到達(dá)模式與服務(wù)機(jī)構(gòu)刻畫的參數(shù)，熟悉排隊(duì)規(guī)則與隊(duì)列的度量；熟悉幾種常用的到達(dá)時(shí)間間隔和服務(wù)實(shí)踐的理論分布（定長分布、泊松分布、埃爾朗分布、正態(tài)分布等）；掌握M/M/1排隊(duì)系統(tǒng)與M/M/C排隊(duì)系統(tǒng)的分析；掌握庫存系統(tǒng)模型；熟悉庫存系統(tǒng)；掌握庫存系統(tǒng)模型；熟悉庫存系統(tǒng)仿真及仿真結(jié)果分析；

教學(xué)重點(diǎn)：系統(tǒng)、系統(tǒng)模型、系統(tǒng)仿真等建模與仿真相關(guān)的基本概念；離散系統(tǒng)與連續(xù)系統(tǒng)的區(qū)別；生產(chǎn)系統(tǒng)建模的方法與仿真研究的步驟；排隊(duì)論的基本概念，排隊(duì)系統(tǒng)的組成與排隊(duì)模型的分類；幾種常用的到達(dá)時(shí)間間隔和服務(wù)實(shí)踐的理論分布（定長分布、泊松分布、埃爾朗分布、正態(tài)分布等）；

M/M/1排隊(duì)系統(tǒng)與M/M/C排隊(duì)系統(tǒng)的分析；庫存系統(tǒng)仿真方法；

教學(xué)難點(diǎn)：系統(tǒng)、系統(tǒng)模型、系統(tǒng)仿真等建模與仿真相關(guān)的基本概念；離散系統(tǒng)與連續(xù)系統(tǒng)的區(qū)別；排隊(duì)論的基本概念；M/M/1排隊(duì)系統(tǒng)與M/M/C排隊(duì)系統(tǒng)的分析；庫存系統(tǒng)仿真；

第三章

隨機(jī)數(shù)與隨機(jī)變量（3課時(shí)）

教學(xué)目的：理解掌握隨機(jī)變量（離散、連續(xù)），以及連續(xù)隨機(jī)變量的密度函數(shù)的概念；掌握隨機(jī)變量的數(shù)字特征；理解掌握隨機(jī)數(shù)的概念，熟悉產(chǎn)生連續(xù)均勻分布隨機(jī)數(shù)的幾種方法，掌握計(jì)算機(jī)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的方法；熟悉隨機(jī)數(shù)的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)；掌握各種離散分布隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生方法；熟悉非均勻連續(xù)分布隨機(jī)數(shù)及其產(chǎn)生方法。

教學(xué)重點(diǎn)：隨機(jī)變量的數(shù)字特征；產(chǎn)生連續(xù)均勻分布隨機(jī)數(shù)的幾種方法；計(jì)算機(jī)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的方法；隨機(jī)數(shù)的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)；各種離散分布隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生方法；非均勻連續(xù)分布隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生方法。

教學(xué)難點(diǎn)：各種隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生方法。

第四章

輸入數(shù)據(jù)建模（4課時(shí)）

教學(xué)目的：熟悉數(shù)據(jù)分析的步驟；掌握數(shù)據(jù)分布的識(shí)別方法；掌握數(shù)據(jù)分布參數(shù)的估計(jì)方法；掌握數(shù)據(jù)擬合度的檢驗(yàn)方法；掌握數(shù)據(jù)相關(guān)性分析方法。

教學(xué)重點(diǎn)：數(shù)據(jù)分布的識(shí)別方法；數(shù)據(jù)分布參數(shù)的估計(jì)方法；數(shù)據(jù)擬合度的檢驗(yàn)方法；數(shù)據(jù)相關(guān)性分析方法。

教學(xué)難點(diǎn)：數(shù)據(jù)分布的識(shí)別方法；數(shù)據(jù)分布參數(shù)的估計(jì)方法；數(shù)據(jù)擬合度的檢驗(yàn)方法；數(shù)據(jù)相關(guān)性分析方法。

第五章

系統(tǒng)仿真算法（3課時(shí)）

教學(xué)目的：掌握系統(tǒng)仿真算法的概念；理解事件調(diào)度法的基本概念及仿真流程；理解活動(dòng)掃描法的基本概念及仿真流程；理解進(jìn)程交互法的基本概念及仿真流程；掌握面向事件調(diào)度的仿真方法與手工仿真；

教學(xué)重點(diǎn)：面向事件調(diào)度的仿真方法與手工仿真；

教學(xué)難點(diǎn)：面向事件調(diào)度的仿真方法與手工仿真；

第六章

輸出數(shù)據(jù)分析（6課時(shí)）

教學(xué)目的：了解輸出分析的目的，理解瞬態(tài)（終態(tài)）與穩(wěn)態(tài)（非終態(tài)）仿真的區(qū)別；掌握點(diǎn)估計(jì)與區(qū)間估計(jì)的方法；掌握終態(tài)仿真的輸出分析方法；掌握穩(wěn)態(tài)仿真的輸出分析。

教學(xué)重點(diǎn)：點(diǎn)估計(jì)與區(qū)間估計(jì)的方法；終態(tài)與穩(wěn)態(tài)仿真的輸出分析。

教學(xué)難點(diǎn)：點(diǎn)估計(jì)與區(qū)間估計(jì)的方法；終態(tài)與穩(wěn)態(tài)仿真的輸出分析。

第二篇

上機(jī)實(shí)踐部分

第一章

Flexsim入門

教學(xué)目的：了解仿真使用的軟件工具；熟悉常用的仿真軟件包；掌握仿真項(xiàng)目研究主要步驟；掌握Flexsim軟件的基本操作和概念；

教學(xué)重點(diǎn)：掌握Flexsim軟件的基本操作和概念；

教學(xué)難點(diǎn)：掌握Flexsim軟件的基本操作和概念；

第二章

Flexsim操作培訓(xùn)

教學(xué)目的：熟悉常用實(shí)體的操作；掌握常用命令、函數(shù)與邏輯表達(dá)的使用；理解Flexsim模型邏輯流程；掌握基本Flexsim

Script代碼的編寫、調(diào)試；掌握發(fā)生器、吸收器、處理器、傳送帶、暫存區(qū)、記錄器、可視化工具、貨架、分揀傳送帶、標(biāo)簽、全局表、合成器、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)等基本實(shí)體的應(yīng)用；掌握實(shí)體輸入輸出控制的應(yīng)用；掌握消息機(jī)制的應(yīng)用；

教學(xué)重點(diǎn)：掌握基本Flexsim

Script代碼的編寫、調(diào)試；掌握發(fā)生器、吸收器、處理器、傳送帶、暫存區(qū)、記錄器、可視化工具、貨架、分揀傳送帶、標(biāo)簽、全局表、合成器、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)等基本實(shí)體的應(yīng)用；掌握實(shí)體輸入輸出控制的應(yīng)用；掌握消息機(jī)制的應(yīng)用；

教學(xué)難點(diǎn)：掌握基本Flexsim

Script代碼的編寫、調(diào)試；

第三章

Flexsim實(shí)戰(zhàn)演練

教學(xué)目的：掌握常見系統(tǒng)的建模、輸入設(shè)置和輸出分析方法；

教學(xué)重點(diǎn)：常見排隊(duì)系統(tǒng)、庫存系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)的建模方法；

教學(xué)難點(diǎn)：常見排隊(duì)系統(tǒng)、庫存系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)的建模方法；

模型實(shí)例：

1、某醫(yī)院的醫(yī)生服務(wù)時(shí)間符合N（2.3，1）的正態(tài)分布，病人的到達(dá)規(guī)律符合λ為2.4

Min的指數(shù)分布，假設(shè)當(dāng)新病人到達(dá)時(shí)，排隊(duì)總?cè)藬?shù)超過5人，則該病人離去，試采用Flexsim仿真軟件求：該醫(yī)生8小時(shí)服務(wù)病人的總?cè)藬?shù)；病人的平均等待時(shí)間；病人的平均在醫(yī)院時(shí)間；醫(yī)生忙的概率；排隊(duì)平均隊(duì)長。

2、發(fā)生器產(chǎn)生三種類型的臨時(shí)實(shí)體，服從整數(shù)均勻分布duniform，類型值分別為1、2、3，顏色分別為：白色、藍(lán)色、黑色；有2個(gè)操作員，操作員1將發(fā)生器產(chǎn)生的藍(lán)色臨時(shí)實(shí)體2和黑色臨時(shí)實(shí)體3，分別搬運(yùn)到暫存區(qū)2和暫存區(qū)3；操作員2將發(fā)生器產(chǎn)生的白色臨時(shí)實(shí)體1搬運(yùn)到暫存區(qū)1。

3、發(fā)生器產(chǎn)生2種類型的臨時(shí)實(shí)體，服從整數(shù)均勻分布duniform，類型值分別為1、2，顏色分別為紅色和綠色；每種類型的臨時(shí)實(shí)體又分為兩種不同的規(guī)格，也服從整數(shù)均勻分布duniform，規(guī)格值分別為1、2，產(chǎn)生的臨時(shí)實(shí)體進(jìn)入暫存區(qū)1；操作員1將紅色的臨時(shí)實(shí)體1搬運(yùn)到傳送帶1上，將綠色的臨時(shí)實(shí)體2搬運(yùn)到傳送帶2上；操作員2將規(guī)格值為1的臨時(shí)實(shí)體1搬運(yùn)到暫存區(qū)2上，將規(guī)格值為2的臨時(shí)實(shí)體1搬運(yùn)到暫存區(qū)3上；操作員3將規(guī)格值為1的臨時(shí)實(shí)體2搬運(yùn)到暫存區(qū)4上，將規(guī)格值為2的臨時(shí)實(shí)體2搬運(yùn)到暫存區(qū)5上；同時(shí)，通過可視化工具1和2實(shí)時(shí)顯示每一個(gè)通過傳送帶的臨時(shí)實(shí)體的規(guī)格值。

4、發(fā)生器的到達(dá)方式采用到達(dá)序列；一次性產(chǎn)生10個(gè)臨時(shí)實(shí)體，類型值為1，顏色為白色，進(jìn)入暫存區(qū)1；接著進(jìn)入處理器進(jìn)行加工，加工時(shí)間為10，之后進(jìn)入暫存區(qū)2；處理器加工結(jié)束后等待時(shí)間為10，而后繼續(xù)加工。

5、發(fā)生器產(chǎn)生臨時(shí)實(shí)體，到達(dá)時(shí)間間隔服從指數(shù)分布，到達(dá)平均時(shí)間間隔為5，進(jìn)入暫存區(qū)；操作員沿著網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)NN1和NN2，將臨時(shí)實(shí)體搬運(yùn)到傳送帶上；而后沿著網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)NN3和NN4返回暫存區(qū)，繼續(xù)搬運(yùn)臨時(shí)實(shí)體；傳送帶上的臨時(shí)實(shí)體進(jìn)入吸收器被消除掉。

6、發(fā)生器產(chǎn)生三種臨時(shí)實(shí)體，服從整數(shù)均勻分布，類型值分別為1、2、3，顏色分別為紅色、綠色和藍(lán)色，進(jìn)入暫存區(qū)1；接著進(jìn)入分揀傳送帶自動(dòng)分揀，分揀傳送帶分為兩段，每段長度為10；藍(lán)色臨時(shí)實(shí)體3從分揀傳送帶的出口點(diǎn)5處被分揀進(jìn)入傳送帶1，而后進(jìn)入暫存區(qū)2；綠色臨時(shí)實(shí)體2從分揀傳送帶的出口點(diǎn)10處被分揀進(jìn)入傳送帶2，而后進(jìn)入暫存區(qū)3；紅色臨時(shí)實(shí)體1從分揀傳送帶的出口點(diǎn)20處被分揀直接進(jìn)入暫存區(qū)4。

7、發(fā)生器產(chǎn)生兩種臨時(shí)實(shí)體，服從整數(shù)均勻分布，類型值分別為1、2，顏色分別為綠色和藍(lán)色；操作員1將綠色的臨時(shí)實(shí)體1搬運(yùn)到處理器1上，加工時(shí)間為10，而后進(jìn)入暫存區(qū)1，處理器1加工結(jié)束后等待時(shí)間為10，而后繼續(xù)加工；操作員1將藍(lán)色的臨時(shí)實(shí)體2搬運(yùn)到處理器2上，加工時(shí)間為5，而后進(jìn)入暫存區(qū)1，處理器2加工結(jié)束后等待時(shí)間為5，而后繼續(xù)加工。操作員2負(fù)責(zé)將加工后的臨時(shí)實(shí)體搬運(yùn)至?xí)捍鎱^(qū)2，操作員2總是沿著網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)NN1、NN2，將臨時(shí)實(shí)體搬運(yùn)到暫存區(qū)2上；而后沿著網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)NN3、NN1返回至?xí)捍鎱^(qū)1，繼續(xù)搬運(yùn)臨時(shí)實(shí)體。

8、發(fā)生器產(chǎn)生四種臨時(shí)實(shí)體，服從整數(shù)均勻分布，類型值分別為1、2、3、4，顏色分別為綠色、藍(lán)色、白色、黃色，進(jìn)入暫存區(qū)1；然后隨機(jī)進(jìn)入處理器進(jìn)行加工，可以使用的處理器有四個(gè)，不同類型的臨時(shí)實(shí)體在處理器上的加工時(shí)間不同，詳情如下表：加工結(jié)束后，進(jìn)入暫存區(qū)2存放。同時(shí)，在各個(gè)處理器附近用可視化工具顯示該處理器的實(shí)時(shí)加工時(shí)間。

加工時(shí)間

處理器1

處理器2

處理器3

處理器4

產(chǎn)品1

產(chǎn)品2

產(chǎn)品3

產(chǎn)品4

69、發(fā)生器產(chǎn)生四種臨時(shí)實(shí)體，服從整數(shù)均勻分布，類型值分別為1、2、3、4，顏色分別為紅色、藍(lán)色、黑色、黃色，進(jìn)入暫存區(qū)；四種臨時(shí)實(shí)體最后將被分別放置到四個(gè)貨架相應(yīng)的位置上，每個(gè)貨架都分為10列、6層；每個(gè)臨時(shí)實(shí)體被放置到貨架上的位置是隨機(jī)的，每個(gè)臨時(shí)實(shí)體被放置到貨架上的列數(shù)和層數(shù)都服從整數(shù)均勻分布；紅色和藍(lán)色臨時(shí)實(shí)體進(jìn)入分揀傳送帶1自動(dòng)分揀，分揀傳送帶1長度為10，接著藍(lán)色臨時(shí)實(shí)體從分揀傳送帶1的出口點(diǎn)2處被分揀至傳送帶1上，然后堆垛機(jī)1將傳送帶1上的臨時(shí)實(shí)體放置到貨架2相應(yīng)的位置上；紅色臨時(shí)實(shí)體從分揀傳送帶1的出口點(diǎn)5處被分揀至傳送帶2上，然后堆垛機(jī)1將傳送帶2上的臨時(shí)實(shí)體放置到貨架1相應(yīng)的位置上；黑色和黃色臨時(shí)實(shí)體進(jìn)入分揀傳送帶2自動(dòng)分揀，分揀傳送帶2長度為10，接著黃色臨時(shí)實(shí)體從分揀傳送帶2的出口點(diǎn)2處被分揀至傳送帶3上，然后堆垛機(jī)2將傳送帶3上的臨時(shí)實(shí)體放置到貨架3相應(yīng)的位置上；黑色臨時(shí)實(shí)體從分揀傳送帶2的出口點(diǎn)6處被分揀至傳送帶4上，然后堆垛機(jī)2將傳送帶4上的臨時(shí)實(shí)體放置到貨架4相應(yīng)的位置上；

10、有三個(gè)貨架，分別為貨架1、貨架2和貨架3，每個(gè)貨架的列數(shù)和層數(shù)都為10，貨架1存放紅色的產(chǎn)品1，貨架2存放綠色的產(chǎn)品2，貨架3存放藍(lán)色的產(chǎn)品3，初始狀態(tài)下，每個(gè)貨架中的產(chǎn)品數(shù)量都為100；運(yùn)輸機(jī)1、2和3在分配器的統(tǒng)一控制下，按照客戶訂單的要求，從客戶1的訂單開始，將客戶需要的產(chǎn)品從相應(yīng)的貨架上取下后，放在相應(yīng)的托盤上打包后，進(jìn)入分揀傳送帶自動(dòng)分揀，每個(gè)客戶使用托盤顏色不同，客戶1到5使用的托盤顏色分別為紅色、綠色、藍(lán)色、白色、黃色。客戶訂單詳情如下表：

訂單需求

客戶1

客戶2

客戶3

客戶4

客戶5

產(chǎn)品1

產(chǎn)品2

產(chǎn)品3

打包后，客戶1的產(chǎn)品從分揀傳送帶自動(dòng)分揀進(jìn)入傳送帶5，然后進(jìn)入暫存區(qū)5；客戶2的產(chǎn)品從分揀傳送帶自動(dòng)分揀進(jìn)入傳送帶4，然后進(jìn)入暫存區(qū)4；客戶3的產(chǎn)品從分揀傳送帶自動(dòng)分揀進(jìn)入傳送帶3，然后進(jìn)入暫存區(qū)3；客戶4的產(chǎn)品從分揀傳送帶自動(dòng)分揀進(jìn)入傳送帶2，然后進(jìn)入暫存區(qū)2；客戶5的產(chǎn)品從分揀傳送帶自動(dòng)分揀進(jìn)入傳送帶1，然后進(jìn)入暫存區(qū)1。

第三章

Flexsim進(jìn)階（2課時(shí)）

教學(xué)目的：掌握任務(wù)序列的編程方法；熟悉順序分配法與鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)分配方法；掌握一般加工系統(tǒng)的建模與仿真并分析輸出結(jié)果。

教學(xué)重點(diǎn)：順序分配法與鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)分配方法；一般加工系統(tǒng)的建模與仿真并分析輸出結(jié)果。

教學(xué)難點(diǎn)：一般加工系統(tǒng)的建模與仿真并分析輸出結(jié)果。

實(shí)例：發(fā)生器1隨機(jī)產(chǎn)生零部件，接著進(jìn)入暫存區(qū)1，操作員1按照以下流程工作：操作員1行走到暫存區(qū)1，取起零部件，行走至處理器1，將零部件放在處理器1上加工，加工時(shí)間為10個(gè)單位，操作員1等待10個(gè)時(shí)間單位后，取起零部件，行走至處理器2，將零部件放在處理器2上加工，加工時(shí)間也為10個(gè)單位，操作員1等待10個(gè)時(shí)間單位后，取起零部件，行走至?xí)捍鎱^(qū)2，放下加工后的零部件。之后重復(fù)以上的操作。

執(zhí)筆人：

工程學(xué)院

工業(yè)工程

教研室

審核人：

編寫時(shí)間：

2014年月日

第三篇：制造系統(tǒng)建模與仿真學(xué)習(xí)心得

制造系統(tǒng)建模與仿真學(xué)習(xí)心得

一、制造系統(tǒng)建模與仿真的含義

1．制造系統(tǒng)

制造系統(tǒng)是制造過程及其所涉及的硬件、軟件和人員所組成的一個(gè)將制造資源轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品或半成品的輸入／輸出系統(tǒng)，它涉及產(chǎn)品生命周期(包括市場分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、加工過程、裝配、運(yùn)輸、產(chǎn)品銷售、售后服務(wù)及回收處理等)的全過程或部分環(huán)節(jié)。其中，硬件包括廠房、生產(chǎn)設(shè)備、工具、刀具、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)等；軟件包括制造理論、制造技術(shù)(制造工藝和制造方法等)、管理方法、制造信息及其有關(guān)的軟件系統(tǒng)等；制造資源包括狹義制造資源和廣義制造資源；狹義制造資源主要指物能資源，包括原材料、坯件、半成品、能源等；廣義制造資源還包括硬件、軟件、人員等。隨著科技的進(jìn)步，制造系統(tǒng)的發(fā)展也經(jīng)歷了傳統(tǒng)手工生產(chǎn)、機(jī)械化、自動(dòng)化孤島、集成制造、并行工程和敏捷制造等幾個(gè)階段。

2．模型與仿真

模型是對(duì)真實(shí)對(duì)象和真實(shí)關(guān)系中那些有用的和讓人感興趣的特性的抽象，是對(duì)系統(tǒng)某些本質(zhì)方面的描述。它以各種可用的形式描述被研究系統(tǒng)的信息。系統(tǒng)模型并不是對(duì)真實(shí)系統(tǒng)的完全復(fù)現(xiàn)，而是對(duì)系統(tǒng)的抽象，而仿真是通過對(duì)模型的實(shí)驗(yàn)以達(dá)到研究系統(tǒng)的目的，當(dāng)制造系統(tǒng)尚未建立或者研究時(shí)間長成本高以及從安全性考慮我們有必要對(duì)制造系統(tǒng)預(yù)先進(jìn)行建模并仿真以確定系統(tǒng)的最佳結(jié)構(gòu)和配置方案、防止較大的經(jīng)濟(jì)損失、確定合理高效的作業(yè)計(jì)劃，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。

制造系統(tǒng)建模與仿真技術(shù)是以相似原理、模型理論、系統(tǒng)技術(shù)、信息技術(shù)以及建模與仿真應(yīng)用領(lǐng)域的有關(guān)專業(yè)技術(shù)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、與應(yīng)用相關(guān)的物理效應(yīng)設(shè)備及仿真器為工具，利用模型參與已有或設(shè)想的制造系統(tǒng)進(jìn)行研究、分析、設(shè)計(jì)、加工生產(chǎn)、試驗(yàn)、運(yùn)行、評(píng)估、維護(hù)、和報(bào)廢(全生命周期)活動(dòng)的一門多學(xué)科的綜合性技術(shù)。

二、系統(tǒng)建模與仿真的發(fā)展及類型

1． 系統(tǒng)建模與仿真的發(fā)展大致經(jīng)歷了這么幾個(gè)階段：1600—1940年左右，這一時(shí)期的建模仿真主要是在物理科學(xué)基礎(chǔ)上的建模；20世紀(jì)40年代，由于電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，建模仿真技術(shù)開始飛速發(fā)展；20世紀(jì)50年代中期，建模仿真開始應(yīng)用與航空領(lǐng)域；20世紀(jì)60年代，這一階段主要是工業(yè)控制過程中的仿真；20世紀(jì)70年代，開始出現(xiàn)了包括經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境因素的大系統(tǒng)仿真。到70年代中期，出現(xiàn)了系統(tǒng)與仿真的結(jié)合，如用于隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)建模的SLAM仿真系統(tǒng)。在這一時(shí)期，系統(tǒng)仿真開始與更高級(jí)的決策結(jié)合，出現(xiàn)了決策支持系統(tǒng)DSS；20世紀(jì)80年代中期，出現(xiàn)了如美國Pritsker公司TESS建模仿真系統(tǒng)的集成化建模與仿真環(huán)境；20世紀(jì)90年代開始，建模仿真開始朝著可視化建模仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)仿真和分布式交互仿真的方向發(fā)展。

2． 系統(tǒng)建模與仿真的類型：

根據(jù)模型的種類分為：

a.物理仿真：按照真實(shí)系統(tǒng)的物理性質(zhì)構(gòu)造系統(tǒng)的物理模型，并在物理模型上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程稱為物理仿真。（靜態(tài)、動(dòng)態(tài)，如房屋建筑模型，輸送系統(tǒng)模型）b.數(shù)學(xué)仿真：對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行抽象，并將其特性用數(shù)學(xué)關(guān)系加以描述而得到系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程稱為數(shù)學(xué)模型。理論上講，數(shù)學(xué)仿真可以全面解決實(shí)際問題，但實(shí)際上數(shù)學(xué)模型的描述很難實(shí)現(xiàn)。

c.半物理仿真：將數(shù)學(xué)模型與物理模型甚至實(shí)物聯(lián)合起來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。（簡單部分建數(shù)學(xué)模型，復(fù)雜部分建物理模型）

根據(jù)系統(tǒng)模型的特性分類：

a.連續(xù)系統(tǒng)：指系統(tǒng)狀態(tài)隨時(shí)間連續(xù)變化的系統(tǒng)。例：電路系統(tǒng)、機(jī)械動(dòng)力系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)、物理和工程領(lǐng)域的場問題。這類問題一般可以用微分方程來進(jìn)行描述。

b.離散系統(tǒng)：指系統(tǒng)狀態(tài)在某些隨機(jī)時(shí)間點(diǎn)上發(fā)生離散變化的系統(tǒng)。如理發(fā)館（顧客、理發(fā)師）系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)變化是隨機(jī)的，因此很難用函數(shù)形式來描述系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)的變化，更關(guān)心系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)變化的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。制造和物流領(lǐng)域的大多數(shù)系統(tǒng)屬于離散事件系統(tǒng)。

三、制造系統(tǒng)建模與仿真的建立方法

1． 基于框圖的系統(tǒng)邏輯建模

這種方法具有結(jié)構(gòu)簡單，可視性強(qiáng)的特點(diǎn)框圖基本構(gòu)成主要有：框架（表示生產(chǎn)活動(dòng)的區(qū)域，如生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)單元、儲(chǔ)存?zhèn)}庫、辦公室區(qū)域）、連線、菱形框（表示生產(chǎn)運(yùn)作的判斷控制，如質(zhì)量檢驗(yàn)、設(shè)備檢查、作業(yè)控制等），對(duì)于龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的系統(tǒng)這種方法會(huì)暴露出能力有限的缺點(diǎn)。

2． 基于petri網(wǎng)技術(shù)的系統(tǒng)仿真建模方法

Petri網(wǎng)理論是一種基于系統(tǒng)運(yùn)行邏輯的仿真建模方法。最先用于控制技術(shù)，對(duì)控制的邏輯進(jìn)行建模，現(xiàn)在逐步為生產(chǎn)系統(tǒng)的仿真建模所運(yùn)用。Petri網(wǎng)的基本構(gòu)成主要是：庫所（相當(dāng)于生產(chǎn)系統(tǒng)中的倉庫或在制品緩沖區(qū)）、變遷（相當(dāng)于生產(chǎn)系統(tǒng)中的生產(chǎn)加工）、流關(guān)系（相當(dāng)于生產(chǎn)系統(tǒng)中的生產(chǎn)計(jì)劃或調(diào)度指令）。它的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行邏輯上的理論分析，通過狀態(tài)變量來表述系統(tǒng)的變化，因此可以對(duì)系統(tǒng)可達(dá)的狀態(tài)、發(fā)生的沖突、并發(fā)等現(xiàn)象進(jìn)行理論上的分析。但也存在系統(tǒng)建模較復(fù)雜，仿真運(yùn)算較復(fù)雜等問題。

3． 基于多色集合的系統(tǒng)仿真建模方法

俄羅斯的V.V.Pavlov教授1988年提出了多色圖的概念，1995年提出了多色集合的概念，2002年提出了多色集合的體系結(jié)構(gòu)。以巴甫洛夫教授為代表的使用多色集合的表示性質(zhì)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)數(shù)學(xué)模型來進(jìn)行系統(tǒng)的仿真，這些性質(zhì)不取決于仿真對(duì)象的內(nèi)容。仿真系統(tǒng)更加具有柔性，并且很方便用于編程。由于存在形式相同的數(shù)學(xué)模型，該方向在問題的形式化研究方面前進(jìn)了一步，具有明顯的優(yōu)勢(shì)，這是該方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，也是它在理論上的一個(gè)貢獻(xiàn)。現(xiàn)在該方向已成為了俄羅斯該領(lǐng)域研究的主流方向。多色集合理論是一種新的信息處理數(shù)學(xué)工具。目前歐美國家的學(xué)者對(duì)這一理論了解較少。對(duì)國內(nèi)來說，多色集合理論既是一新的，又是非常有發(fā)展前途的信息處理數(shù)學(xué)工具。由于誕生時(shí)間不長，進(jìn)一步研究和應(yīng)用的空間很大。

4． 基于flexsim的系統(tǒng)建模仿真

Flexsim是一款實(shí)時(shí)三維仿真軟件，它是一款完全面向?qū)ο蟮姆抡孳浖＿\(yùn)用Flexsim系統(tǒng)仿真軟件，可以在計(jì)算機(jī)內(nèi)建立研究對(duì)象的系統(tǒng)三維模型，然后對(duì)模型進(jìn)行各種系統(tǒng)分析和工程驗(yàn)證，最終獲得優(yōu)化設(shè)計(jì)和改造方案。目前，F(xiàn)lexsim軟件已經(jīng)在制造及物流領(lǐng)域里成功地進(jìn)行了多種系統(tǒng)的建模與仿真分析，如配送中心的揀選仿真、倉庫出入庫的仿真、產(chǎn)品倉庫分揀仿真、生產(chǎn)物流系統(tǒng)仿真、集裝箱碼頭仿真和機(jī)場物流仿真等。

四、制造系統(tǒng)建模與仿真的意義

當(dāng)今的制造系統(tǒng)是集現(xiàn)代機(jī)械制造、計(jì)算機(jī)科學(xué)和管理工程于一體的綜合應(yīng)用，由于它技術(shù)復(fù)雜、投資巨大，采用建造實(shí)體系統(tǒng)進(jìn)行研究顯然是不合理的。所以在制造系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段，通過仿真可以選擇系統(tǒng)的最佳結(jié)構(gòu)和配置方案，以保證系統(tǒng)既能完成預(yù)定的設(shè)計(jì)要求又能獲得很好的經(jīng)濟(jì)性、柔性和可靠性，又能有效防止較大的經(jīng)濟(jì)損失；在制造過程階段，通過仿真可以預(yù)測(cè)系統(tǒng)在不同調(diào)度下的性能，以確定合理的、高效的作業(yè)計(jì)劃，找出系統(tǒng)的“瓶頸”環(huán)節(jié)，從而能充分發(fā)揮制造系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，提高經(jīng)濟(jì)效益。

在仿真中，建模是關(guān)鍵。模型是進(jìn)行仿真的基礎(chǔ)，仿真主要是對(duì)模型在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)。基于這種原因，我們?cè)诜治霎a(chǎn)品制造中所涉及的模型，以模型分類為基礎(chǔ)描述仿真的內(nèi)容。就產(chǎn)品制造中所涉及的模型大致可分為三類：產(chǎn)品模型、制造系統(tǒng)模型和開發(fā)(包括設(shè)計(jì)、制造和測(cè)試)過程模型。它們之間的關(guān)系是：產(chǎn)品模型是所有活動(dòng)的目的和中心，制造系統(tǒng)模型則是產(chǎn)品開發(fā)受到的各種約束，開發(fā)模型是產(chǎn)品開發(fā)的使能器，也是對(duì)產(chǎn)品開發(fā)活動(dòng)進(jìn)行管理和控制的基礎(chǔ)。當(dāng)今，產(chǎn)品模型已從二維工程圖到三維實(shí)體幾何造型。針對(duì)三維產(chǎn)品集成定義模型，人們可以對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行物理性能、可制造性、可裝配性等方面的仿真。通過引入并行工程，使得產(chǎn)品自設(shè)計(jì)開始就涉及到產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)到消亡整個(gè)產(chǎn)品生命周期里的所有因素，包括質(zhì)量、成本、作業(yè)調(diào)度和用戶需求。開發(fā)過程的仿真已從起初的加工對(duì)象在加工過程的仿真轉(zhuǎn)移到對(duì)整個(gè)制造過程的建模和仿真，仿真內(nèi)容包括控制策略、庫存水平、負(fù)載能力等。隨著并行工程的應(yīng)用，使得人們將注意力從單純的制造過程轉(zhuǎn)移到設(shè)計(jì)過程方面來，更加注重設(shè)計(jì)過程和制造過程的一體化。

通過系統(tǒng)的建模與仿真，實(shí)現(xiàn)信息共享，借助于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和CAD、CAM、STEP、MRPII等計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造及管理軟件系統(tǒng)，可高效率地在一個(gè)制造企業(yè)的設(shè)計(jì)、工藝、供銷和管理部門之間，在各車間以及各生產(chǎn)設(shè)備之間，在集團(tuán)內(nèi)的各企業(yè)之間乃至企業(yè)與用戶之間充分地、及時(shí)地溝通各類信息，并在此基礎(chǔ)上保證企業(yè)系統(tǒng)內(nèi)各環(huán)節(jié)、各部門的高度協(xié)調(diào)，以確保企業(yè)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)整體效益。

第四篇：MatlabSimulink通信系統(tǒng)建模與仿真課程設(shè)計(jì)

電子信息課程設(shè)計(jì)

題目：

Matlab/Simulink通信

系統(tǒng)建模與仿真

班級(jí)：

2008級(jí)電子（X）班

學(xué)號(hào)：

姓名：

電子信息課程設(shè)計(jì)

Matlab/Simulink通信系統(tǒng)建模與仿真

一、設(shè)計(jì)目的：學(xué)習(xí)Matlab/Simulink的功能及基本用法，對(duì)給定系統(tǒng)進(jìn)行建模與仿真。

二、基本知識(shí)：Simulink是用來對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的軟件包，依托于MATLAB豐富的仿真資源，可應(yīng)用于任何使用數(shù)學(xué)方式進(jìn)行描述的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，其最大優(yōu)點(diǎn)是易學(xué)、易用，只需用鼠標(biāo)拖動(dòng)模塊框圖就能迅速建立起系統(tǒng)的框圖模型。

三、設(shè)計(jì)內(nèi)容：

1、基本練習(xí)：

（1）

啟動(dòng)SIMULINK：先啟動(dòng)MATLAB，在命令窗口中鍵入：simulink，回車；或點(diǎn)擊窗口上的SIMULINK圖標(biāo)按鈕。

圖（1）建立simulink

（2）

點(diǎn)擊File＼new＼Model或白紙圖標(biāo)，打開一個(gè)創(chuàng)建新模型的窗口。

（3）

移動(dòng)模塊到新建的窗口，并按需要排布。

（4）

連接模塊：將光標(biāo)指向起始模塊的輸出口，光標(biāo)變?yōu)椤?”，然后拖動(dòng)鼠標(biāo)到目標(biāo)模塊的輸入口；或者，先單擊起始模塊，按下Ctrl鍵再單擊目標(biāo)模塊。

（5）

在連線中插入模塊：只需將模塊拖動(dòng)到連線上。

（6）

連線的分支與改變：用鼠標(biāo)單擊要分支的連線，光標(biāo)變?yōu)椤?”，然后拖動(dòng)到目標(biāo)模塊；單擊并拖動(dòng)連線可改變連線的路徑。

（7）

信號(hào)的組合：用Mux模塊可將多個(gè)標(biāo)量信號(hào)組合成一個(gè)失量信號(hào)，送到另一模塊（如示波器Scope）。

（8）

生成標(biāo)簽信號(hào)：雙擊需要加入標(biāo)簽的信號(hào)線，會(huì)出現(xiàn)標(biāo)簽編輯框，鍵入標(biāo)簽文本即可。或點(diǎn)擊Edit＼Signal

Properties。傳遞：選擇信號(hào)線并雙擊，在標(biāo)簽編輯框中鍵入<>，并在該尖括號(hào)內(nèi)鍵入信號(hào)標(biāo)簽即可。

四、建立模型

1.建立仿真模型

（1）在simulink

library

browser中查找元器件，并放置在創(chuàng)建的新模型的窗口中，連接元器件，得到如下的仿真模型。

圖（2）調(diào)幅解調(diào)器性能測(cè)試仿真模型

（2）分別雙擊雙邊帶相干解調(diào)模塊和低通濾波器模塊，彈出如下的對(duì)話框，進(jìn)行相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置。

（3）相干解調(diào)模塊載波設(shè)置為1MHZ，初相位為-pi/2,低通濾波器截止頻率為6000HZ。

圖（3）雙邊帶相干解調(diào)模塊及低通濾波器的設(shè)置對(duì)話框

（4）在MATLAB中輸入如下程序進(jìn)行仿真。

%

ch5problem1.m

SNR_in_dB=-10:2:30;

SNR_in=10.^(SNR_in_dB./10);

%

信道信噪比

m_a=0.3;

%

調(diào)制度

P=0.5+(m_a^2)/4;

%

信號(hào)功率

for

k=1:length(SNR_in)

sigma2=P/SNR_in(k);

%

計(jì)算信道噪聲方差并送入仿真模型

sim(＇ch5problem1.mdl＇)

;

%

執(zhí)行仿真

SNRdemod(k,:)=SNR_out;

%

記錄仿真結(jié)果

end

plot(SNR_in_dB,SNRdemod);

xlabel(＇輸入信噪比

dB＇);

ylabel(＇解調(diào)輸出信噪比

dB＇);

legend(＇包絡(luò)檢波＇,＇相干解調(diào)＇);

執(zhí)行程序之后，得出仿真結(jié)果如下圖所示。圖中給出了不同輸入信噪比下兩種解調(diào)器輸出的信噪比曲線。從圖中可見，高輸入信噪比情況下，相干解調(diào)方法下的輸出解調(diào)信噪比大致比包絡(luò)檢波法好3dB左右，但是在低輸入信噪比情況下，包絡(luò)檢波輸出信號(hào)質(zhì)量急劇下降，這樣我們就通過仿真驗(yàn)證了包絡(luò)檢波的門限效應(yīng)。

圖（4）解調(diào)信噪比仿真結(jié)果

同時(shí)在仿真中給出了三路解調(diào)輸出信號(hào)的波形，如下，從解調(diào)輸出的波形上也可以看出，在相同噪聲傳輸條件下，包絡(luò)檢波輸出的正弦波幅度較小，也即包絡(luò)檢波的解調(diào)增益較相干解調(diào)要小。

圖（5）仿真輸出的解調(diào)信號(hào)波形

2建立另一個(gè)仿真模型

（1）

在圖（2）的基礎(chǔ)上加上一個(gè)鎖相環(huán)，構(gòu)成鎖相環(huán)相干解調(diào)器模型，如下。

圖（6）鎖相環(huán)提取載波的相干解調(diào)仿真模型

（2）

用類似于對(duì)圖（2）進(jìn)行仿真的程序進(jìn)行仿真，程序如下

%

ch5problem1progB.m

SNR_in_dB=-10:2:30;

SNR_in=10.^(SNR_in_dB./10);

%

信道信噪比

m_a=0.3;

%

調(diào)制度

P=0.5+(m_a^2)/4;

%

信號(hào)功率

for

k=1:length(SNR_in)

sigma2=P/SNR_in(k);

%

計(jì)算信道噪聲方差并送入仿真模型

sim(＇

ch5problem1progB.mdl＇);

%

執(zhí)行仿真

SNRdemod(k,:)=SNR_out;

%

記錄仿真結(jié)果

end

plot(SNR_in_dB,SNRdemod);

xlabel(＇輸入信噪比

dB＇);

ylabel(＇解調(diào)輸出信噪比

dB＇);

legend(＇包絡(luò)檢波＇,＇相干解調(diào)＇);

（3）

仿真的波形如下，從結(jié)果中可以看出，在低信噪比下，鎖相環(huán)相干解調(diào)器的性能比理想解調(diào)模塊要差一些，但在實(shí)際中由于PLL的門限效應(yīng)，一般不能達(dá)到這里仿真出來的性能曲線。

圖（7）鎖相環(huán)相干解調(diào)器的輸出信噪比性能對(duì)比

（4）

同時(shí)給出仿真輸出的解調(diào)信號(hào)波形如下

五．設(shè)計(jì)總結(jié)

借由此次模擬通信系統(tǒng)的建模仿真設(shè)計(jì)，基本熟悉了調(diào)制解調(diào)的原理和借條性能的測(cè)試方法，通過仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步深入理解超外差接收機(jī)的工作原理。設(shè)計(jì)過程中由于對(duì)軟件的不熟悉遇到了很多的問題，例如，元器件的正確查找，參數(shù)設(shè)置，等等，在老師的指導(dǎo)下，參照參考書目，及與同學(xué)們討論摸索，及上網(wǎng)搜索，此次學(xué)到了很多東西。做完這次課設(shè)，對(duì)matlab軟件也進(jìn)一步熟悉，真正把理論與實(shí)踐聯(lián)系起來，使我所學(xué)的專業(yè)知識(shí)得到了的運(yùn)用，更深刻的理解了理論知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際的實(shí)踐操作能力也進(jìn)一步提高。這次的課程設(shè)計(jì)，學(xué)要我們更進(jìn)一步的掌握學(xué)到的基礎(chǔ)知識(shí)，加深對(duì)軟件的掌握，應(yīng)用，為下一次課程設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

紹玉斌

仿真實(shí)例分析學(xué)習(xí)輔導(dǎo)和習(xí)題詳解.清華大學(xué)出版社

第五篇：系統(tǒng)建模和計(jì)算機(jī)仿真課程總結(jié)

系統(tǒng)建模和計(jì)算機(jī)仿真課程總結(jié)

第一章

1.系統(tǒng)：按照某些規(guī)律結(jié)合起來，互相作用、互相依存的所有實(shí)體的集合或總和。

模型：真實(shí)對(duì)象、對(duì)象間關(guān)系的特性抽象，描述某些系統(tǒng)本質(zhì)。仿真：通過對(duì)模型的實(shí)驗(yàn)以達(dá)到研究系統(tǒng)這個(gè)目的。

2.同態(tài)：系統(tǒng)與模型在行為級(jí)上等價(jià)。同構(gòu)：系統(tǒng)與模型在結(jié)構(gòu)級(jí)上等價(jià)。

黑箱：可觀測(cè)輸入、輸出值，但不知內(nèi)部結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)（通過輸入和輸出推斷其內(nèi)部結(jié)構(gòu)）

白箱：已知內(nèi)部結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)(灰箱：介于黑箱和白箱之間)3.演繹：應(yīng)用先驗(yàn)理論，補(bǔ)充假設(shè)和推理，通過數(shù)學(xué)邏輯演繹建模，是一個(gè)從一般（抽象）到特殊（具體）的過程。

歸納：從系統(tǒng)的行為級(jí)開始，逐步獲得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)級(jí)的描述。是一個(gè)從特殊（具體）到一般（抽象）的過程。推理結(jié)果往往不是唯一解。4.面向?qū)ο蠓抡妫簭娜祟愓J(rèn)識(shí)世界模式出發(fā)，使問題空間和求解空間一致，提供更自然直觀、可維護(hù)、可重用的系統(tǒng)仿真框架。

定性仿真：力求非數(shù)字化，以非數(shù)字手段處理信息輸入、建模、行為分析和結(jié)構(gòu)輸出，通過定性模型推導(dǎo)系統(tǒng)定性行為描述。

智能仿真：力求非數(shù)字化，以非數(shù)字手段處理信息輸入、建模、行為分析和結(jié)構(gòu)輸出，通過定性模型推導(dǎo)系統(tǒng)定性行為描述。

可視化仿真：用于為仿真過程及結(jié)果增加文本提示、圖形、圖像、動(dòng)畫表現(xiàn)，使仿真過程更加直觀，并能驗(yàn)證仿真過程是否正確。虛擬現(xiàn)實(shí)仿真：由計(jì)算機(jī)全部或部分生成的多維感覺環(huán)境，給參與者產(chǎn)生各種感官信號(hào)，若視覺、聽覺、觸覺等，使參與者身臨其境。第二章

1.系統(tǒng)建模原則：

（1）可分離原則：系統(tǒng)中的實(shí)體不同程度上均相互關(guān)聯(lián)，結(jié)合建模目標(biāo)合理忽略某些關(guān)聯(lián)。依賴于系統(tǒng)環(huán)境的界定、系統(tǒng)因素的提煉即約束條件與外部條件的設(shè)定。

（2）合理假設(shè)原則：任何模型的建立均應(yīng)基于某些合理的假設(shè)，以簡

化模型，有利于仿真的實(shí)現(xiàn)。

（3）因果性原則：系統(tǒng)的輸入和輸出滿足函數(shù)映射關(guān)系。（4）可測(cè)量、選擇原則：輸入量和輸出量可量化。2.系統(tǒng)模型分類：（1）根據(jù)模型的時(shí)間集合

連續(xù)時(shí)間模型：時(shí)間用實(shí)數(shù)表示，系統(tǒng)的狀態(tài)可以在任意時(shí)刻點(diǎn)獲得。離散時(shí)間模型：時(shí)間用整數(shù)表示，系統(tǒng)的狀態(tài)可以在離散的時(shí)刻點(diǎn)上獲得，所謂整數(shù)時(shí)間指的是單位時(shí)間的整數(shù)倍。（2）根據(jù)模型的狀態(tài)變量

連續(xù)變化模型：系統(tǒng)中的狀態(tài)變量隨時(shí)間連續(xù)變化。

離散變化模型：系統(tǒng)中的狀態(tài)變量不連續(xù)變化，即在某一時(shí)刻到下一時(shí)刻之間的時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)狀態(tài)不發(fā)生變化。（3）其他分類

確定性模型和隨機(jī)性模型：輸入確定，輸出確定/不確定。白箱模型、灰箱模型和黑箱模型。3.排隊(duì)規(guī)則：

先到先服務(wù)(FIFO)：按照到達(dá)次序接受服務(wù)。后到先服務(wù)(LIFO)：按照到達(dá)次序的相反次序接受服務(wù)。隨機(jī)服務(wù)(SIRO)：從等待的客戶中隨機(jī)選擇客戶進(jìn)行服務(wù)。優(yōu)先權(quán)服務(wù)(PR)：等待的客戶具有不同的優(yōu)先權(quán)，給優(yōu)先權(quán)高的客戶先提供服務(wù)。最短處理時(shí)間先服務(wù)(SPT)：選擇需要服務(wù)時(shí)間最短的客戶提供服務(wù)。4.層次分析法的基本步驟

（1）建立層次結(jié)構(gòu)模型，該結(jié)構(gòu)圖包括目標(biāo)層，準(zhǔn)則層，方案層。（2）構(gòu)造成對(duì)比較矩陣，從第二層開始用成對(duì)比較矩陣和1~9尺度。（3）計(jì)算單排序權(quán)向量并做一致性檢驗(yàn)（對(duì)每個(gè)成對(duì)比較矩陣計(jì)算最大特征值及其對(duì)應(yīng)的特征向量，利用一致性指標(biāo)、隨機(jī)一致性指標(biāo)和一致性比率做一致性檢驗(yàn)。若檢驗(yàn)通過，特征向量（歸一化后）即為權(quán)向量；若不通過，需要重新構(gòu)造成對(duì)比較矩陣）。

（4）計(jì)算總排序權(quán)向量并做一致性檢驗(yàn)，計(jì)算最下層對(duì)最上層總排序的權(quán)向量。

利用總排序一致性比率進(jìn)行檢驗(yàn)。若通過，則可按照總排序權(quán)向量表

示的結(jié)果進(jìn)行決策，否則需要重新考慮模型或重新構(gòu)造那些一致性比率較大的成對(duì)比較矩陣。

5.圖解建模法、最小二乘法、層次分析法（AHP）、隨機(jī)數(shù)生成的例題詳解

例題1：線性擬合

建立這直線方程就要確定a0和a1，應(yīng)用《最小二乘法原理》，將實(shí)測(cè)值與擬合公式計(jì)算值

Yi?a0?a的差值1xiYi?Y?的平方和i?(Yi?Y?i)2最小為“優(yōu)化判據(jù)”。

令???(Yi?Y?i)2則???(Y?i?a0?a1xi)2 ??????a????(Yi0?a1xi)2??2?(Y?i?a0?ax)?2?(a?ax?Y?)??a0?a1i01ii0???????(Y?i?a0?a1xi)2??2??a?ax)x?2??a?(Yi01ii?(a0?a1xi?Y?i)xi1?a1 推導(dǎo)出：

?

??na0?a1(?xi)??Y?i??a?x20(?xi)?a1i??(xiY?i)a0?(?Y?i)/n?a1(?xi)/n?0.15an(1??xiY?i)?(?xi?Y?i)n?x22?0.859i?(?xi)y?0.15?0.859x

例題2：隨機(jī)數(shù) 線性同余發(fā)生器

x(modm)?axaxii?1?axii?[m]?ma,m選取規(guī)則

○

1隨機(jī)數(shù)序列周期為m/4，依照所要產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)規(guī)模確定m ○2證m是2的指數(shù)冪 ○3p為機(jī)器字長，k為任意整數(shù)，a取最接近2p/2且滿足a=8k+3或a=8k-3 問：生一個(gè)15000個(gè)數(shù)的隨機(jī)序列，m與a該如何取值？

m接近60000，取m=216=65536，機(jī)器字長為16位。2p/2=28=256；K=32時(shí)，259/253最接近256；xi+1=259xi-[259xi/65536]*65536；x0=10；x1=259*10-[259*10/65536]*65536=2590；x2=259*2590-[259*2590/65536]*65536=15450。例3：層次分析法（AHP）

Step1 將判斷矩陣的每一列元素做歸一化處理：

nbij?bij/?bkj.........(i,j?1,2,...,n)k?1Step2 將歸一化的判斷矩陣按行相加：nwi??bij.........(i?1,2,...,n)j?1Step3 對(duì)向量wi?(w1,w2,...,wn)T歸一化

：nwi?wi/?wj.........(i?1,2,...,n)

j?1（Step4 計(jì)算，作為最大特征根的近似值。）

練習(xí)：

可以將此例中的7 名專家分為3 類: A1 = { 1，4，6}，A2 = { 3，7，5}，A3 = { 2}

第三章

1.集中參數(shù)系統(tǒng)模型的數(shù)值實(shí)現(xiàn)（單步法、歐拉法、梯形法、龍格-庫塔法）

歐拉法:y?tn?1n?1??y?tn???ttf?t,y?dty??tn??f?tn,y?tn??ny?tn?h??y?tn??hy??tn?

梯形法:y?thn?1??y?tn??2?f?tn,yn??f?tn?1,yn?1??

例：龍格—庫塔法

基本思想：以幾個(gè)點(diǎn)上函數(shù)y(t)的一階導(dǎo)函數(shù)值的線性組合來近似替代y(t)在某點(diǎn)的各階導(dǎo)數(shù)，再用泰勒級(jí)數(shù)展開式確定線性組合中的各加權(quán)

系數(shù)。

ri?1y(t?h)?y(t)?h?bikiki?f(t?cih,y(t)?hkj)i?1,2,?,rc1?0i?1?ajj?1y(t?h)?y(t)?hy?(t)?1h2??y(t)???1r!hry(r)(t)?o(hr?12!)r?1y(t?h)?y(t)?b1hf(t,y)r?2y(t?h)?y(t)?h2(k1?k2)k1?f(t,y)r?4y(t?h)?y(t)?h6(k1?k2?k3?k4)k?f(t,y)khhhh12?f(t?2,y?2k1)k3?f(t?2,y?2k2)k4?f(t?h,y?hk3)2.分布參數(shù)系統(tǒng)模型的數(shù)值實(shí)現(xiàn)（偏微分方程的求解）

人口控制問題

定義一個(gè)地區(qū)在t時(shí)刻所有年齡小于r歲的人口總數(shù)為人口函數(shù)F(r,t)，地區(qū)在t時(shí)刻的人口總數(shù)為N(t)，人類所能活的最高年齡位rm，則有：F(0,t)?0F(rm,t)?N(t)

假設(shè)：F(r,t)是r,t的連續(xù)函數(shù)，且一階偏導(dǎo)數(shù)也連續(xù)。p(r,t)??F?r?0F(r,t)??r0p(?,t)d??F(0,t)??r0p(?,t)d?r?rm時(shí)，F(xiàn)(r,t)?N(t),所以p(rm,t)?0

3.考慮一維熱傳導(dǎo)方程：

?u?t?a?2u?x2?f(x),0?t?T（1.1）其中a是正常數(shù)，f(x)是給定的連續(xù)函數(shù)。現(xiàn)在考慮第二類初邊值問題的差分逼近： 初始條件：u(x,0)??(x),0?x?l（1.2）

邊值條件：u(0,t)??(t)，u(l,t)??(t)，0?t?T（1.3）

假設(shè)f(x)和?(x)在相應(yīng)區(qū)域光滑，并且在x?0,l滿足相容條件，使上述問題有惟一充分光滑的解。

用向前差分格式計(jì)算如下熱傳導(dǎo)方程的初邊值問題

???u?a?2u?2?0,(a?0是常數(shù))，u?(t,0)??x?x1?x,0?x?1,??u(0,t)?1,u(1,t)?0,t?0,?已知其精確解為u(x,t)=1-x.第四章

1.仿真時(shí)鐘：表示仿真時(shí)間的變化，時(shí)間間隔稱為仿真步長。x??1?1

2.Petri網(wǎng)建模內(nèi)容 ?ln[1?F(x)]??ln[1?u]??1?lnu第五章

（3）取舍法：從許多均勻分布的隨機(jī)數(shù)中選出一部分，使其具有給定1.隨機(jī)變量：符合一定概率密度函數(shù)的變量。

分布的隨機(jī)變量，它可用于產(chǎn)生任意有界的隨機(jī)變量。

基本思路：產(chǎn)生[0,1]區(qū)間上均勻分布的隨機(jī)數(shù)，再轉(zhuǎn)換為正態(tài)分布、泊松分布、幾何分布等。c??????g(x)dx??????f(x)?1r(x)?g(x)/c

2.隨機(jī)數(shù)發(fā)生器設(shè)計(jì)

例：求

?(4,3)分布的隨機(jī)變量。?(4,3)分布的密度函數(shù)是

（1）線性同余法Zi?(aZi?1?c)(modm)m?a,m?c,Z0?m

定理

f(x)???60x3(1?x2),0?x?1

?0,其他○

1當(dāng)且僅當(dāng)下列三個(gè)條件滿足后，線性同余發(fā)生器具有滿周期；（4）組合法：當(dāng)分布函數(shù)可以表示成若干個(gè)其他分布函數(shù)之和，而這○

2能夠同時(shí)整除m和c的正整數(shù)只有1； 些分布函數(shù)較原來的分布函數(shù)更易求得其隨機(jī)變量時(shí)，可以采用組合○

3如果q是整除m的素?cái)?shù)(即q只能被自身及1整除), 則q能整除(a-1)； 法。將欲生成的隨機(jī)變量服從的分布函數(shù)拆分為其他分布函數(shù)的凸組○

4如果m能被4整除，則(a-1)也能被4整除。合，先產(chǎn)生其他分布函數(shù)的隨機(jī)變量，再產(chǎn)生目標(biāo)隨機(jī)變量。

（2）逆變法：獲得隨機(jī)變量的概率分布函數(shù)的反函數(shù)，從而反推隨機(jī)kkF(x)?變量本身。

?pjFj(x)f(x)?fj(x)pj?0,j?1?pjj?1?kp

j?1j?1P(Y?y)?P(F?1(U)?y)?P(U?F(y))?F(y)?P(x?y)例：設(shè)存在一個(gè)分布，其密度函數(shù)為f(x)?0.5e?|x|，產(chǎn)生服從該分

布的隨機(jī)變量x。

例：求服從指數(shù)分布的隨機(jī)數(shù)x。

f(x)??e??x(x?0)

f(x)?0.5exI1,x?A(??,0)(x)?0.5e?xI(0,??)(x)IA(x)???

x?0,其他F(x)???e??xdx?1?e??x0(x?0)