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：J6312614 學(xué) 時 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)生面對生產(chǎn)系統(tǒng)時，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（小四號宋體加粗）

理論教學(xué)（32學(xué)時）

1、概論（3學(xué)時）

（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；（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）

（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）

（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）

（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）（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）

（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：010396

課程類型：專業(yè)課

總學(xué)時：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。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

針對關(guān)鍵知識點(diǎn)、典型題和難題，通過教師提問，鼓勵學(xué)生回答問題或請到講臺前做題，并請其他學(xué)生評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)識復(fù)雜系統(tǒng)的動態(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，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)生對理論知識的感性認(rèn)知，提高學(xué)生實(shí)踐動手能力，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生對學(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、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)新課前對上節(jié)容進(jìn)行總結(jié)，并對新課所涉及的先修知識進(jìn)行回顧。每章課程結(jié)束后，及時對章節(jié)的練習(xí)、作業(yè)進(jìn)行講解。相關(guān)知識模塊學(xué)習(xí)完成后，布置綜合性大作業(yè)并安排相應(yīng)的課時進(jìn)行講解。學(xué)習(xí)完學(xué)期課程后，設(shè)置課時總結(jié)回顧所有知識。

（五）考核方式及成績評定

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

其中，平時成績包括考勤成績、作業(yè)成績、上機(jī)成績和隨堂測驗(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

4.創(chuàng)時能提供的輔助學(xué)習(xí)資料

四、各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時分配

篇章

章

節(jié)

章

節(jié)

名

稱

學(xué)

時

小結(jié)

理論

知識

部分

一

概論

二

系統(tǒng)仿真基本知識

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

理論知識部分

第一章

概論（2課時）

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（6課時）

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）

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）

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）

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）

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，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小時服務(wù)病人的總?cè)藬?shù)；病人的平均等待時間；病人的平均在醫(yī)院時間；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個操作員，操作員1將發(fā)生器產(chǎn)生的藍(lán)色臨時實(shí)體2和黑色臨時實(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)生的臨時實(shí)體進(jìn)入暫存區(qū)1；操作員1將紅色的臨時實(shí)體1搬運(yùn)到傳送帶1上，將綠色的臨時實(shí)體2搬運(yùn)到傳送帶2上；操作員2將規(guī)格值為1的臨時實(shí)體1搬運(yùn)到暫存區(qū)2上，將規(guī)格值為2的臨時實(shí)體1搬運(yùn)到暫存區(qū)3上；操作員3將規(guī)格值為1的臨時實(shí)體2搬運(yùn)到暫存區(qū)4上，將規(guī)格值為2的臨時實(shí)體2搬運(yùn)到暫存區(qū)5上；同時，通過可視化工具1和2實(shí)時顯示每一個通過傳送帶的臨時實(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個臨時實(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)束后等待時間為10，而后繼續(xù)加工。

5、發(fā)生器產(chǎn)生臨時實(shí)體，到達(dá)時間間隔服從指數(shù)分布，到達(dá)平均時間間隔為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)臨時實(shí)體；傳送帶上的臨時實(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)入分揀傳送帶自動分揀，分揀傳送帶分為兩段，每段長度為10；藍(lán)色臨時實(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將綠色的臨時實(shí)體1搬運(yùn)到處理器1上，加工時間為10，而后進(jìn)入暫存區(qū)1，處理器1加工結(jié)束后等待時間為10，而后繼續(xù)加工；操作員1將藍(lán)色的臨時實(shí)體2搬運(yùn)到處理器2上，加工時間為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)臨時實(shí)體。

8、發(fā)生器產(chǎn)生四種臨時實(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，不同類型的臨時實(shí)體在處理器上的加工時間不同，詳情如下表：加工結(jié)束后，進(jìn)入暫存區(qū)2存放。同時，在各個處理器附近用可視化工具顯示該處理器的實(shí)時加工時間。

加工時間

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)；四種臨時實(shí)體最后將被分別放置到四個貨架相應(yīng)的位置上，每個貨架都分為10列、6層；每個臨時實(shí)體被放置到貨架上的位置是隨機(jī)的，每個臨時實(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)色臨時實(shí)體進(jìn)入分揀傳送帶1自動分揀，分揀傳送帶1長度為10，接著藍(lán)色臨時實(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上的臨時實(shí)體放置到貨架2相應(yīng)的位置上；紅色臨時實(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上的臨時實(shí)體放置到貨架1相應(yīng)的位置上；黑色和黃色臨時實(shí)體進(jìn)入分揀傳送帶2自動分揀，分揀傳送帶2長度為10，接著黃色臨時實(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上的臨時實(shí)體放置到貨架3相應(yīng)的位置上；黑色臨時實(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上的臨時實(shí)體放置到貨架4相應(yīng)的位置上；

10、有三個貨架，分別為貨架1、貨架2和貨架3，每個貨架的列數(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)入分揀傳送帶自動分揀，每個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?？蛻粲唵卧斍槿缦卤恚?/p>

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）

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Ψ峙浞椒?；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Ψ峙浞椒?；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，加工時間為10個單位，操作員1等待10個時間單位后，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，加工時間也為10個單位，操作員1等待10個時間單位后，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、自動化孤島、集成制造、并行工程和敏捷制造等幾個階段。

2．模型與仿真

模型是對真實(shí)對象和真實(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)模型并不是對真實(shí)系統(tǒng)的完全復(fù)現(xiàn)，而是對系統(tǒng)的抽象，而仿真是通過對模型的實(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間長成本高以及從安全性考慮我們有必要對制造系統(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、評估、維護(hù)、和報(bào)廢(全生命周期)活動的一門多學(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)歷了這么幾個階段：1600—1940年左右，這一時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)。在這一時期，系統(tǒng)仿真開始與更高級的決策結(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)、動態(tài)，如房屋建筑模型，輸送系統(tǒng)模型）b.數(shù)學(xué)仿真：對實(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)隨時間連續(xù)變化的系統(tǒng)。例：電路系統(tǒng)、機(jī)械動力系統(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)活動的區(qū)域，如生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)單元、儲存?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），對于龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的系統(tǒng)這種方法會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，這是該方法的一個優(yōu)點(diǎn)，也是它在理論上的一個貢獻(xiàn)?，F(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)者對這一理論了解較少。對國內(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)建立研究對象的系統(tǒng)三維模型，然后對模型進(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)，仿真主要是對模型在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)?；谶@種原因，我們在分析產(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)、制造和測試)過程模型。它們之間的關(guān)系是：產(chǎn)品模型是所有活動的目的和中心，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，也是對產(chǎn)品開發(fā)活動進(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。針對三維產(chǎn)品集成定義模型，人們可以對產(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象在加工過程的仿真轉(zhuǎn)移到對整個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：

2008級電子（X）班

學(xué)號：

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，對給定系統(tǒng)進(jìn)行建模與仿真。

二、基本知識：Simulink是用來對動態(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SIMULINK：先啟動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)，打開一個創(chuàng)建新模型的窗口。

（3）

移動模塊到新建的窗口，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?”，然后拖動到目標(biāo)模塊；單擊并拖動連線可改變連線的路徑。

（7）

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

（8）

生成標(biāo)簽信號：雙擊需要加入標(biāo)簽的信號線，會出現(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：選擇信號線并雙擊，在標(biāo)簽編輯框中鍵入<>，并在該尖括號內(nèi)鍵入信號標(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

同時在仿真中給出了三路解調(diào)輸出信號的波形，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)信號波形

2建立另一個仿真模型

（1）

在圖（2）的基礎(chǔ)上加上一個鎖相環(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比

（4）

同時給出仿真輸出的解調(diào)信號波形如下

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)知識得到了的運(yùn)用，更深刻的理解了理論知識，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，加深對軟件的掌握，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)對象、對象間關(guān)系的特性抽象，描述某些系統(tǒng)本質(zhì)。仿真：通過對模型的實(shí)驗(yàn)以達(dá)到研究系統(tǒng)這個目的。

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

黑箱：可觀測輸入、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，是一個從一般（抽象）到特殊（具體）的過程。

歸納：從系統(tǒng)的行為級開始，逐步獲得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)級的描述。是一個從特殊（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，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)模型的時間集合

連續(xù)時間模型：時間用實(shí)數(shù)表示，系統(tǒng)的狀態(tài)可以在任意時刻點(diǎn)獲得。離散時間模型：時間用整數(shù)表示，系統(tǒng)的狀態(tài)可以在離散的時刻點(diǎn)上獲得，所謂整數(shù)時間指的是單位時間的整數(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，即在某一時刻到下一時刻之間的時間內(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)。最短處理時間先服務(wù)(SPT)：選擇需要服務(wù)時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)造成對比較矩陣，從第二層開始用成對比較矩陣和1~9尺度。（3）計(jì)算單排序權(quán)向量并做一致性檢驗(yàn)（對每個成對比較矩陣計(jì)算最大特征值及其對應(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15000個數(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，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

定義一個地區(qū)在t時刻所有年齡小于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，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)?，F(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.仿真時鐘：表示仿真時間的變化，時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)可以表示成若干個其他分布函數(shù)之和，而這○

2能夠同時整除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，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)