仿真概述论述.pptx

,第,1,讲,仿真技术综述,仿真技术,第,1,讲 仿真技术综述,本章主要内容如下：,1.1,科研工作的基本方法,1.2,模型及其建立,1.3,仿真技术及其重要性,1.1,科研工作的基本方法,解析法,运用已掌握的理论知识，对所研究的对象进行理论方面的分析、计算及综合。,最佳路径问题,庞得里亚金极大值原理,工程最优问题,1.1,科研工作的基本方法,解析法,运用已掌握的理论知识，对所研究的对象进行理论方面的分析、计算及综合。,Routh,判据,英国,E.J.Routh,建立,Routh-Hurwitz Stability Criteria,（,1875,年,）,1.1,科研工作的基本方法,解析法,运用已掌握的理论知识，对所研究的对象进行理论方面的分析、计算及综合。,一级倒立摆,工程动力学问题,F=ma,1.1,科研工作的基本方法,实验法,在所建立的实际系统,(,或模型,),上，利用各种仪器仪表，通过施加一定类型的激励信号，测取系统响应来确定系统的性能。,系统模型,1.1,科研工作的基本方法,仿真实验法,在模型上（物理的,/,数学的）所进行的系统性能分析与研究方法。,数学模型,1.1,科研工作的基本方法,仿真实验法,在模型上（物理的,/,数学的）所进行的系统性能分析与研究方法。,虚拟模型,1.1,科研工作的基本方法,仿真实验法,在模型上（物理的,/,数学的）所进行的系统性能分析与研究方法。,实物模型,1.1,科研工作的基本方法,仿真实验法,在模型上（物理的,/,数学的）所进行的系统性能分析与研究方法。,仿真实验性能比较：,数学模型,虚拟模型,实物模型,实物原型,仿真精度,低,高,1.1,科研工作的基本方法,混合法,解析法,+,实验法,+,仿真,可通过实验或仿真确定和修正理论模型中的有关参数和模型的结构,.,W,X,2,X,1,m,2,K,s,K,t,u,u,b,汽车主动悬架实验模型,m,1,汽车主动悬架理论模型,1.1,科研工作的基本方法,猜想法,又称为,“,假想法,”,，通过人们对所研究问题的,“,直觉,”,，提出,“,可能的,”,结果,/,结论，利用,“,反演,/,推理,/,证明,”,的方法进行,“,创造性,”,的研究和发现。,哥德巴赫猜想,相对论假说,电磁波设想,1.2,模型及其建立,模型的重要性,勾股定理,1.2,模型及其建立,模型的重要性,把世间的现象,/,问题上升到,“,数学抽象,/,数学模型,”,的理论高度是现代科学发现与技术创新的基础。,“,实验、归纳、推演,”,是建立系统,“,数学模型,”,的重要手段,/,方法,/,途径。,“,数学模型,”,是人们对自然世界的一种抽象理解，它与自然世界,/,现象,/,问题具有,“,性能相似,”,的特点。,1.2,模型及其建立,建模三要素：目的，方法，验证,目的要明确,飞行器,目的,2,飞行器的结构强度,目的,1,飞行器的动态性能,流体力学,结构力学,方法,1,方法,2,1.2,模型及其建立,建模三要素：目的，方法，验证,方法要恰当,逻辑推理方法：归纳、推演、类比、移植,机理建模法,:,白箱问题,实验建模法：黑箱问题,综合建模法：机理,+,实验,结果要验证,数学模型,必要条件,实物模型,充要条件,实际应用,结果检验,3.,建模过程,1.2,模型及其建立,1.,相似性原理,1.3,仿真技术及其重要性,彼此相似的现象必定具有数值相同的相似准则。,几何相似,(,船舶仿真,),1.,相似性原理,1.3,仿真技术及其重要性,彼此相似的现象必定具有数值相同的相似准则。,环境相似,1.,相似性原理,1.3,仿真技术及其重要性,彼此相似的现象必定具有数值相同的相似准则。,性能相似,1.3,仿真技术及其重要性,仿真,利用相似性原理,借助实验模型或计算机软件对所研究的对象进行分析。,利用计算机软件进行仿真是目前仿真分析中的主要方法。,1.3,仿真技术及其重要性,仿真技术的应用,虚拟现实（VR）,：综合了计算机、多媒体、传感器、显示和仿真技术,仿真实验的高级形式,可视化/真实性,有助于人们的创造与想象力的发挥,关键之处,感知设备,表现装置,三大特点,沉浸（,Immersion,）,交互,（,Interaction,）,想象（,Imagination,）,1.3,仿真技术及其重要性,1.3,仿真技术及其重要性,仿真技术的应用,虚拟现实（VR）,感知设备,观察者可借助数据手套来操纵虚拟场景中的对象，数据手套中装有许多光纤传感器，能够感知手指关节的弯曲状态，观察者通过手指的活动来实现与虚拟场交互作用 数据可进行虚拟场景中物体的抓取,移动,旋转等动作，也可以利用它的多模式性，用作一种控制场景漫游的工具。,1.3,仿真技术及其重要性,仿真技术的应用,虚拟现实（VR）,表现装置,1.3,仿真技术及其重要性,仿真技术的应用,虚拟,样机,虚拟现实仿真技术,1.3,仿真技术及其重要性,仿真技术的应用,虚拟,样机,虚拟制造,1.3,仿真技术及其重要性,仿真技术的应用,虚拟,样机,虚拟环境,1.3,仿真技术及其重要性,仿真技术的应用,工程应用,车辆肇事仿真,1.3,仿真技术及其重要性,仿真技术的应用,工程应用,飞行器设计,1.3,仿真技术及其重要性,仿真技术的应用,工程应用,联合仿真,1.3,仿真技术及其重要性,仿真常用的工具软件,ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems),运动学、动力学、机电一体化系统仿真,AMESim,流体、机械、电磁以及控制等复杂系统建模和仿真,PSPICE,直流,/,交流电路、瞬态特性优化设计、数字模拟混合电路、电路绘图,仿真一体化,ANSYS,结构、热、流体、电磁和声学运用有限元分析软件,MATLAB,以科学计算见长的多用途仿真软件，尤其适用于机电系统的动力学仿真，是本课程主要学习的软件。,1.3,仿真技术及其重要性,仿真技术的发展趋势,在硬件上，基于多,CPU,的并行处理技术的全数字仿真技术将有效的改善仿真系统的,“,实时性,”,；,基于网络技术的分布式数字仿真系统将广泛应用；,基于虚拟现实技术的,“,多媒体环境条件下的仿真技术,”,将推进军事、工业、生活、娱乐等领域的深层次应用；,“,离散事件系统,”,的仿真问题将成为人们研究的另一热点；,“,仿真技术,”,将成为高等理工院校学生培养的重要技术。,