系统建模计算机仿真试卷及答案

真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。合肥工业大学2008级研究生考试试卷 2008-2009学年第2学期 课程名称： 系统建模与计算机仿真 命题教师 陈无畏 考试日期 2009.06.11学 号 研究生姓名 成绩 一、名词解释（每小题2分，共10分）1 物理仿真答：按照真实系统的物理性质构造系统的物理模型，并在物理模型上进行实验的过程称为物理仿真。物理仿真优点是：直观、形象，也称为“模拟”；物理仿真缺点是：模型改变困难，实验限制多，投资较大。2 分布交互仿真分布交互仿真(Distributed Interactive Simulation, 简称DIS)系统是应用仿真理论、仿真计算机（或其他仿真设备）、通信网络、虚拟现实（VR）技术等构造的逼真的虚拟战场环境，进行作战任务的演练、指挥员训练、大规模武器系统作战效能评估等活动的先进的仿真技术3 并行计算并行计算（Parallel Computing）是指同时使用多种计算资源解决计算问题的过程。4 虚拟现实答：虚拟现实是用高科技手段构造出来的一种人工环境，它具有模仿人的视觉、听觉、触觉等感知功能的能力，具有使人可以亲身体验沉浸在这种虚拟环境中并与之相互作用的能力5 多媒体仿真将数字、文字、声音、图形、图像和动画等各种媒体有机组合,并与先进的计算机通信和广播电视技术相结合,形成一个可组织、存储、操纵和控制多媒体信息的集成环境和交互系统的仿真技术。6 半实物仿真7 虚拟设计二、 简答题（每题8分，共48分）1. 数学模型的作用主要可从哪两方面来表达？建模的两个主要目标又是什么？作用：首先是帮助人们加深对客观世界的认识。其次是提高人们的决策和对客观世界的干预能力。目标：1、提高认识 2、提高干预能力2. 根据系统的动态特性，一般可对系统做哪些分类？3. 在建模时为何要在模型简化与精确、线性和非线性之间进行综合考虑？4. 在连续系统的数字仿真中，仿真算法的选择一般考虑什么？常用的仿真算法有几种？各有什么特点？仿真算法是将系统模型转换成仿真模型的一类算法，在数字仿真模型中起核心和关键作用。仿真算法经历了从串行算法到并行算法的发展过程。目前，连续系统与离散事件系统的非实时串行算法已相当完善，当前研究的重点是实时连续系统算法、各类系统的并行算法及定性系统算法。5. 对分布参数系统进行仿真，其核心问题是对偏微分方程进行数值求解。常用的方法是哪种？简单说明该方法的基本思想。分布参数系统模型，一般用偏微分方程（组）描述（如各种物理和工程领域中的“场”问题）6. 什么是实时仿真？什么情况下需要进行实时仿真？它在算法上有什么要求？ 答：即仿真时钟与实际时钟完全一致，模型仿真的速度与实际系统运行的速度相同。当被仿真的系统中存在物理模型或实物时，必须进行实时仿真。7、什么是虚拟产品设计，并简要说明其意义。三、什么是采样系统？其系统仿真有些什么特点?仿真计算时要注意什么主要问题？ （12分）采样系统仿真特点：1.连续系统仿真所用的虚拟采样间隔对整个系统来说一般是相同的，且是同步的。2.采样控制系统采样周期、采样器所处位置及保持器的类型则是实际存在的。3.连续部分离散化模型中的仿真步距与实际采样周期可能相同，也可能不同。主要问题：1.对于给定的采样控制系统，首先必须解决的是：如何来确定仿真步距？2.实际系统分为离散和连续两部分，如何处理在不同采样间隔下的差分模型？四、 回答下列问题（30分） 1 （1）什么是数值稳定性问题？如何保证计算中的数值稳定性？ （2）为什么说计算步长与截断误差和舍入误差有关？如何选取合理的计算步长？ （3）简单绘出误差与步长的关系图。答：1）、所谓数值稳定问题，是指在扰动影响下，其计算过程中误差的积累是否受到控制的问题。如何保证：选择合理的计算步长。2）、计算步长的选取影响系统的稳定性，当步长选取太大时，数值积分会使得各种误差传递出去。合理选取计算步长：首先要保证计算稳定。其次要求有一定的计算精度。2 （1）仿真的可信性评估包括哪几方面？为什么要进行可信性评估？ （2）用图来表示建模与仿真的基本组成与相互关系(即仿真三要素)，并加以说明。 （3）请从仿真建模水平、仿真手段和仿真应用等方面来展望未来计算机仿真技术的进展。 1）、可信性评估包括：模型校核（Verification）、模型验证（Validation）、模型确认（Accreditation），即VV&A 可信性研究的目标是找出某种指标或方法来衡量这种相似程度，以便为真实系统的试验和生产提供充分可信的依据。（2）系统是研究的对象，模型是系统的抽象，仿真是对模型的实验传统上：“系统建模”系统辨识技术范畴“仿真建模”即针对不同形式的系统模型研究其求解算法“仿真实验”检验（Verification）“仿真程序”的检验致效（Validation）将仿真结果与实际系统的行为进行比较现代仿真技术：将仿真活动扩展到上述三个方面，并将其统一到同一环境中。系统建模 基本定律及系统辨识等方法计算机程序化 用仿真方法确定实际系统的模型 基于模型库的结构化建模 采用面向对象建模（Object- Oriented Modeling）方法，在类库的基础上实现模型拼合与重用仿真建模 许多新算法和新软件 模型与实验分离技术，即模型的数据驱动（data driven） 仿真问题分为两部分：模型与实验 模型又分为两部分：参数模型和参数值仿真实验；将实验框架与仿真运行控制区 ，实验框架定义一组条件 ，输出函数的定义也与仿真模型分离开来4 / 4