zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Cơ khí - Chế tạo máy

Bài giảng Mô hình hóa và điều khiển - Chương 3: Phương pháp mô phỏng

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:15

Báo xấu

17
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Mô hình hóa và điều khiển - Chương 3: Phương pháp mô phỏng, cung cấp cho người học những kiến thức như: Bản chất của phương pháp mô phỏng; Các bước nghiên cứu mô phỏng; Ưu nhược điểm của phương pháp mô phỏng; So sánh phương pháp mô phỏng với phương pháp giải tích;...Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Mô hình hóa và điều khiển - Chương 3: Phương pháp mô phỏng

MÔ HÌNH HÓA • Nội dung – C1: Vai trò của mô hình hóa hệ thống – C2: Khái niệm cơ bản về mô hình hóa hệ thống. – C3: Phương pháp mô phỏng. – C4: Mô phỏng hệ thống liên tục. – C5: Mô hình hóa các hệ ngẫu nhiên. – C6: Mô phỏng hệ thống hàng đợi. – Ứng dụng Matlab Simulink trong mô phỏng các hệ thống điều khiển tự động. 1
CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG 3.1.Khái niệm chung - Từ một MH toán học của hệ thống thực  có thể tìm thông tin về hệ thống thực bằng nhiều phương pháp: PP Giải tích – PP Số. + PP Giải tích: áp dụng cho MH tương đối đơn giản + PP số (PP mô phỏng): áp dụng cho những hệ thống lớn, cấu trúc phức tạp… - Tức là xây dựng mô hình dưới dạng mô hình số hay mô hình được thể hiện bằng các chương trình máy tính. - Người ta mô hình hóa bản thân hệ thống S với các mối quan hệ nội tại trong S đồng thời mô hình hóa môi trường làm việc E của hệ thống và mối quan hệ giữa S – E. - Khi xây dựng thành công mô hình số của hệ thống ta tiếp tục “Thực nghiệm” trên mô hình nhiều lần và kết quả được đánh giá theo xác suất. 2
CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG 3.2.Bản chất của phương pháp mô phỏng - Mô phỏng là quá trình xây dựng mô hình toán học của hệ thống thực  tiến hành tính toán thực nghiệm trên mô hình để mô tả, giải thích và dự đoán hành vi của hệ thống thực. - Theo khái niệm thì pp mô phỏng có 3 đặc điểm: *Mô hình phải có tính đồng nhất với hệ thống thực, tuy nhiên mô hình phải có tính thực dụng, thuận tiện cho người sử dụng. *Mô hình phải có khả năng làm thực nghiệm trên mô hình tức các chương trình máy tính xây dựng lên phải chạy được để xác định các thông tin về hệ thực. *Mô hình phải có khả năng dự đoán hành vi của hệ thực tức là có thể mô tả sự phát triển của hệ thực theo thời gian. 3
CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG 3.2.Bản chất của phương pháp mô phỏng - Ứng dụng của PP mô phỏng: * Phân tích và thiết kế hệ thống sản xuất, lập kế hoạch sản xuất. * Đánh giá phần cứng và phần mềm của hệ thống máy tính. * Quản lý và xác định chính sách mua sắm, phân phối hàng hóa của hệ thống kho vận, vật tư, nguyên liệu. * Trong quân sự có thể xây dựng các mô hình phòng thủ, tấn công cũng như kỹ chiến thuật trong chiến đấu. * Trong giao thông chúng ta có thể xây dựng mô hình mô phỏng mạng lưới giao thông tìm bài toán tối ưu trong vận chuyển. * Phân tích thiết kế hệ thống thông tin liên lạc. * Phân tích thiết kế hệ thống phục vụ công cộng như bưu điện, nhà hàng, khách sạn, siêu thị, bệnh viện. * Phân tích, đánh giá hệ thống tài chính… 4
CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG 3.2.Bản chất của phương pháp mô phỏng - Ứng dụng của PP mô phỏng trong các giai đoạn: + Giai đoạn nghiên cứu: PP mô phỏng được ứng dụng nhằm khảo sát hệ thống trước khi tiến hành thiết kế nhằm xác định độ nhạy của hệ thống đối với sự thay đổi cấu trúc và tham số của hệ thống. + Giai đoạn thiết kế: PP mô phỏng được áp dụng trong giai đoạn này để phân tích tổng hợp các phương án thiết kế để chọn ra phương án phù hợp nhất so với các chỉ tiêu. + Giai đoạn vận hành hệ thống: Khi đó PP mô phỏng giúp cho chúng ta tìm ra các thông số vận hành tối ưu 5
CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG Mô hình hóa Hệ thống thực Mô hình mô phỏng Thử ngiệm Hiệu chỉnh Kết luận về hệ thực Xử lý kết quả Kết quả mô phỏng Hình 3.1. Quá trình nghiên cứu bằng PP mô phỏng 6
3.3.Các bước nghiên cứu mô phỏng 1. Mục tiêu mô phỏng 2.Thu thập dữ liệu – Xác định MH nguyên lý 0 3. Hợp thức mô hình nguyên lý 1 4. Xây dựng mô hình mô phỏng 5. Chạy thử 0 6. Kiểm chứng mô hình mô phỏng 1 7. Lập kế hoạch thử nghiệm 8. Thực nghiệm mô phỏng 9. Xử lý kết quả mô phỏng 7 10. Sử dụng và lưu trữ kết quả mô phỏng
CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG 3.4.Ưu nhược điểm của phương pháp mô phỏng a). Ưu điểm - Có khả năng nghiên cứu các hệ thống lớn, phức tạp, phi tuyến, ngẫu nhiên mà pp giải tích không giải được. - Có thể đánh giá đặc tính của hệ thống ngay cả hệ thống chưa tồn tại còn trong quá trình nghiên cứu thiết kế. - Có thể đánh giá, so sánh giữa các phương án khác nhau của cùng một hệ thống. - Có thể nghiên cứu nhanh chóng với hệ thống thực diễn ra trong khoảng thời gian dài. 8
CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG 3.4.Ưu nhược điểm của phương pháp mô phỏng a). Nhược điểm - PP mô phỏng đòi hỏi công cụ là máy tính và phần mềm phù hợp. - Kết quả mà PP này tạo ra có khối lượng lớn các dữ liệu có tính thống kê xác suất, do đó đòi hỏi cần có nhiều chuyên gia thành thạo về phân tích, xử lý số liệu. 9
CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG 3.5.So sánh phương pháp mô phỏng với phương pháp giải tích Mô hình hệ thống PP Giải tích PP Mô phỏng Lời giải số từng bước là các Lời giải tổng quát và chính xác đánh giá theo xác suất Mô hình chỉ giải được khi sử Mô hình vẫn giải được mà không dụng pp gần đúng cần sử dụng pp gần đúng Đưa ra kết quả cuối cùng khi Đưa ra kết quả cuối cùng là hệ thống được mô tả bởi các chuỗi số. Khi đó phải phân tích phương trình giải được số liệu 10
CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG 3.6.Ngôn ngữ và thiết bị mô phỏng a). Ngôn ngữ mô phỏng Ngôn ngữ mô phỏng thường là các ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng như: Pascal, Fortran, C, VB, VC… Tuy nhiên để tiết kiệm thời gian cũng như thuận tiện người ta dùng ngay các ngôn ngữ mô phỏng chuyên dụng như Matlab, Simscript…do một số nguyên nhân: - Thời gian xd mô hình ngắn. - Dễ dàng thay đổi cấu trúc và thông số của mô hình. - Dễ gỡ rối và sửa sai. - KQ mô phỏng cung cấp cho người dùng dưới dạng thuận tiện nhất. 11
CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG 3.6.Ngôn ngữ và thiết bị mô phỏng b). Thiết bị mô phỏng * Là một phần mềm chuyên dụng mô phỏng một hệ thống cụ thể. * Thiết bị mô phỏng không đòi hỏi phải lập trình như ngôn ngữ mô phỏng ở trên, chúng được dùng để huấn luyện nhanh cho người vận hành: VD huấn luyện lái máy bay, tàu thủy hay ở các nhà máy xi măng, điện… * Do thiết bị mô phỏng là phần mềm được viết ra chỉ áp dụng cho một đối tượng cụ thể. Do đó loại này thường có giá thành rất đắt, chỉ sử dụng cho các hệ thống quan trọng 12
CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG 3.7.Các phương pháp mô phỏng Tùy thuộc vào trạng thái của hệ thống thay đổi liên tục hay gián đoạn mà ta có 2 pp cơ bản là PP mô phỏng liên tục và pp mô phỏng gián đoạn a). PP Mô phỏng liên tục(Continuous Simulation) Được dùng cho hệ liên tục mà mô hình của nó được biểu diễn bằng các phương trình vi phân. - Nếu pt vi phân đơn giản ta có thể dùng pp giải tích để tìm được kết quả tổng quát là giá trị của biến trạng thái tại thời điểm t = 0. - Nếu pt vi phân phức tạp chúng ta phải dùng pp số như pp tích phân Runge – Kutta để giải và lấy KQ của biến trạng thái tại thời điển t = 0. 13
CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG 3.7.Các phương pháp mô phỏng b). PP Mô phỏng gián đoạn(Discrete Event Simulation) Được dùng cho hệ gián đoạn. Trong những hệ này sự kiện xảy ra tại các thời điểm gián đoạn và làm thay đổi trạng thái của hệ thống. c). Ngoài hai pp cơ bản trên còn tồn tại một số pp mô phỏng khác như: PP mô phỏng liên tục – gián đoạn (Combined Discrete – Continuous Simulation) hay pp Monte – Carlo Simulation) 14
CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG 3.8.Câu hỏi và bài tập BT3.1. Hãy phân tích ưu – nhược điểm và phạm vi ứng dụng của pp giải tích và pp mô phỏng. BT3.2. Hãy nêu và trình bày kiến thức cơ bản để tiếp cận một ngôn ngữ mô phỏng nào đó mà Anh(Chị) biết. 15

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2412 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.