实验一:面向方程的数值积分方法仿真(线性定常系统)
1. 实验目的:
加深理解四阶龙格--库塔法的原理及其稳定性。
2. 实验内容:
对下列系统进行仿真 (1) 线性定常系统
?.?10??x1??0??x1??x.1???10??x2???0?u,y??100??x2? ?x2???0?1001????????.???00???300???x3????60???x3???x3?????x1(0)??0??x2(0)???0????其初值为:? ?????x3(0)??0?u(t)?t?[1(t)?1(t?2)]?dx(t)?dt?rx(t)?ax(t)y(t)(2) 非线性系统?
dy(t)???sy(t)?bx(t)y(t)?dt① r=0.001,a=2*104,s=0.015, b=10 - 4;x(0)=1200,y(0)=600 ② r=0.001,a=2*10 - 6,s=0.01, b=10 - 6;x(0)=12000,y(0)=600 3. 实验要求:
(1) 为保证稳定性,分析系统(1)的最大仿真步长(方法自选,保留两位有效数字);
(2) 设计Matlab或 C 程序,用四阶龙格库塔法进行仿真计算,改变参数及仿真步长,观察实验结果,寻找最适宜的仿真步长和临界仿真步长。 4. 实验报告:
(1) 实验所用程序清单; (2) 实验结果及分析。
注:实验报告可以采用电子文档(标明图号)+书面形式,其中书面报告内容为: (1) 系统(1)最大步长的理论分析; (2) 仿真结果分析;
书面报告中不必列出实验题目与结果图(以下同)。
实验二:面向结构图的线性系统仿真
1. 实验目的
学习基于Simulink面向结构图进行数字仿真的原理及方法。
2. 实验内容
(1) 用Simulink实现以下的仿真系统结构图
(2) 当r(t)=1(t)时,对系统进行仿真;
?5t,t?1.5s(3) 当r(t)=?时,对系统进行仿真。
1(t),t?1.5s?
3. 实验要求
通过理论分析与实验,寻找临界仿真步长,观察仿真步长对稳定性,计算精度与速度的影响。
4. 实验报告
(1) 实验过程及程序设计说明 (2) 实验结果及分析
书面报告内容: 实验结果分析。
实验三:排队系统仿真一
1. 实验目的
1) 理解离散事件系统仿真的基本概念; 2) 训练编制离散事件仿真程序的能力;
2. 实验内容
某银行上午9点至下午5点营业(关门时,若尚有顾客未接受完服务,也停止服务),采用叫号排队制度(单队列)。设顾客到达时间间隔是均值为1min的指数随机变量,为每一顾客服务的服务时间服从均值为4.5min的指数分布。通过仿真(重复10次)分别估计有四个、五个、六个柜台时的系统性能,包括顾客在队列中的平均等待时间、最大等待时间、平均队长三个指标。
3. 实验报告:实验结果及分析。
书面报告内容:实验结果分析。
实验四:排队系统仿真二
1.实验目的
1) 加深对离散事件系统仿真的基本概念的理解; 2) 训练编制离散事件仿真程序的能力; 3) 掌握几种随机变量的产生方法。
2.实验内容
考虑一个加工中心,待加工零件到达时间间隔是均值为5min的指数随机变量(该随机变量在有限区间上,其上限9min,下限2.5min),零件加工时间满足2自由度的Erlang(2,2.0)(有限区间,上限8min,下限2min)分布*。通过仿真,估计: (1)平均队长Q (2)平均延误时间d 仿真终止规则:
①初始队长为0,分别连续运行480,720,960,1200,1440,1680,1920,2880,3360,3840,4320,4800min;
②初始队长为0,仿真运行加工1200个零件;
③随机产生初始队长(10~50),分别连续运行2400min,共仿真10次。
* Erlang分布:
Erlang(m,λ)分布指m个独立同分布的均值为 λ 的指数分布之和。
3.实验报告
(1) 实验用程序清单及仿真结果; (2) 结果分析:
? 按第1种终止规则作出Q,d随运行时间T变化的曲线; ? 比较第1种与第2种规则仿真结果; ? 比较第3种规则10次仿真结果。
书面报告内容:
(1) 画出程序流程图或者叙述编程思想; (2) 仿真结果分析;
实验五:随机过程仿真
1.实验目的
(1)进一步理解离散事件系统仿真的实际意义;
2.实验内容
预测25年内城市人口流动状况及结果。5个节点分别代表5个城市,节点i到节点j的权重为Pij(代表一年内i镇居民流向j镇的概率)。任何城镇居民 不是继续留在本镇就是流向其他城镇。城市1-5的初始人口数为4000, 8000, 10000, 3000, 5000。
1/81/213/103/81/161/81/41/41/101/421/21/454/102/101/1633/441/31/6
书面报告内容:
(1) 叙述编程思想; (2) 仿真结果分析;
(3) 总结本次实验的体会。