系统建模计算机仿真试卷2012级.doc

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1、合肥工业大学2012级研究生考试试卷2013-2014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2013.11.6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p170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．半实物仿真p173在条件允许下尽可能在仿真系统或者仿真回路中接入实物，这样更接近实际情况，从而得到更确切的信息，也称为硬件在回路中的仿真，“实时”仿真3．并行计算（

2、书本是并行算法p195）并行计算（ParallelComputing）是指同时使用多种计算资源解决计算问题的过程。4．虚拟设计p207虚拟设计是以“虚拟现实”技术为基础，在CADCAECAM等技术上发展起来的，通过采用结构设计，工程分析和制造过程控制的软件或工具，达到设计制造的要求，它是产品的设计开发与加工过程在计算机上的本质体现。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。二、简答题（每题10分，共60分）1.

3、数学模型的作用主要可从哪两方面来表达？并用方框图来表示p17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。2.根据系统的动态特性，一般可对系统做哪五个分类，并简单说明。待定非线性系统时变系统离散系统分布参数系统随机系统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？模型的简化与精确，线性与非线性直接关系到建模的难易程度，工程实际中投入的人力物力财力的多与少，仿真结果的精确满足与否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？p77仿真算法的选择考虑：求解

4、精度、求解速度、数值稳定性、能自动启步常用的仿真算法：欧拉法：速度快精度不高四阶龙格-库塔法：截断误差达到5次方，一般满足精度要求梯形法：不能自启动：离散相似法不受计算步长的限制，只要计算机不溢出，就会始终保持原来的计算精度5.什么是实时仿真？什么情况下需要进行实时仿真？它在算法上有什么要求？答：实时仿真是指仿真模型的时间比例尺等于系统原模型的时间比例尺的一类仿真。对系统进行仿真试验时，如果仿真系统有实物（包括人）处在仿真系统中，由于实物和人是按真实时间变化和运动的，因此就需要进行实时仿真。实时仿真要求仿真系统接收实时动态输入，并产生实时动态输出，输入和输

5、出通常为具有固定采样时间间隔的数列。6.什么是虚拟产品设计，并简要说明其意义。P209三、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。P761）、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

6、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，仿真是通过对模型的实验以达到研究系统的目的。3）仿真建模是系统仿真的基

7、础。目前仿真建模水平的进展将体现在如下方面：1.建模方法2.模型的互操作性3.模型重用性4.支持探索性分析的主动元建模5.动态数据驱动应用系统6.多学科多范式建模7.多分辨率多视角建模手段：随着虚拟现实技术的发展，由于其费用低、通用性好、易修改等优点，部分取代实物仿真是完全可能的。仿真应用：1，仿真应用出现了许多新的领域，仿真技术的应用不但是技术参考，也将是决策的重要参考。2，复杂系统的研究无法用传统的方法对之进行实验，因此仿真成为研究唯一手段。仿真技术的应用对提高未来科学研究和重大决策的客观性和正确性将有重要的帮助。3，仿真将向人们的日常生活渗透，仿真技

8、术将使人们工作和学习的方式发生重大变革，将有力地促进科学技术水平的