论文研究-基于相似理论的系统仿真基本概念框架.pdf

所需积分/C币:5 2019-09-20 14:38:39 167KB .PDF
收藏 收藏
举报

论文研究-基于相似理论的系统仿真基本概念框架.pdf,  主要讨论相似理论的基本思想 ,分析系统仿真的相似问题 ,在此基础上建立基于相似理论的系统仿真基本概念框架 .
60 系统工程理论与实践 2000年8月 观世界的某个具体性态为目的,而是用模型化和试验的方法,提供一种研究和分析客观世界的普遍适用的 方法和技术手段,并不为某个具体学科所专用·人们之所以能对各种实际问题进行仿真,正是基于客观世 界本身固有的相似性以及人们对客观世界的认识过程的相似性·这是系统仿真能够生存和发展的客观基 础·也正因为如此,系统仿真学科把它作为基础理论·控制理论在系统仿真的产生、发展和应用中起了重要 作用,但它不能作为系统仿真的基础理论,甚至不能作为其技术基础,仅仅是一个应用领域·此外,各学科 的专门理论和方法以及计算技术为系统仿真提供了技术条件·尤其是计算技术,它是系统仿真的技术基 础·相似理论为系统仿真奠定了理论基础,人们可以在仿真实践活动中自觉地应用它·这里特别要提到相 似理论所对应的相似技术·所谓相似技术是应用相似理论,用数学和工程化的方法对实际系统进行模型化 的方法和技术·相似现象和相似规律在人们认识到它之前就已经在系统仿真中起作用了,它是一种客观存 在而不以人的意志为转移·而相似方法和相似技术或者是作为某种公认的规范被使用,或者是被有意识地 创造出来·换言之,相似规律作为自在之物在系统仿真中起作用,而相似方法和相似技术则是人为的,需要 人们去发掘和归纳·把这个自在之物转化为自为之物的实践意义对于系统仿真来说是至关重要的由于相 似理论本身尚不成熟,目前尚未看到相似技术作为一门独立的学科出现.但是其基本内容或许已经散落在 各学科当中,或者说各学科中蕴含了一些相似技术·我们有望在相似理论的指导下,用数学和工程化的方 法归纳出一些实用的、可操作的相似技术,以此作为系统仿真的技术基础·因此,我们可以说,系统仿真是 研究实际系统的一种方法和技术,其理论基础是相似理论,其技术基础是相似技术和计算技术 通过上述分析,我们可以对本文开头的关于系统仿真的定义作一修正:系统仿真是以相似理论为基础 理论,以相似技术和计算技术为技术基础的一门综合性学科·它把实际系统作为原型,根据实际系统的某 些属性、关系或功能,人为地建立与原型相似的模型进行试验,通过研究模型来揭示原型的形态特征和本 质,从而达到认识和干预实际系统的目的·需要说明的是,认识实际系统包括通讯、思考和理解三个层次, 干预实际系统包括管理、控制和设计三个层次 32系统仿真模型的相似飛式 根据相似理论的基本思想,相似具有各种形式·从相似的角度看,仿真模型是根据相似原理建立的与 实际系统相似的对象·系统仿真是利用与原型相似的模型来研究实际系统,它强调了人为的因素·仿真模 型是人为地主观构造出来的,有时甚至在仿真开始之前,实际系统并不存在,在工程设计中经常出现这种 情况·因此仿寘模型本质上是一种人工相似·人工相似相对于自然相似而言·自然相似是受自然相似规律 支配的客观存在·这种相似规律正是相似理论的主要研究对象,它对建模必然有指导作用·建立仿真模型 的过程即人工相似的过程一定要符合这种相似规律·此外,系统仿真是模仿实际系统的动态行为,所以仿 真模型应具有动态相似的特征,即在时间进程中再现实际系统的性态·广义的系统仿真可分为物理仿真、 数学仿真(计算机仿真)和半实物仿真,其对应的仿真模型分别是物理模型、数学模型和物理-数学模型 物理模型与实际系统具有几何空间和物理特性上的相似性,因此它具有几何相似和物理相似的特征·数学 模型是对实际系统的数学描述,它应保持实际系统信息传递规律的相似性,因此,它具有数学相似的特征 而物理-数学模型应部分地具有物理相似和数学相似的特征·一个特定的系统仿真问题常常有一个有限 的目的,因此,所建立的仿真模型仅仅是实际系统的部分映象,其相似特征也是有限的·从这种角度考虑, 仿真可能仅仅是再现实际系统的行为,其仿真模型就应具有行为相似的特征·以认识为目的的仿真活动就 属于这种情况仿真也可能是要在仿真系统上实现实际系统的功能,其模型就应具有功能相似的特征·通 常所说的仿真训练器,包括虚拟现实,就属于这种情况·而且它们还应具有感觉相似(包括视觉相似听觉 相似触觉相似和运动感相似等)的特征 从以上分析可以看出,以仿真目的为导向的不同的仿真活动所采用的相似形式有共性的,也有不同 的·特定的相似形式具有特定的相似规律,从这些相似规律中可以归纳、总结出相应的相似方法和相似技 术·它们将指导人们的建模和仿真活动·在建模和仿真活动中自觉地应用这些相似方法和相似技术,将使 系统仿真更高效精确和可信 2 C1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co, Ltd. All rights reserved 第8期 基于相似理论的系统仿真基本概念框架 61 33基于相似理论的建模过程 相似理论的基础作用集中体现在系统仿寘的建模过程中·从思维科学的角度看,建模过程通常遵循这 样一个过程,即由对实际系统的观察形成语言模型,经过一定的抽象形成概念模型,由概念模型推理而成 为原理模型,再经过辨识成为分析模型·这一过程中的语言表述、抽象、推理和辨识本身就用到了各种相似 原理和相似方法,体现了相似性 系统仿真的一般建模过程是根据建模的信息源,包括建模目的、先验知识以及通过为建模而设计的对 实际系统的试验所获得的数据,通过对建模目的的目标协调、先验知识的演绎分析和试验数据的归纳程序 三条途径来构造模型,然后进行有效性分析,最后获得最终模型·由于实际系统的复杂性,要建立一个完 全反映实际系统的模型近乎是不可能的·幸好建模通常有一个有限的目的,仿真模型通常只是实际系统的 一个非常有限的映象·同一个实际系统可以有多个研究目的,这些研究目的将规定建模过程的方向·从相 似理论的角度看,明确建模目的有助于确定仿寘模型应具有的相似形式,把握建模过程所要用到的相似方 法,认识到建模的复杂程度·如果建模的目的在于研究实际系统的行为,在建模过程中就要根据行为相似 的原理来建立模型·如果建模的目的是要模拟实际系统的某些功能,如飞机驾驶仿真训练器,就要利用功 能相似和感觉相似等原理来建立仿真模型·当然,并非所有的建模目的都能实现,建模目的的实现与否依 赖于现有的知识水平和技术水平,因此要进行目标协调·先验知识是指在建模之前已经建立的实际系统的 有关概念、原理和模型·试验薮据是根据特定建模目的所观测到的实际系统的又一个信息源·根据相似理 论,这些信息源在建模者头脑中构成相似块,为其后的推理过程奠定基础·无论是演绎分析还是归纳程序 都是以相似性为基础进行的·在此基础上建立的模型必须进行反复检验,以确保其有效性·所谓模型有效 性就是模型在有限目的的条件下,在多大程度上真实地表示了实际系统·仿真有效性问题是系统仿真中重 要而困难的问题之一,尤其反映在建模过程的有效性上,尚无普遍适用的方法·其根本原因在于缺乏基础 理论的指导·相似理论的建立为硏究建模有效性冋题提供了新的思路,奠定了理论基础·而相似技术的应 用将使仿真模型更加可信·一般而言,由于信息源的不完全,演绎和归纳过程难免有缺陷,由此建立的仿真 模型不可能完全精确地再现实际系统·模型有效性取决于模型与实际系统的相似性,但相似不等于有效 般来说,模型与实际系统有一定程度的相似,也有一定程度的不相似·当相似达到一定程度,人们可以对 不相似的因素忽略不计时,就可以认为模型是有效的·因此如何描述和确定相似度,是判断模型有效性的 关键·关于这一点,可参阅文献[11 4结束语 把相似理论作为系统仿真的基础理论是对系统仿真学科建设的一大贡献,但是相似理论本身还不成 熟,实践中也少见自觉地应用相似方法和相似技术进行系统仿真活动·本文对相似理论的基本思想的分 析,以及在此基础上建立的基于相似理论的系统仿真基本概念框架仅仅是一个初步的尝试·无论是相似理 论还是相似技术还有待于进一步研究、丰富和发展 参考文献 [I]文传源系统仿真学科与仿真系统技术[]系统仿真学报,1992,4(3):1~8 [2]张光鉴等相似论M↓南京:江苏科学技术出版社,1992 [3]周美立相似学M↓北京:中国科学技术出版社,1993 [4]周美立相似系统论M↓北京:科学技术文献出版社,1994 [5]周美立相似系统探讨[系统工程理论与实践,1991,11(6):51~55 [6]周美立等相似系统的分析与度量[J}系统工程,1996,14(4):1~6 (下转第66页) 2 01995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co, Ltd. A rights reserved 66 系统工程理论与实践 2000年8月 取M=Q122表2为∝=Q2,∝=05时,由算法I得到的各参数值 表2 A CI 1.657 0356 1/2 1.85705620141 c=Q2181/2 25702240109 06030539 1 /20129 1/41.77803892 0150 1.708 4 0359 l/218381/2 138 c=05 2 235202190109 0586Q544 1/20128 0425 2 1 0156 由上面两例可以看岀,α取值越大,迭代次数越少,被修改元素也越少,但修改后的元素对原元素的偏 离也越大因此,在实际应用中,应适当选取α一般取Q2≤α≤Q5这样既可保持判断矩阵的大部分信息, 又可使修改后元素和原元素偏差较小 参考文献 [1]王莲芬,许树柏.层次分析法引论M].北京:中国人民大学出版社,1989 [2]王应明·判断矩阵排序方法综述[].决策与决策支持系统,1995,5(5):101~114 [3]陈宝谦等·正互反矩阵的一个特征值问题[J↓高校应用数学学报,1991,6(1):57~65. [4]魏翠萍,李荣生,章志敏·层次分析法正互反矩阵敏度的 H adam ard乘积分析法[J}系统工程理论 与实践,1997,17(9):49~53 [5] Cooger KO, Yu PL. Eigenw eight vectors and least-distance app rox im ation fo r revea led p reference app rox m ation fo r revea led p reference in p airw ise w eight ratios[J I Journalofop tm ization Theo- nd app lications, 1985, 46(4):483 491. (上接第61页) [7]周美立相似系统工程[J}系统工程理论与实践,1997,17(9):36~42 [8]周美立相似工程学M↓机械工业出版社,1998 [9]Wen Chuanyuan Developm ents of System Sm ulation Techniquesin China[a], P roc b csC,89[CI [10]Wen, Chuanyuan Exp lo ration and Study on Sm ilarity t heo ry[a I Proc B KSC,89[C I [I]徐迪相似理论与模型有效性分析初探[A↓第二届全国仿真方法与建模学术会议论文集[C],中 国系统仿真学会仿真方法与建模专业委员会,1993,111115 [12]斯普里特JA,范斯蒂恩基斯特GC.计算杋辅助建模与仿真Δ↓王正中,李伯虎,熊光楞译北 京:科学出版社,1991 C1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co, Ltd. All rights reserved

...展开详情
试读 5P 论文研究-基于相似理论的系统仿真基本概念框架.pdf
立即下载 低至0.43元/次 身份认证VIP会员低至7折
    抢沙发
    一个资源只可评论一次,评论内容不能少于5个字
    img
    • 至尊王者

      成功上传501个资源即可获取

    关注 私信 TA的资源

    上传资源赚积分,得勋章
    最新推荐
    论文研究-基于相似理论的系统仿真基本概念框架.pdf 5积分/C币 立即下载
    1/5
    论文研究-基于相似理论的系统仿真基本概念框架.pdf第1页
    论文研究-基于相似理论的系统仿真基本概念框架.pdf第2页

    试读已结束,剩余3页未读...

    5积分/C币 立即下载 >