生产系统学-6制造系统建模与仿真_1

时间:2025-04-02

生产系统学第六章 制造系统建模与仿真

制造系统建模与仿真

主要内容: 1.系统建模与仿真基本原理 2.制造系统的建模方法 3.制造系统的仿真方法 4.常用建模软件的介绍

制造系统建模与仿真

6.1 系统建模与仿真基本原理

6.1 系统建模与仿真基本原理仿真的意义

优化系统设计。在复杂的系统建立以前,能够通过改 变仿真模型结构和调整参数来优化系统设计。 对系统或系统的某一部分进行性能评价。 节省经费。仿真试验只需要在可重复使用的模型上进 行,所花费的成本远比在实际产品上做试验低; 进行假设检验。仿真可以预测系统的特性,也可以预 测外部作用对系统的影响; 为管理决策和技术决策提供依据。

6.1 系统建模与仿真基本原理系统分类 根据系统状态是否随时间连续变化,可以将系 统分为连续系统和离散事件系统两大类模型。 连续系统:服从于物理学定律,其数学模型可 表示为传统意义上的微分方程或差分方程。其 系统的状态变量随时间而发生连续变化。 离散事件系统:指系统的状态在一些离散时间 点上由于某种事件的驱动而发生变化。其数学 模型很难用数学方程来表示。

6.1 系统建模与仿真基本原理状态变量的轨迹 连续变化的模型 连 续 时 间 模 型 离 散 事 件 模 型 连续模型和离散模型 离散变化的模型

模 型 时 间 的 集 合

6.1 系统建模与仿真基本原理离散事件系统 典型离散系统:制造领域中生产线/装配线、路 口的交通流量分布、电信网络的电话流量等。 特点:系统状态只在离散的时间点上发生变化, 而且这些离散的时间点是不确定的。 实例:一台机床加工工件,在正常的工作时间内, 如果没有工件到达,则机床空闲;如果有工件到 达,则机床为工件进行加工服务;如果工件到达 时,机床正在进行加工,则新到达的工件在机床 边排队等待。

6.1 系统建模与仿真基本原理离散事件系统的分类 变量特性不同,可分为确定性系统和随机系统。 确定性系统:变量、参数之间有确定的因果关系, 可以采用确定性的数学函数、方程或者图标等加 以描述。 随机系统:受系统自身因素和环境因素中随机因 素的影响,随机系统的参数、输入和输出状态存 在不确定性,但系统参数存在一定的统计特征, 可以采用概率论和数理统计的办法加以求解。 其对应的模型称为确定性模型和随机模型。

6.1 系统建模与仿真基本原理离散事件系统的其他分类方式分类条件 模型分类 状态是否随时间发生变化 静态系统模型和动态系统模型 变量之间因果关系的不同

线性数学模型和线性数学模型 对系统的了解程度的不同 白箱模型,灰箱模型和黑箱模型 微型模型和宏观模型 研究目的的不同 集中参数模型和分布参数模型

定常模型和时变模型

6.1 系统建模与仿真基本原理离散事件系统建模与仿真中的基本元素 实体(Entity):存在于系统中的每一项确定的 物体,是系统的具体对象。如:待加工工件。 属性(Attribute):是实体特征的描述,一般是 实体所拥有的全部特征的一个子集,用特征参数 或变量表示。如:机床型号等。 状态(State):在任一时刻,系统中所有实体 的属性的集合就构成了系统的状态。 事件(Event):事件是引起系统状态发生变化的 行为和起因,是系统状态变化的驱动力。

6.1 系统建模与仿真基本原理离散事件系统建模与仿真中的基本元素 活动(Activity):活动表示实体在两个事件之间的 持续过程。如:工件到达事件与工件接受加工服 务事件之间的过程。 进程(Process):进程是有序的事件与活动组 成的过程,它描述了其中的事件、活动的相互逻 辑关系和时序关系。 仿真时钟(simulation clock):仿真的时间变 量。仿真时钟推进的时间间隔称为仿真步长。 规则(Rule):规则用来描述实体之间的逻辑关 系和系统运行策略的逻辑语句约定。

6.1 系统建模与仿真基本原理事件、活动与进程之间的关系

6.1 系统建模与仿真基本原理实例 柔性制造系统:请分析其实体、状态、事件、活动缓冲区加工中心

缓冲区

加工中心

自动物料系统自动仓库

实体:工件、加工中心 事件:(待加工件)到达、机床 完成加工 状态:各加工中心的繁忙程度、 各加工中心的等待队列 活动:工件等待、加工

6.1 系统建模与仿真基本原理系统仿真的步骤问题的阐 述 系统分析 的描述 建立数学 模型数据收集

实验设计

模型确认

模型验证

建立仿真 模型

仿真运行 研究

仿真结果 分析

6.1 系统建模与仿真基本原理系统仿真的步骤实际系统 建模方法学 数学模型 仿真算法 仿真模型 仿真软件

模型建立阶段

模型变换阶段

仿真试验阶段仿真实验结果

6.1 系统建模与仿真基本原理系统仿真的步骤

6.1 系统建模与仿真基本原理仿真技术在系统研制中的应用阶 段 应 用 内 …… 此处隐藏:596字,全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……

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