Mô hình hóa mô phỏng

BÀI GIẢNG

MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG
Lý thuyết: 20 giờ tín chỉ.
Thực hành: 10 giờ tín chỉ (~20 giờ thực hành tại phòng Thí nghiệm)
Chuyên ngành: Điện tử - Viễn thông

Vietnam National University, Hanoi
University of Engineering and Technology
144 Xuan Thuy str., Cau Giay dist., Hanoi, Vietnam

Page 1 > Lecture Notes > Dinh Thi Thai Mai


Nội dung

 Giới thiệu môn học
 Danh sách tài liệu tham khảo
 Các kiến thức liên quan
 Nội dung chi tiết
Vietnam National University, Hanoi
University of Engineering and Technology
144 Xuan Thuy str., Cau Giay dist., Hanoi, Vietnam

Page 2 > Lecture Notes > Truong
Vu Bang
Đinh Thị
Thái Giang
Mai

Giới thiệu môn học

Chia làm hai phần:
1. Lý thuyết: 20 giờ
- Giới thiệu (Các khái niệm cơ bản về Mô hình (Model), Mô hình hóa
(Modeling), Mô phỏng (Simulink))
- Phương pháp luận mô phỏng (Tiếp cận tổng quát (General Approach),
Tiếp cận hệ thống (System Approach))
- Các đề xuất cho mô hình phân tích (Analytical Model).
2. Thực hành: 10 giờ (1 giờ tín chỉ ~2 giờ thực hành tại phòng Thí nghiệm)
Mô phỏng sử dụng Simulink (Làm bài thực hành tại Phòng Thí nghiệm)

Vietnam National University, Hanoi
University of Engineering and Technology
144 Xuan Thuy str., Cau Giay dist., Hanoi, Vietnam

Page 3 > Lecture Notes > Truong
Vu Bang
Đinh Thị
Thái Giang
Mai


Giới thiệu môn học

Phương pháp giảng dạy
- Tương tác
Phương pháp đánh giá
- Phần lý thuyết: Semina nhóm

(40%)

- Phần thực hành: Đề tài cá nhân

(60%)

Vietnam National University, Hanoi
University of Engineering and Technology
144 Xuan Thuy str., Cau Giay dist., Hanoi, Vietnam

Page 4 > Lecture Notes > Truong
Vu Bang
Đinh Thị
Thái Giang
Mai


Giới thiệu môn học
Mục tiêu môn học
Khóa học sẽ giúp sinh viên:
 Hiểu được lý thuyết mô hình hóa, các loại mô hình, mô phỏng và
các loại mô phỏng.
 Hiểu các thuật ngữ cơ bản của mô phỏng.
 Hiểu được mối liên hệ giữa thiết kế (design) và sản xuất
(manufacture).
 Hiểu và áp dụng các hướng tiếp cận hệ thống và hướng tiếp cận
tổng quát.
 Chuẩn bị tốt các kỹ năng về thiết kế và phát triển mô phỏng sử
dụng Matlab – Simulink.
Vietnam National University, Hanoi

University of Engineering and Technology
144 Xuan Thuy str., Cau Giay dist., Hanoi, Vietnam

Page 5 > Lecture Notes > Truong
Vu Bang
Đinh Thị
Thái Giang
Mai


Contents

 Nội dung khóa học
 Danh sách tài liệu tham khảo
 Các kiến thức liên quan
 Nội dung chi tiết
Vietnam National University, Hanoi
University of Engineering and Technology
144 Xuan Thuy str., Cau Giay dist., Hanoi, Vietnam

Page 6 > Lecture Notes > Truong
Vu Bang
Đinh Thị
Thái Giang
Mai


List of Text & Reference Books

1. Mô hình hóa và Mô phỏng, T.V.B. Giang, T.X. Nam, NXB ĐHQGHN, 2013

2. Principles of Communication Systems Simulation with Wireless Applications,
W. H. Tranter, K. S. Shanmugan, T. S. Rappaport, K. L. Kosbar,
PRENTICE HALL, 2004.
3. Simulation Modeling Handbook - A Practical Approach,
C. A. Chung, CRC PRESS, 2004.

Vietnam National University, Hanoi
University of Engineering and Technology
144 Xuan Thuy str., Cau Giay dist., Hanoi, Vietnam

Page 7 > Lecture Notes > Truong
Vu Bang
Đinh Thị
Thái Giang
Mai


Contents

 Nội dung khóa học
 Danh sách tài liệu tham khảo
 Các kiến thức liên quan
 Nội dung chi tiết
Vietnam National University, Hanoi
University of Engineering and Technology
144 Xuan Thuy str., Cau Giay dist., Hanoi, Vietnam

Page 8 > Lecture Notes > Truong
Vu Bang
Đinh Thị

Thái Giang
Mai


Kiến thức liên quan



Toán nâng cao



Kỹ thuật số



Ngôn ngữ lập trình bậc cao (Matlab)



Ngôn ngữ lập trình bậc thấp (Fortran, C++)



Các công cụ thương mại hóa (Simulink)

Vietnam National University, Hanoi
University of Engineering and Technology
144 Xuan Thuy str., Cau Giay dist., Hanoi, Vietnam

Page 9 > Lecture Notes > Truong
Vu Bang
Đinh Thị
Thái Giang
Mai


Contents

 Nội dung khóa học
 Danh sách tài liệu tham khảo
 Kiến thức liên quan
 Nội dung chi tiết
Vietnam National University, Hanoi
University of Engineering and Technology
144 Xuan Thuy str., Cau Giay dist., Hanoi, Vietnam

Page 10 > Lecture Notes > Truong
Vu Bang
Đinh Thị
Thái Giang
Mai


1.1. Định nghĩa về Mô hình hóa và Mô phỏng
1. Giới thiệu

Mô hình là gì?

Mô hình ô tô

Mô hình tên lửa

Mô hình xe lăn điện tử

Mô hình người máy
Mô hình xây dựng cầu
Vietnam National University, Hanoi
University of Engineering and Technology
144 Xuan Thuy str., Cau Giay dist., Hanoi, Vietnam

Page 11 > Lecture Notes > Truong
Vu Bang
Đinh Thị
Thái Giang
Mai


1.1. Định nghĩa về Mô hình hóa và Mô phỏng
1. Giới thiệu

Mô hình là gì?
Mô hình là một biểu diễn đơn giản hóa của một hệ thống tại
một điểm cụ thể nào đó về thời gian hay không gian nhằm thúc
đẩy sự hiểu biết về hệ thống thật.


 Một mô hình có thể đến từ rất nhiều hình dạng, kích thước
và chủng loại khác nhau.
 Cần lưu ý rằng một mô hình không phải là thế giới thực
nhưng đơn giản là ý tưởng của con người để giúp chúng ta

hiểu một cách tốt hơn về các hệ thống thế giới thực.
 Nói chung, tất cả các mô hình đều có thông tin đầu vào, một
bộ xử lý thông tin và đầu ra các kết quả kỳ vọng.
Vietnam National University, Hanoi
University of Engineering and Technology
144 Xuan Thuy str., Cau Giay dist., Hanoi, Vietnam

Page 12 > Lecture Notes > Truong
Vu Bang
Đinh Thị
Thái Giang
Mai


1.1. Định nghĩa về Mô hình hóa và Mô phỏng
1. Giới thiệu

Tại sao chúng ta cần sử dụng mô hình?
 Các mô hình được sử dụng trong công nghiệp, thương mại và
quân đội, bởi vì rất đắt đỏ, nguy hiểm và đôi khi là bất khả thi khi
thực hiện thí nghiệm với các hệ thống thực.
Ví dụ: Để thực hiện bay một bộ mô phỏng thì an toàn và rẻ hơn so
với một máy bay thật.
 Các mô hình là những mô tả phù hợp với thực tế, thực thi thí
nghiệm với chúng có thể tiết kiệm tiền bạc, tổn thất và thậm chí là
thời gian.

Vietnam National University, Hanoi
University of Engineering and Technology
144 Xuan Thuy str., Cau Giay dist., Hanoi, Vietnam

Page 13 > Lecture Notes > Truong
Vu Bang
Đinh Thị
Thái Giang
Mai


1.1. Định nghĩa về Mô hình hóa và Mô phỏng
1. Giới thiệu

Các loại mô hình
Có 5 mô hình con tạo thành nên một mô hình đầy đủ:
-

Mô hình khái niệm (Conceptual Model)
Mô hình toán học (Mathematical Model )
Mô hình trực quan (Visualization Model)
Mô hình thống kê (Statistical Model )
Mô hình tương tự vật lý (Physical Analog Model)

Vietnam National University, Hanoi
University of Engineering and Technology
144 Xuan Thuy str., Cau Giay dist., Hanoi, Vietnam

Page 14 > Lecture Notes > Truong
Vu Bang
Đinh Thị
Thái Giang
Mai

1.1. Định nghĩa về Mô hình hóa và Mô phỏng
1. Giới thiệu

Các loại mô hình

Vietnam National University, Hanoi
University of Engineering and Technology
144 Xuan Thuy str., Cau Giay dist., Hanoi, Vietnam

Page 15 > Lecture Notes > Truong
Vu Bang
Đinh Thị
Thái Giang
Mai


1.1. Định nghĩa về Mô hình hóa và Mô phỏng
1. Giới thiệu

Các loại mô hình
Mô hình khái niệm

Các mô hình khái niệm:
 Các mô hình định tính nhằm nổi bật những kết nối quan
trọng trong các hệ thống thế giới thực với các tiến trình.
 Được sử dụng như là bươc đầu tiên trong việc phát triển
các mô hình phức tạp hơn.
Vietnam National University, Hanoi

University of Engineering and Technology
144 Xuan Thuy str., Cau Giay dist., Hanoi, Vietnam

Page 16 > Lecture Notes > Truong
Vu Bang
Đinh Thị
Thái Giang
Mai


1.1. Định nghĩa về Mô hình hóa và Mô phỏng
1. Giới thiệu

Các loại mô hình
Mô hình thống kê và toán học

Các mô hình thống kê và toán học:
 Liên quan đến việc giải các phương trình tương ứng của một hệ
thống hoặc đặc trưng hóa một hệ thống dựa trên các tham số thống kê
ví dụ như: trị trung bình, phương sai …
 Các mô hình toán học bao gồm mô hình phân tích (tập các phương
trình) và các mô hình số học (thủ tục số học đối với các mô hình phân
tích).
 Các mô hình thống kê rất hữu ích trong việc xác định các mẫu và các
Vietnam
University,
mối quan
hệNational
trọng
yếuHanoi

của các tập dữ liệu.
University of Engineering and Technology
144 Xuan Thuy str., Cau Giay dist., Hanoi, Vietnam

Page 17 > Lecture Notes > Truong
Vu Bang
Đinh Thị
Thái Giang
Mai


1.1. Định nghĩa về Mô hình hóa và Mô phỏng
1. Giới thiệu

Các loại mô hình

Trực quan hóa:
 Bất cứ thứ gì có thể giúp con người có thể nhìn thấy một hệ thống làm
việc như thế nào.
 Một mô hình trực quan có thể là một liên kết trực tiếp giữa dữ liệu và một
số đầu ra hình ảnh hay đồ họa hoặc có thể được liên kết trong chuỗi với các
mô hình khác để chuyển đầu ra ở dạng có thể dễ dàng nhìn thấy.
Vietnam National University, Hanoi
University of Engineering and Technology
144 Xuan Thuy str., Cau Giay dist., Hanoi, Vietnam

Page 18 > Lecture Notes > Truong
Vu Bang
Đinh Thị
Thái Giang

Mai


1.1. Định nghĩa về Mô hình hóa và Mô phỏng
1. Giới thiệu

Thế nào là mô hình hóa?
 Quá trình nhận dạng của thế giới thực.
 Mô hình hóa là một cách đơn giản hóa thế giới thực để cho
chúng ta giải quyết các vấn đề.
 Quá trình này có thể biểu diễn một đối tượng thế giới thực
hoặc một hiện tượng thành tập các phương trình toán học, mô
tả quá trình biểu diễn các đối tượng 3-D trong máy tính.
 Tất cả các ứng dụng 3D, bao gồm CAD/CAM và các phần
mềm động, thực hiện mô hình hóa.
Vietnam National University, Hanoi
University of Engineering and Technology
144 Xuan Thuy str., Cau Giay dist., Hanoi, Vietnam

Page 19 > Lecture Notes > Truong
Vu Bang
Đinh Thị
Thái Giang
Mai


1.1. Định nghĩa về Mô hình hóa và Mô phỏng
1. Giới thiệu

Thế nào là mô phỏng?

 Mô phỏng là bắt chước một sự vật thật, trạng thái hoặc một
quá trình.
 Mô phỏng một vật hay hiện tượng nói chung liên quan đến
việc biểu diễn các hành vi hay đặc tính quan trọng của một hệ
thống tổng quát hoặc vật lý được lựa chọn.
Vietnam National University, Hanoi
University of Engineering and Technology
144 Xuan Thuy str., Cau Giay dist., Hanoi, Vietnam

Page 20 > Lecture Notes > Truong
Vu Bang
Đinh Thị
Thái Giang
Mai


1.1. Định nghĩa về Mô hình hóa và Mô phỏng
1. Giới thiệu

Phân loại mô phỏng
 Mô phỏng thường có 3 loại: Trực tiếp, Ảo and Xây dựng.
 Một mô phỏng cũng có thể là sự kết hợp của hai hoặc nhiều
loại. Trong những loại này, mô phỏng có thể dựa trên khoa học
(ví dụ: các tương tác của sự vật được quan sát và đo đạc ở
đâu?) hoặc liên quan đến các tương tác với con người.

Vietnam National University, Hanoi
University of Engineering and Technology
144 Xuan Thuy str., Cau Giay dist., Hanoi, Vietnam

Page 21 > Lecture Notes > Truong
Vu Bang
Đinh Thị
Thái Giang
Mai


1.1. Định nghĩa về Mô hình hóa và Mô phỏng
1. Giới thiệu

Phân loại mô phỏng
Mô phỏng trực tiếp (Live Simulations)

 Mô phỏng trực tiếp: Điển hình liên quan đến con người hoặc
các thiết bị và hoạt động tại một nơi mà chúng có thể vận hành
trong thời gian thực.
 Thời gian là liên tục như trong thế giới thực.
Vietnam National University, Hanoi
University of Engineering and Technology
144 Xuan Thuy str., Cau Giay dist., Hanoi, Vietnam

Page 22 > Lecture Notes > Truong
Vu Bang
Đinh Thị
Thái Giang
Mai


1.1. Định nghĩa về Mô hình hóa và Mô phỏng

1. Giới thiệu

Phân loại mô phỏng
Mô phỏng ảo (Virtual Simulation)

Mô phỏng ảo
 Thường liên quan đến con người hoặc thiết bị trong một môi
trường điều khiển máy tính.
 Thời gian rời rạc.
 Bộ mô phỏng máy bay thuộc loại mô phỏng này.

Vietnam National University, Hanoi
University of Engineering and Technology
144 Xuan Thuy str., Cau Giay dist., Hanoi, Vietnam

Page 23 > Lecture Notes > Truong
Vu Bang
Đinh Thị
Thái Giang
Mai


1.1. Định nghĩa về Mô hình hóa và Mô phỏng
1. Giới thiệu

Phân loại mô phỏng
Mô phỏng xây dựng (Constructive Simulation)

Mô phỏng xây dựng:
 Các mô phỏng được điều khiển theo các chuỗi các sự kiện chính xác.

 Đường đi của một cơn bão có thể được xây dựng thông qua ứng
dụng về nhiệt độ, áp suất, đối lưu gió và các nhân tố thời tiết khác.
 Các mô phỏng dựa trên Khoa học thường là mô phỏng xây dựng
trong tự nhiên.
Vietnam National University, Hanoi
University of Engineering and Technology
144 Xuan Thuy str., Cau Giay dist., Hanoi, Vietnam

Page 24 > Lecture Notes > Truong
Vu Bang
Đinh Thị
Thái Giang
Mai


1.1. Định nghĩa về Mô hình hóa và Mô phỏng
1. Giới thiệu

 Mô hình hóa và Mô phỏng là một cách định lượng và cơ bản
để hiểu về các hệ thống/hiện tượng phức tạp
 Mô hình hóa và Mô phỏng liên quan đến các phương pháp
thiết kế phân tích hữu hiệu. Hướng tiếp cận này đang phát triển
rộng rãi trong các nghiên cứu cơ bản và các ứng dụng công nghệ
tiên tiến.

Vietnam National University, Hanoi
University of Engineering and Technology
144 Xuan Thuy str., Cau Giay dist., Hanoi, Vietnam

Page 25 > Lecture Notes > Truong

Vu Bang
Đinh Thị
Thái Giang
Mai