物理模型
也稱實體模型 ,又可分為實物模型和類比模型。
①實物模型:根據(jù)相似性理論制造的按原系統(tǒng)比例縮?。ㄒ部梢允欠糯蠡蚺c原系統(tǒng)尺寸一樣)的實物,例如風(fēng)洞實驗中的飛機模型,水力系統(tǒng)實驗?zāi)P停ㄖP?,船舶模型等?
②類比模型:在不同的物理學(xué)領(lǐng)域(力學(xué)的、電學(xué)的、熱學(xué)的、流體力學(xué)的等)的系統(tǒng)中各自的變量有時服從相同的規(guī)律,根據(jù)這個共同規(guī)律可以制出物理意義完全不同的比擬和類推的模型。例如在一定條件下由節(jié)流閥和氣容構(gòu)成的氣動系統(tǒng)的壓力響應(yīng)與一個由電阻和電容所構(gòu)成的電路的輸出電壓特性具有相似的規(guī)律,因此可以用比較容易進行實驗的電路來模擬氣動系統(tǒng)。
工業(yè)模型
定義:工業(yè)模型,俗稱手板、首板模型和快速成型,主要制作方法有CNC加工、激光快速成型和硅膠模小批量生產(chǎn)。工業(yè)模型廣泛應(yīng)用于工業(yè)新產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)階段,在短的時間內(nèi)加工出和設(shè)計一致的實物模型。設(shè)計師進行產(chǎn)品外觀確認(rèn)和功能測試等,從而完善設(shè)計方案 ,達到降低開發(fā)成本,縮短開發(fā)周期,迅速獲得客戶認(rèn)可的目的。
應(yīng)用范圍:
數(shù)碼產(chǎn)品(手機、電話機、USB.耳機、攝像頭)。
家電醫(yī)療產(chǎn)品(電視機、電腦、空調(diào)、吸塵器、打印機、復(fù)印機、洗衣機、熱水壺、按摩器、B超儀)。
3.汽車配件(汽車儀表板、車門、汽車空調(diào)、汽車DVD 車燈、反向盤、保險杠)。
如今的工業(yè)模型并非手板那么簡單,它已經(jīng)從數(shù)碼產(chǎn)品、家用醫(yī)療產(chǎn)品和汽車配件等轉(zhuǎn)化為大型的機械模型和工程模型。它甚至比建筑模型規(guī)模還龐大,工藝難度系數(shù)進一步提高。
仿真模型
通過數(shù)字計算機、模擬計算機或混合計算機上運行的程序表達的模型。采用適當(dāng)?shù)姆抡嬲Z言或程序,物理模型、數(shù)學(xué)模型和結(jié)構(gòu)模型一般能轉(zhuǎn)變?yōu)榉抡婺P?[6] 。關(guān)于不同控制策略或設(shè)計變量對系統(tǒng)的影響,或是系統(tǒng)受到某些擾動后可能產(chǎn)生的影響,是在系統(tǒng)本身上進行實驗,但這并非永遠(yuǎn)可行。原因是多方面的,例如:實驗費用可能是昂貴的;系統(tǒng)可能是不穩(wěn)定的,實驗可能破壞系統(tǒng)的平衡,造成危險;系統(tǒng)的時間常數(shù)很大,實驗需要很長時間;待設(shè)計的系統(tǒng)尚不存在等。在這樣的情況下,建立系統(tǒng)的仿真模型是有效的。例如,生物的甲烷化過程是一個絕氧發(fā)酵過程,由于的作用分解而產(chǎn)生甲烷。根據(jù)生物化學(xué)的知識可以建立過程的仿真模型,通過計算機尋求過程的穩(wěn)態(tài)值并且可以研究各種起動方法。這些研究幾乎不可能在系統(tǒng)自身上完成,因為從技術(shù)上很難保持過程處于穩(wěn)態(tài),而且生物甲烷化反應(yīng)的起動過程很慢,需要幾周的時間。但如果利用(仿真)模型在計算機上仿真,則甲烷化反應(yīng)的起動過程只需要幾分鐘的時間。
隨機性和確定性模型
隨機性模型中變量之間關(guān)系是以統(tǒng)計值或概率分布的形式給出的,而在確定性模型中變量間的關(guān)系是確定的。
參數(shù)與非參數(shù)模型
用代數(shù)方程、微分方程、微分方程組以及傳遞函數(shù)等描述的模型都是參數(shù)模型。建立參數(shù)模型就在于確定已知模型結(jié)構(gòu)中的各個參數(shù)。通過理論分析總是得出參數(shù)模型。非參數(shù)模型是直接或間接地從實際系統(tǒng)的實驗分析中得到的響應(yīng),例如通過實驗記錄到的系統(tǒng)脈沖響應(yīng)或階躍響應(yīng)就是非參數(shù)模型。運用各種系統(tǒng)辨識的方法,可由非參數(shù)模型得到參數(shù)模型。如果實驗前可以決定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),則通過實驗辨識可以直接得到參數(shù)模型。