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1、第一章緒論0.1仿真技術(shù)簡介1一、仿真的意義把實際系統(tǒng)建立成物理模型或數(shù)學(xué)模型進行研究，然后把對模型實驗研究的結(jié)果應(yīng)用到實際系統(tǒng)中去，這種方法就叫做模擬仿真研究，簡稱仿真。2二、仿真的定義仿真------就是用模型（物理模型或數(shù)學(xué)模型）代替實際系統(tǒng)進行實驗和研究3三、仿真所遵循的基本原則是相似原理，即幾何相似環(huán)境相似性能形似4四、仿真的分類依據(jù)相似原理仿真可分為：*物理仿真*數(shù)學(xué)仿真*混合仿真隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機仿真越來越多地取代純物理仿真。5五、仿真過程60.2計算機仿真技術(shù)的發(fā)展概況仿真硬件的發(fā)展仿真軟件的發(fā)展7一、硬
2、件的發(fā)展40年代出現(xiàn)了模擬計算機，這時的計算機大都是用來設(shè)計飛機的專用計算機。50年代初，出現(xiàn)了通用的模擬計算機。50年代末，數(shù)字計算機有了很大發(fā)展，加上這時期在微分方程數(shù)值解的理論方面又有很大的發(fā)展，所以在幾種高級語言（如FORTRAN，ALGOL等）出現(xiàn)以后，在50年代末期，數(shù)字計算機便在非實時仿真方面開始得到廣泛的應(yīng)用。81958年為滿足高速動態(tài)系統(tǒng)仿真的要求，出現(xiàn)了第一臺專用的模擬/數(shù)字混合計算機，它是用來解決導(dǎo)彈軌跡的計算問題。60年代初期，出現(xiàn)了混合計算機商品。近年以來，由于計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字計算機已有可能解決
3、高速動態(tài)系統(tǒng)的實時仿真問題，所以模擬/數(shù)字混合計算機將被數(shù)字計算機所取代。9二、仿真軟件的發(fā)展近四十年來，仿真軟件充分吸收了仿真方法學(xué)、計算機、網(wǎng)絡(luò)、圖形/圖像、多媒體、軟件工程、系統(tǒng)工程、自動控制、人工智能等技術(shù)成果，從而得到了很大發(fā)展。仿真軟件也從初期的機器代碼，經(jīng)歷較高級的編程語言，面向問題描述的仿真語言，發(fā)展到模塊化概念，并進而發(fā)展到面向?qū)ο缶幊蹋瑘D形化模塊編程等。10人機環(huán)境也由初期的圖形支持，到動畫，交互式仿真，進一步發(fā)展到矢量的圖形支持，并向虛擬現(xiàn)實發(fā)展，仿真軟件的發(fā)展基本經(jīng)歷了以下五個階段。（1）通用程序設(shè)計語言：
4、1960年左右的FORTRAN，以及具有適應(yīng)并行處理功能的Ada,C++等語言。11（2）初級仿真語言階段:1960～1970年間面向框圖的MIDAS；面向大型連續(xù)系統(tǒng)的仿真規(guī)范的CSSL(ContinuousSystemSimulationLanguage)；CSMP(ContinuousSystemModelingProgram)；基于差分方程模型的DYNAMO(DynamicModels)；基于離散事件的SIMLIB和CSL(ControlandsimulationLanguage)；還有以過程為基礎(chǔ)的通用仿真系統(tǒng)GPSS(
5、GeneralpurposeSimulationSystem)等。12（3）高級仿真語言階段:1970～1980年間商用的連續(xù)系統(tǒng)仿真語言SSLIV、DAREP、ACSL,以及離散事件系統(tǒng)仿真語言GPSSIV、SIMCRIPⅢ和SLAM等。（4）一體化建模與仿真環(huán)境軟件:如美國Pritsket于1989年推出的TESS，它是具有數(shù)據(jù)庫,而且能將數(shù)據(jù)存儲與檢索，腳本仿真/數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)分析報告和圖形生成，腳本動畫，網(wǎng)絡(luò)模型輸入，運行控制，數(shù)據(jù)管理等八個部分組成一體化仿真軟件環(huán)境。13（5）智能化仿真軟件環(huán)境:它于80年代后期問世，由
6、一體化仿真軟件環(huán)境，專家系統(tǒng)，智能接口等組成并具有知識庫、模型庫、方法庫、實驗程序庫和數(shù)據(jù)庫，該軟件充分利用了FORTRAN、C、Ada、LISP等語言的優(yōu)良特性。到目前為止，已形成了許多各具特色的仿真語言。其中美國Mathworks軟件公司的動態(tài)仿真集成軟件Simulink與該公司著名的MATLAB軟件集成在一起，成為當今最具影響力的控制系統(tǒng)應(yīng)用軟件。140.3計算機仿真技術(shù)的應(yīng)用計算機仿真已被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，它在系統(tǒng)研究中的重要性在于它不僅經(jīng)濟而且安全可靠。通過仿真研究可以預(yù)測系統(tǒng)的特性以及外界干擾的影響，從而可以對制訂控
7、制方案和控制決策提供定量依據(jù)。工程系統(tǒng)非工程系統(tǒng)15一、工程系統(tǒng)如控制系統(tǒng)的設(shè)計、分析和研究；電力系統(tǒng)的可靠性研究；化工流程的模擬；造船、飛機、導(dǎo)彈等研制過程。16二、非工程系統(tǒng)如用于研究社會經(jīng)濟、人口、污染、生物、醫(yī)學(xué)系統(tǒng)等。由于其應(yīng)用廣泛及卓有成效，在國際上成立國際仿真聯(lián)合會（InternationalAssociationforMathematicandComputerinSimulation-IAMCS）。17三、新的研究熱點(1)面向?qū)ο蟮姆抡娣椒?，從人類認識世界的模式出發(fā)提供更自然直觀的系統(tǒng)仿真框架；(2)分布式交互仿
8、真通過計算機網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)交互操作，構(gòu)造時空一致合成的仿真環(huán)境,可對復(fù)雜、分布、綜合的系統(tǒng)進行實時仿真；18(3)定性仿真以非數(shù)字手段處理信息輸入、建模、結(jié)果輸出，建立定性模型；(4)人機和諧的仿真環(huán)境，發(fā)展可視化仿真、多媒體仿真和虛擬現(xiàn)實等。這些新技術(shù)
