計算機仿真技術的研究與發(fā)展

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1、計算機仿真技術的研究與發(fā)展摘　要：隨著計算機技術的發(fā)展，計算機仿真技術得到了蓬勃發(fā)展，它使人們在科學研究、生產實踐中獲得了更好的系統(tǒng)優(yōu)化性、預測的可靠性和研究的前瞻性，既節(jié)約了科研和生產的成本，降低了風險，也拓展了應用的領域。本文對計算機仿真技術進行了闡述，分析了計算機仿真技術的突出特點、計算機仿真技術的現(xiàn)狀和未來發(fā)展的方向。關鍵詞：仿真　計算機仿真　計算機仿真技術一、引言仿真是對現(xiàn)實系統(tǒng)的某一層次抽象屬性的模仿，人們利用這樣的模型進行試驗，從中得到所需的信息，然后幫助人們對現(xiàn)實世界中某一層次的問題做出決策。計算機仿真就是建立系統(tǒng)模

2、型的仿真模型進而在電子計算機上對該仿真模型進行模擬實驗的研究過程。計算機仿真技術即以計算機仿真為手段，通過仿真模型模擬實際系統(tǒng)的運動來認識其規(guī)律的一種研究方法，也稱計算機仿真方法。在科技飛速發(fā)展的今天，它已經成為控制系統(tǒng)分析、研究、設計不可缺少的重要工具。二、計算機仿真技術的特點1.模型參數(shù)可根據(jù)要求任意調整、修改和補充。人們可以得到各種可能的仿真效果，為進一步完善研究方案提供了可能。與傳統(tǒng)的實物實驗相比，具有運行費用低、無風險、方便靈活等優(yōu)點。2.系統(tǒng)模型求解快速。運用計算機仿真，能夠在較短的時間內得出仿真運算的結果，為生產實踐提

3、供最及時的指導。3.仿真運算結果可靠、準確。在機器沒有故障的前提下，只要系統(tǒng)模型、仿真模型、仿真程序科學合理，那么計算機的運算結果是準確無誤的。4.實物、實時仿真直觀、逼真。這一特點使它在一些復雜工程系統(tǒng)中例如核電、航天等領域得到了廣泛應用。傳統(tǒng)的仿真技術是一個迭代過程，即針對實際系統(tǒng)某一層次的特性（過程），抽象出一個模型，然后假設態(tài)勢（輸入），進行試驗，由試驗者判讀輸出結果和驗證模型，根據(jù)判斷的情況反復修改模型和有關的參數(shù)，不僅效率低，也存在環(huán)境、安全等因素的限制，所以很難達到實驗者滿意的仿真效果。而計算機仿真技術是利用計算機科學

4、和技術的成果建立被仿真的系統(tǒng)的模型，并在試驗條件下對模型進行動態(tài)實驗，它具有高效、安全、受環(huán)境條件的約束較少、可改變時間比例尺等優(yōu)點，已成為分析、設計、運行、評價、培訓系統(tǒng)尤其是復雜系統(tǒng)的重要工具。三、計算機仿真技術的研究現(xiàn)狀計算機仿真技術的發(fā)展與計算機的發(fā)展是密不可分的。20世紀50年代的計算機仿真大部分是以電子模擬計算機為主機實現(xiàn)的，在部分特殊應用領域內也有以液壓機、氣壓機或阻抗X絡作為主要模擬設備的。由于電子模擬計算機的精度較差等缺點，從70年代初開始，數(shù)字模擬混合計算機仿真得到發(fā)展。從70年代末起，以數(shù)字機為主機的各種各樣的

5、專用和通用計算機仿真得到了普及和推廣。由于高性能工作站、巨型機、小巨機、軟件技術和人工智能技術取得了引人矚目的進展，在80年代人們對智能化的計算機仿真寄予了希望，也在綜合集成數(shù)字仿真和模擬仿真優(yōu)勢的基礎上，設計出了在更高層次上的數(shù)字模擬混合仿真技術，在一些特定的仿真領域內，這種智能計算機仿真和高層次的數(shù)字模擬計算機仿真都取得了令人鼓舞的結果。80年代初推出了一些仿真機，SYSTEM10和SYSTEM100就是這類仿真技術的代表。90年代又開始了交互式仿真和虛擬仿真的研究并取得了一定的成績。特別是近20年來，隨著系統(tǒng)工程與科學的迅速發(fā)

6、展，計算機仿真技術也得到了蓬勃發(fā)展，已經從傳統(tǒng)的工程領域擴展到非工程領域，在社會經濟系統(tǒng)、環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)、生物醫(yī)學系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、教育培訓系統(tǒng)等得到了廣泛應用。四、計算機仿真技術的展望隨著計算機應用技術和X絡技術的發(fā)展，計算機仿真技術也在不斷地發(fā)展。未來的發(fā)展主要有兩個方向：1.仿真技術的X絡化眾所周知，現(xiàn)在已經開發(fā)研制出來的仿真系統(tǒng)有很多，它們不能互相兼容，可移植性差，實現(xiàn)共享困難，與開發(fā)的高成本、低效率、長時間不成正比，更不能充分加以利用。要想解決這些問題，首先要解決的是采用兼容性好的計算機語言來編寫仿真系統(tǒng)，其次是采用X絡化技術

7、實現(xiàn)仿真系統(tǒng)的共享。尤其是后者，在將來的仿真系統(tǒng)開發(fā)中具有重要的意義。實現(xiàn)仿真系統(tǒng)的X絡共享，不但可以在一定程度上避免不必要的社會資源的浪費，而且可以通過適當?shù)氖召M來彌補開發(fā)成本的不足。2.仿真技術的虛擬制造計算機仿真技術發(fā)展的另一個大方向是在虛擬制造技術領域的深入應用。虛擬制造技術是20世紀90年代發(fā)展起來的一種先進的制造技術，它利用計算機仿真技術和虛擬現(xiàn)實技術的結合，在計算機上實現(xiàn)了從產品設計到產品出廠以及企業(yè)各級過程的管理與控制。這使得制造技術不再主要依靠經驗，便可實現(xiàn)對制造的全方位預測，為機械制造領域開辟了一個廣闊的新天地。