1 什么是仿真

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1、第一章绪论0.1仿真技术简介1一、仿真的意义把实际系统建立成物理模型或数学模型进行研究，然后把对模型实验研究的结果应用到实际系统中去，这种方法就叫做模拟仿真研究，简称仿真。2二、仿真的定义仿真------就是用模型（物理模型或数学模型）代替实际系统进行实验和研究3三、仿真所遵循的基本原则是相似原理，即几何相似环境相似性能形似4四、仿真的分类依据相似原理仿真可分为：*物理仿真*数学仿真*混合仿真随着计算机技术的发展，计算机仿真越来越多地取代纯物理仿真。5五、仿真过程60.2计算机仿真技术的发展概况仿真硬件的发展仿真软件的发展7一、硬

2、件的发展40年代出现了模拟计算机，这时的计算机大都是用来设计飞机的专用计算机。50年代初，出现了通用的模拟计算机。50年代末，数字计算机有了很大发展，加上这时期在微分方程数值解的理论方面又有很大的发展，所以在几种高级语言（如FORTRAN，ALGOL等）出现以后，在50年代末期，数字计算机便在非实时仿真方面开始得到广泛的应用。81958年为满足高速动态系统仿真的要求，出现了第一台专用的模拟/数字混合计算机，它是用来解决导弹轨迹的计算问题。60年代初期，出现了混合计算机商品。近年以来，由于计算机技术的飞速发展，数字计算机已有可能解决

3、高速动态系统的实时仿真问题，所以模拟/数字混合计算机将被数字计算机所取代。9二、仿真软件的发展近四十年来，仿真软件充分吸收了仿真方法学、计算机、网络、图形/图像、多媒体、软件工程、系统工程、自动控制、人工智能等技术成果，从而得到了很大发展。仿真软件也从初期的机器代码，经历较高级的编程语言，面向问题描述的仿真语言，发展到模块化概念，并进而发展到面向对象编程，图形化模块编程等。10人机环境也由初期的图形支持，到动画，交互式仿真，进一步发展到矢量的图形支持，并向虚拟现实发展，仿真软件的发展基本经历了以下五个阶段。（1）通用程序设计语言：

4、1960年左右的FORTRAN，以及具有适应并行处理功能的Ada,C++等语言。11（2）初级仿真语言阶段:1960～1970年间面向框图的MIDAS；面向大型连续系统的仿真规范的CSSL(ContinuousSystemSimulationLanguage)；CSMP(ContinuousSystemModelingProgram)；基于差分方程模型的DYNAMO(DynamicModels)；基于离散事件的SIMLIB和CSL(ControlandsimulationLanguage)；还有以过程为基础的通用仿真系统GPSS(

5、GeneralpurposeSimulationSystem)等。12（3）高级仿真语言阶段:1970～1980年间商用的连续系统仿真语言SSLIV、DAREP、ACSL,以及离散事件系统仿真语言GPSSIV、SIMCRIPⅢ和SLAM等。（4）一体化建模与仿真环境软件:如美国Pritsket于1989年推出的TESS，它是具有数据库,而且能将数据存储与检索，脚本仿真/数据采集，数据分析报告和图形生成，脚本动画，网络模型输入，运行控制，数据管理等八个部分组成一体化仿真软件环境。13（5）智能化仿真软件环境:它于80年代后期问世，由

6、一体化仿真软件环境，专家系统，智能接口等组成并具有知识库、模型库、方法库、实验程序库和数据库，该软件充分利用了FORTRAN、C、Ada、LISP等语言的优良特性。到目前为止，已形成了许多各具特色的仿真语言。其中美国Mathworks软件公司的动态仿真集成软件Simulink与该公司著名的MATLAB软件集成在一起，成为当今最具影响力的控制系统应用软件。140.3计算机仿真技术的应用计算机仿真已被广泛应用于各个领域，它在系统研究中的重要性在于它不仅经济而且安全可靠。通过仿真研究可以预测系统的特性以及外界干扰的影响，从而可以对制订控

7、制方案和控制决策提供定量依据。工程系统非工程系统15一、工程系统如控制系统的设计、分析和研究；电力系统的可靠性研究；化工流程的模拟；造船、飞机、导弹等研制过程。16二、非工程系统如用于研究社会经济、人口、污染、生物、医学系统等。由于其应用广泛及卓有成效，在国际上成立国际仿真联合会（InternationalAssociationforMathematicandComputerinSimulation-IAMCS）。17三、新的研究热点(1)面向对象的仿真方法，从人类认识世界的模式出发提供更自然直观的系统仿真框架；(2)分布式交互仿

8、真通过计算机网络实现交互操作，构造时空一致合成的仿真环境,可对复杂、分布、综合的系统进行实时仿真；18(3)定性仿真以非数字手段处理信息输入、建模、结果输出，建立定性模型；(4)人机和谐的仿真环境，发展可视化仿真、多媒体仿真和虚拟现实等。这些新技术