管理系统仿真建模及应用结课论文
题目：计算机仿真技术的研究与发展
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计算机仿真技术的研究与发展
摘要：系统仿真技术也称为系统模拟技术,所谓电子通信系统的计算机仿真,就是利用计算机对实际电子通信系统物理模型或数字模型进行试验,通过这样模型实验来对一个实际系统的性能和工作状态进行分析和研究。

在科研领域，计算机技术与系统仿真技术相结合，形成了计算机仿真技术，作为人们科学研究的一种新型方法，被人们应用到各个领域，用来解决人们用纯数学方法或者现实实验无法解决的问题，对科研领域技术成果的形成有着积极地促进作用。

关键字：计算机仿真技术；概述；现状；发展前景。

一、引言
计算机仿真技术是建立在系统科学、系统辨识、控制理论、计算方法和计算机技术等学科上的一门综合性很强的技术科学。

它以计算机和专业实验设备为工具，以物理系统的数学模型为基础，通过数值计算的方法，对已经存在的或尚不存在的系统进行分析、研究和设计。

目前，计算机仿真技术不但是科学研究的有力工具，也是分析、综合各类工程系统或非工程系统的一种研究方法和有力手段。

计算机仿真技术已经在机械制造、航空航天、交通运输、船舶工程、经济管理、工程建设、军事模拟以及医疗卫生等领域得到了广泛的应用。

二、计算机仿真概述
计算机仿真又称计算机模拟或计算机实验。

所谓计算机仿真就是建立系统模型的仿真模型进而在电子计算机上对该仿真模型进行模拟
实验研究的过程。

计算机仿真方法即以计算机仿真为手段，通过仿真模型模拟实际系统的运动来认识其规律的一种研究方法。

计算机仿真作为分析和研究系统运行行为、揭示系统动态过程和运动规律的一种重要手段和方法, 随着系统科学研究的深入、控制理论、计算技术、计算机科学与技术的发展而形成的一门新兴学科。

近年来, 随着信息处理技术的突飞猛进,使仿真技术得到迅速发展。

计算机仿真主要有以下三种仿真形式：
物理仿真：按照实际系统的物理性质构造系统的物理模型，并在物理模型上进行试验研究。

直观形象，逼真度高，但代价高，周期长。

在没有计算机以前，仿真都是利用实物或者它的模型来进行研究的。

半物理仿真：即物理数学仿真，一部分以数学模型描述，并把它仿真计算模型，一部分以实物方式引入仿真回路。

针对存在建立数学模型困难的子系统的情况，必须使用此类仿真，如航空航天、武器系统等研究领域。

数字仿真：首先建立系统的数学模型，并将数学模型转化为仿真计算模型，通过仿真模型的运行达到对系统运行的目的。

现代计算机仿真由仿真系统的软件/硬件环境，动画与图形显示、输入/输出等设备组成。

作为新兴的技术方法，与传统的物理实验相比较，计算机仿真有着很多无可替代的优点：
1. 模拟时间的可伸缩性
由于计算机仿真受人的控制，整个过程可控性比较强，仿真的时间可
以进行人为的设定，因此时间上有着很强的伸缩性，也可以节约实验的时间，提高实验的效率。

2. 模拟运行的可控性
由于计算机仿真以计算机为载体，整个实验过程由计算机指令控制进程，所以可以进行认为的设定和修改，这个实验模拟过程有较强的可控性。

3. 模拟试验的优化性
由于计算机仿真技术可以重复进行无限次模拟实验，因此可以得出不同的结果，各种结果相互比较，可以找到一个更理想更优的问题的解决方案，可以作为优化实验，选择相应的方案。

三、计算机仿真技术的发展
计算机仿真方法的产生是与电子计算机技术的发明和应用紧密相联的。

1946年2月世界上第一台电子计算机ENIAC在美国诞生，到四十年代末期首台模拟式电子计算机就被用于三自由度飞机系统的仿真。

五十年代末期到六十年代,由于宇航科技发展的迫切需要，美国科研人员又创造了混合计算机系统，这使得人们能对较复杂系统的行为进行仿真研究。

（计算机仿真，早期称蒙特卡罗方法，是一门利用随机数实验求解随机问题方法，其原理可以追溯到1773年法国自然科学家Buffon为估计值所进行的物理实验。

）Krallman, H在1980的KYBERNETES著名刊物上认为：“计算机仿真的前景及限制取决于人类思想的概念。

我们的目的是要提出在人工智能领域中关于思想的理解，并将它和各种哲学体系的认识论中所形成的关于人类思想的各种
概念进行比较。

如果这样的体系能对有关课题的大量问题作出回答的话，那么我们会去接受这样的体系及其认识论，并认为这体系是合理、可靠的”。

因而，我们之所以接受计算机仿真是因为其对客观规律的正确反映，符合哲学的唯物论。

在1992年度美国提出的22项国家关键技术中，仿真技术被列为第16项；在21项国防关键技术中，被列为第6项。

甚至把仿真技术作为今后科技发展战略的关键推动力。

我国计算机仿真技术的研究与应用的发展也非常迅速。

20世纪50年代开始，自动控制领域首先采用仿真技术；60年代，在开展连续系统仿真的同时，开展对离散事件系统的仿真进行研究。

70年代，我国训练仿真器获得迅速发展，我国自行设计的飞行模拟器、机车培训仿真、化工过程培训仿真器等相继研制成功，并形成一定市场，在操作人员培训中起到了很大作用。

后来随着仿真技术水平的不断提高，又建设了一批水平高、规模大的半实物仿真系统。

从90年代我国又开始了对分布交互仿真、虚拟现实等先进仿真技术的研究，并取得了一定的成果。

这时期，计算机仿真研究成果的典型代表是：陈宗海、戴路、沈廉共同研究的一种化工过程计算机仿真培训系统开发平台。

他们针对当时石油化工过程计算机仿真培训控制系统开发的特点及存在的问题，借鉴智能工程技术，在一组486微机上建立了一套新型的仿真开发平台，全套系统用C语言编制，通过多次应用知识库系统已初具规模，在对苯二甲酸，对二甲苯工艺计算机培训系统的开发中全面应用，使仿真培训系统的开发周期缩短了三分之二，人工工作量减少了百分之七十。

特别是近20
年来，随着系统工程与科学的迅速发展，仿真技术已经从传统的工程领域扩展到非工程领域，在社会经济系统、环境生态系统、能源系统、生物医学系统、教育训练系统也得到了广泛的应用。

西安交大的胡峰认为：“现代的仿真建模模型分析方法是现代科学的基本研究方法之一。

通过对实际系统抽象的或本质的描述,构造出与实际系统之间存在同构或同态关系的、简化的数学模型或物理模型,以模型分析与模型实验为基础,达到对实际系统的认识、控制和优化。

总之,针对不同研究对象建立合适的仿真模型是顺利进行系统仿真实验的关键一环。

无论是定量建模方法、网络图建模方法,还是基于模糊逻辑的定性建模技术,乃至以人工神经网络理论为基础的各种具有自学习功能的建模方法,都已成为计算机仿真理论的重要组成部分。

”可见，在仿真之前，用不同的建模方法会直接影响到计算机仿真在控制系统的应用效果，因此必须要结合建模的最佳方案来进行计算机仿真。

四、计算机仿真技术的应用及前景展望
由于仿真技术安全性和经济性的特殊功效，系统仿真技术不仅在航空、航天、原子能、电力能领域获得令人瞩目的发展，而且也逐步发展到应用于社会、经济、交通、生态等领域，已经成为高科技产品从论证、设计、生产试验、训练到更新等全生命周期各个阶段不可缺少的技术手段，为研究和解决复杂系统乃至巨系统问题提供了有效工具。

被人们用于系统设计与产品开发、系统分析、理论验证、教育、培训以及娱乐等各个方面。

随着计算机应用技术和网络技术的发展，计算机仿真技术也在不
断地发展。

未来的发展主要有两个方向：
1.仿真技术的网络化
众所周知，现在已经开发研制出来的仿真系统有很多，它们不能互相兼容，可移植性差，实现共享困难，与开发的高成本、低效率、长时间不成正比，更不能充分加以利用。

要想解决这些问题，首先要解决的是采用兼容性好的计算机语言来编写仿真系统，其次是采用网络化技术实现仿真系统的共享。

尤其是后者，在将来的仿真系统开发中具有重要的意义。

实现仿真系统的网络共享，不但可以在一定程度上避免不必要的社会资源的浪费，而且可以通过适当的收费来弥补开发成本的不足。

2.仿真技术的虚拟制造
计算机仿真技术发展的另一个大方向是在虚拟制造技术领域的深入应用。

虚拟制造技术是20世纪90年代发展起来的一种先进的制造技术，它利用计算机仿真技术和虚拟现实技术的结合，在计算机上实现了从产品设计到产品出厂以及企业各级过程的管理与控制。

这使得制造技术不再主要依靠经验，便可实现对制造的全方位预测，为机械制造领域开辟了一个广阔的新天地。

计算机仿真技术具有自己独特的优越性，面对复杂并且不宜用传统方法解决的问题，人们可以利用计算机对实际系统物理模型或数字模型进行试验,通过这样模型实验来对一个实际系统的性能和工作状态进行分析和研究。

当在实际系统中进行试验研究比较困难或者根本无法实现时,仿真技术就成为必然选择。

因此，计算机仿真技术必定
因为它的独特魅力而不断被人们所认识和发展。

参考文献:
王维平，系统模拟方法
胡国镇，计算机仿真论文
梁波，现代计算机仿真技术的研究与发展。