2计算机仿真技术 - Read.PDF

捷联惯导系统仿真算法的研究及其实现 2计算机仿真技术 2.1计算机仿真概述 仿真的范围很广，其中比较重要的是系统仿真。系统仿真就是使用系统模型对系统 进行研究，它是人类研究自然界最古老的科学和工程方法之一。自从四十年代末期电子 计算机问世以来，利用计算机进行模型研究的方法 即〔计算机仿真)应运而生。 计算机仿真也称为计算机模拟，就是利用计算机对所研究系统的结构、功能和行为 以及参与系统控制的主动者一一=人的思维过程和行为，进行动态性的比较核模仿，利用 建立的仿真模型对系统进行研究和分析，并可将系统过程演示出来。[2] 计算机仿真技术集成了计算机技术、网络技术、图形图像技术、面向对象技术、多 媒体、软件工程、信息处理、自动控制等多个高新技术领域的知识。计算机仿真技术是 以数学理论、相似原理、信息技术、系统技术及其应用领域有关的专业技术为基础，以 计算机和各种物理效应设备为工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行试验研究 的一门综合性技术。 数学仿真系统就是根据数学相似性，利用对象的数学模型和计算机对实际对象进行 模拟，并由此进行试验分析等，它包括模拟计算机仿真、数字计算机仿真以及混合计算 机仿真技术:模拟计算机仿真建立在相似原理的基础上，利用模拟计算机进行仿真，其 主要特点是运算速度快，可以满足实时仿真的要求:数字计算机仿真的基础是数值计算 原理，根据系统的数学模型，编制仿真程序，对实际对象进行模拟，它可以用于仿真模 拟计算机无法仿真的复杂对象，并可达到模拟计算机无法达到的精度，而且随着计算机 产业的发展，计算机的性能大幅度提高，数字计算机仿真的运算速度也大大提高，基本 可以满足人们的需要;混合计算机仿真则是综合了数字计算机和模拟计算机，用中间接 口把它们连接起来，发挥二者各自的优势，使得系统仿真具有更好的整体效果。 2.2计算机仿真的应用领域 计算机仿真的应用领域及其广泛，不仅在航天、航空、建筑、船舶、汽车等工业系 统试验研究中屡见不鲜，而且己经从传统工程领域扩大到社会、经济、生物、生产管 理、人员培训系统分析等各个非物理领域。数值模拟与计算机图形、图像技术、可视化 技术等结合后，计算机仿真的应用范围进一步扩大，其发展速度也更为迅速。 大连理工大学硕士学位论文 在控制工程方面，计算机仿真的应用已经遍及各个方面，尤其表现在以下两个方 面; I、 在系统分析、设计和研究中的应用 现代大型系统的规模越来越大，复杂程度也越来越高，这要求我们在建立系统之前 能够预测系统的性能和参数，并能对多种可行方案进行比较，以便达到系统的最优设 计。由于实际系统的复杂性以及生产的稳定性、安全性方面的考虑，我才门不能在实际系 统上进行系统性能和控制算法验证，所以，建立仿真环境，通过仿真研究对控制策略、 控制算法进行检验，就成为一种既经济安全又迅速方便的最佳途径. 2、 在训练与教育方面的应用 仿真培训系统是结合计算机仿真技术、自动化技术以及各种物理工程技术构成的一 种以训练培养技术人员为目的的仿真系统。它通过仿真，为培训人员再现一个逼真的实 际系统，供参训人员进行操作与管理，模拟实际系统的操作。这种方式与利用实际系统 训练人员相比，既节约了成本又提高了生产的稳定性，还可以利用计算机仿真技术为操 作人员提供故障处理等实际系统中不容易实现的训练内容。 2.3仿真三要素 通过对仿真系统的论述我们不难看出，要进行仿真试验，实质上应该包括三个基本 要素:系统、系统模型、计算机.而联系这三项要素的基本活动则是:模型建立、仿真 模型建立和仿真试验。参见图2.1.[3] 图2.1仿真三要素 Fig.2.1Threekeyelementsofimitation