计算机仿真技术（中南大学）第一章 仿真技术综述.pptVIP

系统仿真技术是分析﹑综合各类系统的一种有力的工具和手段。它目前已广泛地应用于几乎所有的科学技术领域。 本节仅从科学的角度出发，对接触最多﹑发展最快﹑比较重要的几个方面做一概括的介绍。 1.3 仿真技术的应用 系统仿真的应用类型 (1) 对已有系统进行分析时采用仿真技术。 (2) 对尚未有的系统进行设计时采用仿真技术。 (3) 在系统运行时，利用仿真模型作为观测器，给用户提供有关系统过去的(历史的)现在的(实时的)甚至是未来的(超实时的)信息，以便用户实时作出正确的决策。 (4) 在系境运行前，利用仿真模型作为预测器，向用户提供系统运行起来后，可能产生什么现象，以便用户修订计划或决馈． (5) 利用仿真模型作为训练器，训练系统操作人员或管理人员。 1.4仿真技术的现状与发展 系统仿真技术，从50年代以来随着计算机发展的过程，逐渐形成了一门新兴科学技术。 例如，仿真计算机经过模拟计算机﹑数字计算机﹑混和计算机﹑全数字并行处理计算机的演变过程，相继出现了模拟仿真﹑数字仿真﹑混和仿真﹑全数字并行处理仿真技术。仿真软件也由数值计算方法﹑仿真语言逐步扩大丰富。时至今日，仿真技术已经应用在各技术领域﹑各学科内容和各工程部门。若要比较全面地介绍仿真技术的现状和发展，那不是比较简单的叙述就可以说清楚的问题，本节只针对仿真技术中发展较快并引人注目的一些主要问题进行简单介绍。 1.4.1 仿真计算机的现状及发展 我国仿真技术的发展，早从50年代就开始，主要是在航空﹑国防单位，以模拟仿真技术为主。数字仿真技术还是从70年代开始在一些科研机关﹑设计院（所）以及高等院校逐渐发展起来的。目前所使用的计算机主要都是从国外引进的一些大中型计算机，如FLEX-256,M-150,ACOS-400等，此外，多数单位应用国产100系列机和一些引进的各种类型的微型机。混合机方面多用国产的TCMJ-1,HMJ-200,以及DJM300/DJS130,HAP-2A/DJS130等。全数字并行处理计算机YH-F1已研制成功。 国外仿真计算机已应用大型高速全数字并行处理计算机，以适应大型﹑实时﹑准确﹑快速的要求。例如，AD-10,AP-120,BMAP-300,这些计算机具有极快的处理速度和较多的处理功能。混合机真正向混合多处理机系统方面发展。 从大型实时仿真系统的发展来看，仿真计算机是向全数字仿真计算机发展。因为数字计算机技术不断进步，微处理机迅速发展，并行处理技术日趋成熟，促使全数字并行处理机将代替混合计算机而占据仿真计算机的主流。 1.4.2 计算机软件的现状及发展 计算机仿真软件在我国多数是移植国外的仿真程序包和仿真语言。如连续系统仿真语言CSS,MIMIC,CSSL以及DARE-P等，离散系统仿真语言GPSS及GASPIV等。但近年我国自行设计的软件逐渐增多，如SBASIC,SSL-H一类解释功能扩充的语言，SDS-A连续系统仿真程序包，此外还有混合操作语言HYBASIC等。 在国外，仿真软件发展的较早，近年也比较活跃。例如，早期的连续系统语言有MIDAS,MIMIC,CSMP,CSSL,CSSL Ⅳ,DARE-P,以及近年发表的ACSL等；离散系统仿真语言有GPSS,SIMSCRIPT Ⅲ,GPSS Ⅳ等；在混合机软件方面有ECSSL,HYSHARE等。 但是，上述计算机仿真软件均存在一下不足之处： (1) 要求用户的专家知识较高，尤其对一些大型的仿真系统要求仿真工程师应具有良好的训练。 (2) 仿真模型的建立和实现过程复杂，难度大。据统计，从用户提出问题，到建立仿真模型，并将它放到计算机上进行实验所需要的时间大约要几周或几个月，建模时间过长会导致新思想和新方案的价值下降。 (3) 计算机运行时间较长，这不仅影响到得出结论的时间较长，而且也增加了仿真的费用，这点不足主要取决于计算机硬件。 (4) 仿真运行是开环的。仿真只能给出已知系统的响应，无法对结果进行分析，更无法将仿真结果反馈到建模阶段。 (5) 通讯能力差。这一点包括人与计算机的对话，计算机与外设之间的通讯，计算机与计算机之间的并网，以及仿真中的动画环境。 当前仿真技术研究的主要方向也是针对以上5个不足之处进行的。例如： 研究结构化建模的环境与工具； 建立模型库及模型开发的专家系统，将专家知识嵌入到仿真软件中去，减少建模时间；降低对用户过高的专家知识要求； 开发一体化仿真软件系统，以便能实现闭环仿真技术，即将仿真实验结果反馈到建模阶段；将计算机多媒体技术﹑虚拟技术和动画技术引入仿真软件，