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交通运输系统模拟第一篇计算机模拟基础理论与方法第二篇交通运输系统模拟方法与实践计算机仿真的过程计算机仿真的基本原理计算机仿真技术的发展连续系统仿真与离散事件系统仿真系统仿真的基本概念与分类计算机仿真的应用010203040506第一篇计算机模拟基础理论与方法

第一章计算机模拟概述1.1系统仿真的概念与分类

1.1.1系统仿真的概念1)定义：仿真（模拟）－Simulation1961年：在实际系统尚不存在的情况下，对于系统或活动本质的复现。1978年Korn《连续系统仿真》：用能代表所研究的系统的模型作实验。1982年Spriet：所有支持模型建立与模型分析的活动即为仿真。1984年Or?n：建模－实验－分析（仿真的基本概念框架），仿真是一种基于模型的活动。系统仿真的概念与分类系统仿真的概念仿真：模仿真实系统（或假象系统）的活动。系统仿真：利用模型对系统进行实验研究，包括：对研究问题建立模型、利用模型进行实验并进行分析。系统仿真是通过模型来揭示原型的形态特征和本质，从而达到认识实际系统的目的。在科学研究工作中仿真被称为继“数学”、“实验”之后的“第三条道路”。1.1系统仿真的概念与分类

1.1.1系统仿真的概念系统仿真的内涵：系统仿真是以相似原理、系统技术、信息技术及其应用领域有关专门技术为基础，以计算机和各种专用物理效应设备为工具，利用系统模型对真实的或设想的系统进行动态研究的一门多学科的综合性技术。相似原理主要包括如下方面：系统仿真的概念与分类系统仿真的概念几何比例相似内部特性相似感觉相似逻辑思维方式相似系统仿真的概念与分类01系统仿真的分类02按照模型种类物理仿真数学仿真半实物仿真03系统仿真的概念与分类系统仿真的分类按照实现手段物理仿真计算机仿真硬件在回路仿真人在回路仿真软件在回路仿真（又称嵌入式仿真）21系统仿真的概念与分类按仿真时钟与实际时钟的比例关系分类超实时仿真系统仿真的分类实时仿真欠（亚）实时仿真4365系统仿真的概念与分类系统仿真的分类按系统模型的特性分类连续系统仿真系统模型中的状态变量是连续变化的。这种模型一般可表示为微分方程或差分方程的形式。离散事件系统仿真系统模型中的状态变量只在某些离散时刻由于某种事件而发生变化。这种模型一般只能用一组逻辑条件或流程图来表示。STEP5STEP4STEP3STEP2STEP1系统仿真的概念与分类系统仿真的学科地位系统仿真活动可向前追溯数千年。计算机出现后，利用计算机进行系统仿真，应用于不同领域的仿真技术有了共同的理论基础、工程方法和技术，系统仿真成为独立的学科；随着技术的发展和仿真应用的深入，计算机仿真开始向不同领域渗透，结合领域知识，形成不同的研究分支。系统仿真的概念与分类

系统仿真的学科地位美国总统办公室和国防部自1992年来，每年均制定国家关键技术和国防关键技术，其中“建模和仿真”一直列入优先发展的关键技术，被认为是最经济的高新技术。我国国防部于1993年制定相关的国防关键技术规划，在21项中，“建模和仿真”排在7位。121.2计算机仿真的基本原理

1.2.1系统、模型与仿真系统：指具有某些特定功能，按照某些特定规律有机结合起来、相互作用、相互联系的对象的集合或总和；模型：对系统的客观描述，用于描述系统的结构、形态及信息传递。是系统的抽象与简化。正确建立的模型，能更深刻、更集中地反应实体的主要特征和运行规律，从而达到对系统地抽象，从这一点说，模型更优于实体本身。计算机仿真的基本原理系统、模型与仿真系统——被研究的对象模型——对系统的描述与抽象仿真——利用模型研究系统的方法一个有效模型的输出可以用来预测或推断它所代表的真实系统的输出。1.2计算机仿真的基本原理

1.2.1系统、模型与仿真计算机仿真：利用计算机对系统或过程进行动态仿真的一种方法，以安全和经济的方法获得系统运行的数量结果。计算机仿真的实质——建立系统模型并放到计算机上进行实验，即面向研究对象利用计算机建立实验环境。1.2计算机仿真的基本原理1.2计算机仿真的基本原理

1.2.2计算机仿真的三要素系统建模模型计算机系统仿真实验仿真建模计算机仿真三要素及三个基本活动系统模型计算机系统建模：据系统试验知识、仿真目的和试验资料，形成系统模型（理论模型）。系统模型主要分成：概念模型、描述模型、功能模型、约束模型、空间模型等类型。仿真建模：据系统模型的形式，计算机类型、仿真目的，将系统模型