仿真需要什么？

   导读

 

自从世界上出现第一台训练仿真系统以来经过了以机电解算装置为主的仿真系统、以模拟计算机为主的仿真系统以数字计算机为主的仿真系统等几个阶段，系统仿真技术得到逐渐发展。近十年来，随着计算机网络技术的发展，系统仿真技术的发展也得到提速。各种各样的仿真系统应运而生，在各行各业得到了广泛的应用，取得了良好的经济效益和显著的社会效益。关于什么是系统仿真学科的基础理论，看法也不尽一致。

 

壹·仿真组成部分

仿真分为三个组成部分(实际系统、模型、计算机)和三个关系(建模、仿真、评估)。建模主要处理的是:实际系统与模型之间的关系;仿真主要考虑计算机和模型之间的关系;评估主要是对仿真结果进行可信性验证。因此我们认为系统仿真的基础理论应该是模型论仿真算法和仿真可信度评估理论。

系统模型的建立是系统仿真的核心问题。系统模型是实际系统或过程在某些方面特性的一种表现形式，它能反映出该系统和过程的行为特性。模型作为系统仿真的基础，主要包括以下几个问题。

(1) 系统模型具有什么样的形式。要对一个实际系统建立它的模型，首先应该确定所建模型具有什么样的形式。实际上这很大程度上取决于仿真任务。

(2) 系统模型建立要采用什么样的建模方法。目前，系统建模方法主要有两大类，即机理建模方法和辨识建模方法。或采取两者相结合的方法，也有人称其为混合建模方法。对于同一系统，根据仿真要求不同可采用不同的模型形式及相应的建模方法，也有可能同一模型形式而采用不同的建模方法。各种先进的建模与仿真一体化支撑软件系统的开发是系统仿真建模的发展趋势，并倍受人们关注。

(3)模型的有效性验证。一个实际系统的模型建立完成后，是否可信或有效，是否能够真实地反映实际系统的各种动静态特性，还需要进行有效性验证。如果不满足仿真任务要求，还将进行相应地修正。因此，建模和模型验证是一个相互交替的过程，而且贯穿于仿真过程的整个生命周期之中。

 

贰·仿真算法

要对一个实际系统进行仿真研究，仅仅完成了数学模型的建立是不够的。还必须将原始系统数学模型变换成能够在计算机上进行运算或试验的仿真模型。这就涉及到仿真算法问题。因为实际系统的模型形式是多种多样的，在求解时，都是通过计算机采用数值计算方法求取数值解。因此,仿真算法是系统仿真的又一个重要的基础理论。仿真算法主要有如几个方面的问题:

(1)算法的收敛性和数值稳定性;

(2)算法精度;

(3)算法速度;

(4)实时性;

(5)并行算法;

(6)刚性问题和微分代数问题。

建模、算法作为仿真的两大基础，在科技发展迅速的今天，发展速度一定会更加迅速。随着科技的发展，仿真软件一定会更加贴合实际，未来也有更多需要仿真的地方。仿真也会让生产制造进一步提速。

 

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