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  仿真技术  
双击自动滚屏       发布者:admin 发布时间:2008-11-15 【字体:
 

     根据国际标准化组织(ISO)标准中得《数据处理词汇》部分的名次解释,模拟Simulation)与仿真Emulation)两词含义分别为:

    “模拟”即选取一个物理的或抽象的系统的某些行为特征,用另一系统来表示它们的过程。“仿真”即用另一数据处理系统,主要是用硬件来全部或部分地模仿某一处理系统,以至于模仿的系统能象被模仿的系统一样接受同样的数据,执行同样的程序,获得同样的结果。目前模拟仿真两者所包含的内容都归于仿真的范畴,用“Simulation”来代表。

     仿真又称蒙特卡罗方法,它是一种通过用随机数做实验来求解随机问题的技术。蒙特卡罗(Monte Carlo)方法,又称随机抽样或统计试验方法,属于计算数学的一个分支,它是在本世纪四十年代中期为了适应当时原子能事业的发展而发展起来的。

     蒙特卡罗方法的基本思想是:当所要求解的问题是某种事件出现的概率,或者是某个随机变量的期望值时,它们可以通过某种试验的方法,得到这种事件出现的频率,或者这个随机变数的平均值,并用它们作为问题的解。

     蒙特卡罗方法通过抓住事物运动的几何数量和几何特征,利用数学方法来加以模拟,即进行一种数字模拟实验。它是以一个概率模型为基础,按照这个模型所描绘的过程,通过模拟实验的结果,作为问题的近似解。可以把蒙特卡罗解题归结为三个主要步骤:构造或描述概率过程;实现从已知概率分布抽样;建立各种估计量。

 

系统仿真

    仿真界的专家和学者对仿真下过不少定义,综合国内外仿真学界对系统仿真的定义,可做如下定义:

系统仿真是建立在控制理论、相似理论、信息处理技术和计算技术等理论基础之上的,以计算机和其它专用物理效应设备为工具,利用系统模型对真实或假想的系统进行试验,并借助于专家经验知识、统计数据和信息资料对试验结果进行分析研究,进而作出决策的一门综合性的和试验性的学科。

    要进行仿真试验,系统和系统模型是两个主要因素,同时由于复杂系统的模型处理和模型求解离不开高性能的信息处理装置,计算机就责无旁贷地充当了这一角色,所以,系统仿真实质上应包括三个基本要素:系统、系统模型和计算机,基本活动则包括:模型建立、仿真模型建立和仿真实验。如图:

 

 

 

    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(计算机仿真):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。


 
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