计算机仿真论文

1、 班级: 08 0412学号: 08041241姓名: 胡国镇专业: 计算机科学与技术指导老师: 谢小林计算机仿真论文2011年6月20日引言系统仿真技术也称为系统模拟技术,所谓电子通信系统的计算机仿真,就是利用计算机对实际电子通信系统物理模型或数字模型进行试验,通过这样模型实验来对一个实际系统的性能和工作状态进行分析和研究.当在实际电子通信系统中进行试验研究比较困难或者根本无法实现时, 仿真技术就成为必然选择,.1.1 课题的提出、目的及意义仿真技术是伴随着计算机技术的发展而发展的。在计算机问世以前,基于物理模型的实验一般称为“模拟”,它一般附属于其他相关学科。自从计算机特别是数字计算机出现

2、以后,其高速计算能力和巨大的存储能力使得复杂的数值计算成为可能,计算机仿真技术得到了蓬勃的发展,从而使计算机仿真成为一门重要的学科。随着仿真应用的日益扩展,计算机仿真的外延也在延伸。如现代的各种仿真训练器:飞行器,船舶、轮机仿真训练器等,尽管在景观、声响、操纵和监控系统等方面大量地采用物理仿真,但其核心部分仍然是对系统及其各组成元件的实时计算机数学仿真。广义地.这些仿真也纳入了计算机仿真的范围。1 计算机仿真(Computer Simulation又称计算机模拟(Computer Analogy或计算机实验。所谓计算机仿真就是建立系统模型的仿真模型进而在电子计算机上对该仿真模型进行模拟实验(仿

3、真实验研究的过程。计算机仿真方法即以计算机仿真为手段,通过仿真模型模拟实际系统的运动来认识其规律的一种研究方法。2在科技飞速发展的今天,它已经成为控制系统分析、研究、设计不可或缺的重要手段。应用仿真技术可以降低控制系统的研制成本,提高实验、调试及训练过程中的安全性。给工程界和非工程界带来了巨大的社会效益和经济效益。为此,计算机仿真技术在近几十年迅速发展起来,在理论和实践都取得了令人瞩目的成就,在高科技中所处的地位日益提高,受到了越来越多的关注。3但是无论采用何种方法来控制,其正确可行否,还需要由实践来检验;因此,如何通过计算机仿真设计出最佳的控制规律或最佳设定值,成为人们研究各种控制系统的关键

4、。1.2 按年代顺序综述计算机仿真方法的产生是与电子计算机技术的发明和应用紧密相联的。1946年2月世界上第一台电子计算机ENIAC在美国诞生,到四十年代末期首台模拟式电子计算机就被用于三自由度飞机系统的仿真。五十年代末期到六十年代,由于宇航科技发展的迫切需要,美国科研人员又创造了混合计算机系统,这使得人们能对较复杂系统的行为进行仿真对分布交互仿真、虚拟现实等先进仿真技术的研究,并取得了一定的成果。5这时期,计算机仿真研究成果的典型代表是:陈宗海、戴路、沈廉共同研究的一种化工过程计算机仿真培训系统开发平台。他们针对当时石油化工过程计算机仿真培训控制系统开发的特点及存在的问题,借鉴智能工程技术,

5、在一组486微机上建立了一套新型的仿真开发平台,全套系统用C语言编制,通过多次应用知识库系统已初具规模,在对笨二甲酸,对二甲苯工艺计算机培训系统的开发中全面应用,使仿真培训系统的开发周期缩短了三分之二,人工工作量减少了百分之七十。6特别是近20年来,随着系统工程与科学的迅速发展,仿真技术已经从传统的工程领域扩展到非工程领域,在社会经济系统、环境生态系统、能源系统、生物医学系统、教育训练系统也得到了广泛的应用。西安交大的胡峰认为:“现代的仿真建模模型分析方法是现代科学的基本研究方法之一。通过对实际系统抽象的或本质的描述,构造出与实际系统之间存在同构或同态关系的、简化的数学模型或物理模型,以模型分

6、析与模型实验为基础,达到对实际系统的认识、控制和优化。总之,针对不同研究对象建立合适的仿真模型是顺利进行系统仿真实验的关键一环。无论是定量建模方法、网络图建模方法,还是基于模糊逻辑的定性建模技术,乃至以人工神经网络理论为基础的各种具有自学习功能的建模方法,都已成为计算机仿真理论的重要组成部分。”7可见,在仿真之前,用不同的建模方法会直接影响到计算机仿真在控制系统的应用效果,因此必须要结合建模的最佳方案来进行计算机仿真。1.3 国内外研究发展动态国内对计算机仿真技术的研究较有代表性的主要有:著名计算机仿真专家-李伯虎认为:“近年来,以高性能计算为基础的并行仿真技术已经越来越为人们所重视,如何设计

7、一种全新的建模仿真软件,它可以结合分布式仿真、并行仿真和单机集中式仿真的优点,适应各种类型的仿真成为我们孜孜以求的目标。”11 王炜认为:“计算机仿真技术在人们不断深化认识自然界客观规律的历程中一直扮演着非常重要的角色。如今,已在军事与民用领域的装备研制、系统论证、训练与维护等方面成为不可缺少的关键技术,并成为信息科技发展的强大推动力之一。今天,仿真技术不仅仅局限于单个设备或系统的模拟,体系与体系对抗的仿真已成为仿真技术研究的热点之一,并由此产生了一批新的仿真技术,应用这些仿真技术可以解决人类在认识自然界的客观规律过程中遇到的许多难题。”12国外学者对计算机仿真技术的研究的主要代表有:Javi

8、di认为:“许多研究表明,计算机仿真程序是实验室可行的替代动手练习,而且其效果远远超乎我们的想象。”10 Jim Ledin仿真定义为“仿真就是采用模型来再现真实情况,是加速产品开发周期并在最终系统中提高产品质量的重要手段。”13Law认为:“仿真是在不断的人类不断地推导和计算过程中得出的最符合实际要求的解析解。”8 美国北卡奴利那州立大学计算机仿真专家James Wilson提出他的观点:仿真在稳定运行需要环境,不同的环境对应不同的仿真系统,所以是一种多层次的前向“神经网络”,和其它类型的网络相比,它具有结构简单,全局逼近能力强,训练方法快速易行的优点,在系统辨识及函数逼近等领域有相当强的等

9、效优势。9摘要及新认识:(不少于200个字本文主要介绍了计算机仿真技术的发展情况以及国内外重要学者对其的。1.4 计算机仿真影响计算机仿真方法的产生是与电子计算机技术的发明和应用紧密相联的。1946年2月世界上第一台电子计算机ENIAC在美国诞生,到四十年代末期首台模拟式电子计算机就被用于三自由度飞机系统的仿真。五十年代末期到六十年代,由于宇航科技发展的迫切需要,美国科研人员又创造了混合计算机系统,这使得人们能对较复杂系统的行为进行仿真研究。七十年代以来,随着数字计算机运算速度的大大提高以及相应的仿真软件的不断完善,数字计算机仿真得到很快发展,其应用范围也由各种工程领域扩展到非工程领域。进入九

10、十年代,计算机仿真技术又朝向智能化仿真(仿真技术与人工智能相结合、分布式并行处理仿真、仿真支持系统等方向发展。目前,无论在科学研究还是技术开发抑或工业设计中,计算机仿真方法都显示出强大的威力。本章参考文献:1 李兴纬,邱晓刚.计算机仿真技术基础M. 长沙:国防科技大学出版社,2006:2-23.2 曹伟,张忠利,姜斌,等. 论计算机仿真方法J. 自然辩证法研究,1997,(04:163 冯丽辉. 计算机仿真在过程控制中的作用J. 昆明理工大学学报,1993,(06:134 Krallmann, H . EXTENDED SYSTEM DYNAMICS METHOD AND ITS TOOLS.

11、 An International Journal of Cybernetics and General Systems ,1980,9(1:1531 5 李明君. 基于网络环境的芯片仿真研究和微机系统仿真实现D.南京:南京气象学院,20046 陈宗海、戴路、沈廉. 一种化工过程计算机仿真培训系统开发平台C.见:秦化淑.1995年中国控制会议论文集(下.合肥:1995:167 胡峰,孙国基,卫军胡. 动态系统计算机仿真技术综述(仿真模型J.计算机仿真,2000,(018 Law A M,Kelton W D.Simulation modeling and analysisM.McGraw Hill,Inc,1991:6-4010 Javidi, Giti; Sheybani, Ehsan. Content-based computer simul