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管理系统仿真建模及应用结课论文

题目：计算机仿真技术的研究与发展

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计算机仿真技术的研究与发展

摘要：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。在科研领域，计算机技术与系统仿真技术相结合，形成

了计算机仿真技术，作为人们科学研究的一种新型方法，被人们应用

到各个领域，用来解决人们用纯数学方法或者现实实验无法解决的问

题，对科研领域技术成果的形成有着积极地促进作用。

关键字：计算机仿真技术；概述；现状；发展前景。

一、引言

计算机仿真技术是建立在系统科学、系统辨识、控制理论、计算

方法和计算机技术等学科上的一门综合性很强的技术科学。它以计算

机和专业实验设备为工具，以物理系统的数学模型为基础，通过数值

计算的方法，对已经存在的或尚不存在的系统进行分析、研究和设计。

目前，计算机仿真技术不但是科学研究的有力工具，也是分析、综合

各类工程系统或非工程系统的一种研究方法和有力手段。

计算机仿真技术已经在机械制造、航空航天、交通运输、船舶

工程、经济管理、工程建设、军事模拟以及医疗卫生等领域得到了广

泛的应用。

二、计算机仿真概述

计算机仿真又称计算机模拟或计算机实验。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。计算机仿真

作为分析和研究系统运行行为、揭示系统动态过程和运动规律的一种

重要手段和方法,随着系统科学研究的深入、控制理论、计算技术、

计算机科学与技术的发展而形成的一门新兴学科。近年来,随着信息

处理技术的突飞猛进,使仿真技术得到迅速发展。

计算机仿真主要有以下三种仿真形式：

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：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。

作为新兴的技术方法，与传统的物理实验相比较，计算机仿真有

着很多无可替代的优点：

1.模拟时间的可伸缩性

由于计算机仿真受人的控制，整个过程可控性比较强，仿真的时间可

以进行人为的设定，因此时间上有着很强的伸缩性，也可以节约实验

的时间，提高实验的效率。

2.模拟运行的可控性

由于计算机仿真以计算机为载体，整个实验过程由计算机指令控制进

程，所以可以进行认为的设定和修改，这个实验模拟过程有较强的可

控性。

3.模拟试验的优化性

由于计算机仿真技术可以重复进行无限次模拟实验，因此可以得出不

同的结果，各种结果相互比较，可以找到一个更理想更优的问题的解

决方案，可以作为优化实验，选择相应的方案。

三、计算机仿真技术的发展

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。（计算机仿真，早期称蒙特卡罗方法，是一门利

用随机数实验求解随机问题方法，其原理可以追溯到1773年法国自

然科学家Buffon为估计值所进行的物理实验。）Krallman,H在1980

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