仿真技術(shù)簡(jiǎn)介
仿真技術(shù)是一門(mén)多學(xué)科的綜合性技 術(shù)，它以控制論、系統(tǒng)論、相似原理和信息技術(shù)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)和專(zhuān)用設(shè)備為工具，利用系統(tǒng)模型對(duì)實(shí)際的 或設(shè)想的系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。例如，汽車(chē)或飛機(jī)的駕駛訓(xùn)練模擬器，就是應(yīng)用仿真技術(shù)的成果。信息處理技術(shù) 和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，實(shí)際上已經(jīng)完全改變?yōu)榉抡娴母拍睢⑾冗M(jìn)的仿真技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，由真實(shí)裝備和 計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)綜合仿真系統(tǒng)組成仿真環(huán)境，用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)把新武器系統(tǒng)和分散在不同地點(diǎn)的研制者、用戶(hù)聯(lián) 系在一起，讓用戶(hù)在仿真環(huán)境中提前“使用”正在研制的武器，讓研制者能提前了解武器的作戰(zhàn)使用，雙方共同 研究，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題。這樣不僅加快了武器系統(tǒng)的研制進(jìn)度，也縮短了新武器形成戰(zhàn)斗力的時(shí)間。

在部隊(duì)訓(xùn)練方面，仿真技術(shù)同樣大有用武之地。美國(guó)陸軍到 80年代末，訓(xùn)練士兵還是采用野戰(zhàn)訓(xùn)練和模擬訓(xùn)練兩種方 法。野戰(zhàn)訓(xùn)練的主要問(wèn)題是燃料、彈藥消耗大，場(chǎng)地、都有困難，組織大規(guī)模演習(xí)費(fèi)時(shí)又費(fèi)力；模擬訓(xùn)練，所用的 模擬器可能比它所模擬的真實(shí)裝備還要貴。為了解決部隊(duì)訓(xùn)練問(wèn)題，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局1983年開(kāi)始實(shí)施 模擬器聯(lián)網(wǎng)計(jì)劃，把分散在各地的訓(xùn)練器用計(jì)算機(jī)聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，形成分布式交互仿真，實(shí)現(xiàn)異地聯(lián)通與互操作。仿 真技術(shù)是一項(xiàng)國(guó)防關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)提高武器系統(tǒng)的研制效率、改善部隊(duì)訓(xùn)練和提高戰(zhàn)斗力將發(fā)揮越來(lái)越大的作用 ，已成為發(fā)達(dá)國(guó)家實(shí)現(xiàn)質(zhì)量建軍的一種重要手段。

仿真工具
主要指的是仿真硬件和仿真軟件。仿真硬件中最主要的是計(jì)算機(jī)。用于仿真的計(jì)算機(jī)有三種類(lèi)型：模擬計(jì)算機(jī)、數(shù)字計(jì)算機(jī)和混合計(jì)算機(jī)。數(shù)字計(jì)算機(jī)還可分為通用數(shù)字計(jì)算機(jī)和專(zhuān)用的數(shù)字計(jì)算機(jī)。模擬計(jì)算機(jī)主要用于連續(xù)系統(tǒng)的仿真，稱(chēng)為模擬仿真。在進(jìn)行模擬仿真時(shí)，依據(jù)仿真模型(在這里是排題圖)將各運(yùn)算放大器按要求連接起來(lái)，并調(diào)整有關(guān)的系數(shù)器。改變運(yùn)算放大器的連接形式和各系數(shù)的調(diào)定值，就可修改模型。仿真結(jié)果可連續(xù)輸出。

因此，模擬計(jì)算機(jī)的人機(jī)交互性好，適合于實(shí)時(shí)仿真。改變時(shí)間比例尺還可實(shí)現(xiàn)超實(shí)時(shí)的仿真。60年代前的數(shù)字計(jì)算機(jī)由于運(yùn)算速度低和人機(jī)交互性差，在仿真中應(yīng)用受到限制。現(xiàn)代的數(shù)字計(jì)算機(jī)已具有很高的速度，某些專(zhuān)用的數(shù)字計(jì)算機(jī)的速度更高，已能滿(mǎn)足大部分系統(tǒng)的實(shí)時(shí)仿真的要求，由于軟件、接口和終端技術(shù)的發(fā)展，人機(jī)交互性也已有很大提高。因此數(shù)字計(jì)算機(jī)已成為現(xiàn)代仿真的主要工具。混合計(jì)算機(jī)把模擬計(jì)算機(jī)和數(shù)字計(jì)算機(jī)聯(lián)合在一起工作，充分發(fā)揮模擬計(jì)算機(jī)的高速度和數(shù)字計(jì)算機(jī)的高精度、邏輯運(yùn)算和存儲(chǔ)能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。但這種系統(tǒng)造價(jià)較高，只宜在一些要求嚴(yán)格的系統(tǒng)仿真中使用。除計(jì)算機(jī)外，仿真硬件還包括一些專(zhuān)用的物理仿真器，如運(yùn)動(dòng)仿真器、目標(biāo)仿真器、負(fù)載仿真器、環(huán)境仿真器等。

仿真軟件包括為仿真服務(wù)的仿真程序、仿真程序包、仿真語(yǔ)言和以數(shù)據(jù)庫(kù)為核心的仿真軟件系統(tǒng)。 仿真軟件的種類(lèi)很多，在工程領(lǐng)域，用于系統(tǒng)性能評(píng)估，如機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析、控制力學(xué)分析、結(jié)構(gòu)分析、熱分析、加工仿真等的仿真軟件系統(tǒng)MSC Software在航空航天等高科技領(lǐng)域已有45年的應(yīng)用歷史。

仿真方法
主要是指建立仿真模型和進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)的方法，可分為兩大類(lèi)：連續(xù)系統(tǒng)的仿真方法和離散事件系統(tǒng)的仿真方法（見(jiàn)仿真方法）。人們有時(shí)將建立數(shù)學(xué)模型的方法也列入仿真方法，這是因?yàn)閷?duì)于連續(xù)系統(tǒng)雖已有一套理論建模和實(shí)驗(yàn)建模的方法，但在進(jìn)行系統(tǒng)仿真時(shí)，常常先用經(jīng)過(guò)假設(shè)獲得的近似模型來(lái)檢驗(yàn)假設(shè)是否正確,必要時(shí)修改模型,使它更接近于真實(shí)系統(tǒng)。對(duì)于離散事件系統(tǒng)建立它的數(shù)學(xué)模型就是仿真的一部分。

應(yīng)用和效益
仿真技術(shù)得以發(fā)展的主要原因，是它所帶來(lái)的巨大社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。50年代和60年代仿真主要應(yīng)用于航空、航天、電力、化工以及其他工業(yè)過(guò)程控制等工程技術(shù)領(lǐng)域。在航空工業(yè)方面，采用仿真技術(shù)使大型客機(jī)的設(shè)計(jì)和研制周期縮短20%。利用飛行仿真器在地面訓(xùn)練飛行員，不僅節(jié)省大量燃料和經(jīng)費(fèi)（其經(jīng)費(fèi)僅為空中飛行訓(xùn)練的十分之一），而且不受氣象條件和場(chǎng)地的限制。此外，在飛行仿真器上可以設(shè)置一些在空中訓(xùn)練時(shí)無(wú)法設(shè)置的故障，培養(yǎng)飛行員應(yīng)付故障的能力。訓(xùn)練仿真器所特有的安全性也是仿真技術(shù)的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)。在航天工業(yè)方面，采用仿真實(shí)驗(yàn)代替實(shí)彈試驗(yàn)可使實(shí)彈試驗(yàn)的次數(shù)減少80%。在電力工業(yè)方面采用仿真系統(tǒng)對(duì)核電站進(jìn)行調(diào)試、維護(hù)和排除故障，一年即可收回建造仿真系統(tǒng)的成本。現(xiàn)代仿真技術(shù)不僅應(yīng)用于傳統(tǒng)的工程領(lǐng)域，而且日益廣泛地應(yīng)用于社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生物等領(lǐng)域，如交通控制、城市規(guī)劃、資源利用、環(huán)境污染防治、生產(chǎn)管理、市場(chǎng)預(yù)測(cè)、世界經(jīng)濟(jì)的分析和預(yù)測(cè)、人口控制等。對(duì)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)等系統(tǒng)，很難在真實(shí)的系統(tǒng)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。因此，利用仿真技術(shù)來(lái)研究這些系統(tǒng)就具有更為重要的意義。

仿真軟件介紹
SimuWorks®是為大型科學(xué)計(jì)算、復(fù)雜系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性建模研究、過(guò)程仿真培訓(xùn)、系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)與調(diào)試、故障診斷與專(zhuān)家系統(tǒng)等，提供通用的、一體化的、全過(guò)程支撐的，基于微機(jī)環(huán)境的開(kāi)發(fā)與運(yùn)行支撐平臺(tái)。軟件采用了動(dòng)態(tài)內(nèi)存機(jī)器碼生成技術(shù)、分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和面向?qū)ο蟮膱D形化建模方法，在仿真領(lǐng)域處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。它主要用于能源、電力、化工、航空航天、國(guó)防軍事、經(jīng)濟(jì)等研究領(lǐng)域，既可用于科研院所的科學(xué)研究，也可用于實(shí)際工程項(xiàng)目。

主要代表品牌
Stratasys、3D Systems、Objet、Z Corporation等等。