仿真的內涵

1、1仿真學科的內涵仿真學科的內涵?劉藻珍北京理工大學宇航科學技術學院，北京100081[摘要摘要]仿真學科是一門正在蓬勃發(fā)展的綜合性學科，近年來在國民經濟的各個領域均得到廣泛應用。本文從仿真建模與模型驗證方法、仿真支撐系統(tǒng)和仿真應用工程三個方面論述了仿真學科的主要研究內容，通過應用實例闡述了仿真學科與其他相關學科的新技術相結合正在產生新的技術飛躍，并展望了仿真學科的發(fā)展方向。[關鍵詞關鍵詞]仿真；仿真建模與模型驗證；仿真支撐系統(tǒng)；仿真應用

2、工程[中圖分類號中圖分類號]TP391.9[文獻標識碼文獻標識碼]A[文章編號文章編號]10007857(2007)2TheResearchContentsofSimulationScienceLIUZaozhenSchoolofAstronauticsBeijingInstituteofTechnologyBeijing100081ChinaAbstract:Simulationisanewintegratedsciencewhich

3、isappliedwidelyinmanyfieldsofnationaleconomy.Thispaperexpoundsthebasicresearchcontentsofsimulationsciencefromthreeaspectssimulationmodelingmodelvalidationsimulationsupptsystemsimulationapplicationengineering.Theexampless

4、howthatnewtechnologyisdevelopingbyleapsboundsbecauseofusingsimulationscienceincpatingwiththeotherrelevantsciences.thispaperalsopredictsthedevelopmenttendencyofsimulationscienceinthefuture.Keywds:systemsimulationsimulatio

5、nmodelingmodelvalidationsimulationsupptsystemsimulationapplicationengineeringCLCNumber:TP391.9DocumentCode:ＡArticleID:10007857(2007)20引言從上個世紀40年代以來，在各類應用需求的牽引及相關學科技術的推動下，仿真技術已經逐漸發(fā)展為一門綜合性學科。通俗地講，仿真（simulation）是通過建立實際系統(tǒng)的模型

6、，并以計算機和各種物理效應設備為工具，利用所建模型或部分實物，對實際（或設想）系統(tǒng)進行動態(tài)實驗研究的過程。目前，它已經成功地應用于航空、航天、軍事、醫(yī)學、信息、生命科學、材料、能源、先進制造等高新技術領域以及工業(yè)、農業(yè)、商業(yè)、教育、交通、經濟、社會服務和娛樂等眾多領域的系統(tǒng)論證、試驗、分析、維護、輔助設計及人員訓練等方面。可以說，仿真技術與高性能計算機技術相結合，已經成為人類認識和改造世界的重要手段之一。從普遍意義來看，仿真的研究對象是

7、系統(tǒng)，系統(tǒng)是各個學科共同使用的一個基本概念。?收稿日期：20061219作者簡介：劉藻珍，女，北京理工大學宇航科學技術學院，主要研究方向為飛行器制導、控制與仿真；Email:liuzaozhen＠bit.3如某項產品（如新型汽車的設計）的投資決策、市場分析、產品性能價格比分析、某類武器型號或某工程項目的立項論證等。底層應用指仿真作為產品的輔助設計、性能考核、故障定位等強有力的工具，在各領域的各類產品的研制開發(fā)過程中，為研究人員提供了重要

8、的技術支撐。如某具體產品（如陀螺儀、汽車發(fā)動機等）的故障定位、性能指標調整等、某型汽車的虛擬樣機設計、試驗、評估，投產決策等等。頂層與中間層的應用屬于系統(tǒng)級的，底層應用則屬于產品級。十年以前，可以說國內仿真的應用更多注重在底層應用上，隨著科技的發(fā)展和進步，中間層和頂層對仿真的需求越來越迫切，國外亦有相同的發(fā)展趨勢，所以說仿真是一門“朝陽”學科，并不為過。仿真學科的內涵，即研究內容主要包括：仿真建模與模型驗證方法、仿真支撐系統(tǒng)和仿真應用工

9、程三大部分。1仿真建模與模型驗證方法仿真學科首先要研究的是仿真建模方法與模型驗證方法。1.1仿真建模方法仿真的應用領域十分廣泛，不同應用領域的研究對象千差萬別，仿真學科將各應用領域的對象均抽象為“系統(tǒng)”，仿真學科的建模與具體應用領域的建模區(qū)別在于，它是從研究“系統(tǒng)”的角度出發(fā)，研究仿真建模的共用理論和方法。仿真建模方法研究的主要內容有：機理建模方法、系統(tǒng)辨識建模方法、多分辨率建模方法、面向對象的建模方法、多視圖建模方法、數(shù)據(jù)可視化建模方

10、法、多媒體建模方法、面向組件的建模方法和面向服務的建模方法等，其中機理建模方法根據(jù)不同系統(tǒng)行為的不同特征，分為連續(xù)系統(tǒng)、離散系統(tǒng)、智能系統(tǒng)、灰色系統(tǒng)及環(huán)境等類。表1中較詳細地列出了對各類系統(tǒng)建模需要研究的具體方法。表1仿真建模方法研究的主要內容Table1Mainresearchcontentsofmodeling建模方法研究的主要方向連續(xù)系統(tǒng)建模方法線性非線性、連續(xù)離散、確定隨機集中分布、定常時變機理建模方法離散事件系統(tǒng)建模方法面向活