仿真的內(nèi)涵

1、1仿真學(xué)科的內(nèi)涵仿真學(xué)科的內(nèi)涵?劉藻珍北京理工大學(xué)宇航科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京100081[摘要摘要]仿真學(xué)科是一門正在蓬勃發(fā)展的綜合性學(xué)科，近年來在國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域均得到廣泛應(yīng)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(yīng)用工程三個方面論述了仿真學(xué)科的主要研究內(nèi)容，通過應(yīng)用實例闡述了仿真學(xué)科與其他相關(guān)學(xué)科的新技術(shù)相結(jié)合正在產(chǎn)生新的技術(shù)飛躍，并展望了仿真學(xué)科的發(fā)展方向。[關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞]仿真；仿真建模與模型驗證；仿真支撐系統(tǒng)；仿真應(yīng)用

2、工程[中圖分類號中圖分類號]TP391.9[文獻(xiàn)標(biāo)識碼文獻(xiàn)標(biāo)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(jì)40年代以來，在各類應(yīng)用需求的牽引及相關(guān)學(xué)科技術(shù)的推動下，仿真技術(shù)已經(jīng)逐漸發(fā)展為一門綜合性學(xué)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(jī)和各種物理效應(yīng)設(shè)備為工具，利用所建模型或部分實物，對實際（或設(shè)想）系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)實驗研究的過程。目前，它已經(jīng)成功地應(yīng)用于航空、航天、軍事、醫(yī)學(xué)、信息、生命科學(xué)、材料、能源、先進(jìn)制造等高新技術(shù)領(lǐng)域以及工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、教育、交通、經(jīng)濟(jì)、社會服務(wù)和娛樂等眾多領(lǐng)域的系統(tǒng)論證、試驗、分析、維護(hù)、輔助設(shè)計及人員訓(xùn)練等方面?？梢哉f，仿真技術(shù)與高性能計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，已經(jīng)成為人類認(rèn)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(xué)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(xué)宇航科學(xué)技術(shù)學(xué)院，主要研究方向為飛行器制導(dǎo)、控制與仿真；Email:liuzaozhen＠bit.3如某項產(chǎn)品（如新型汽車的設(shè)計）的投資決策、市場分析、產(chǎn)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(yīng)用指仿真作為產(chǎn)品的輔助設(shè)計、性能考核、故障定位等強(qiáng)有力的工具，在各領(lǐng)域的各類產(chǎn)品的研制開發(fā)過程中，為研究人員提供了重要

8、的技術(shù)支撐。如某具體產(chǎn)品（如陀螺儀、汽車發(fā)動機(jī)等）的故障定位、性能指標(biāo)調(diào)整等、某型汽車的虛擬樣機(jī)設(shè)計、試驗、評估，投產(chǎn)決策等等。頂層與中間層的應(yīng)用屬于系統(tǒng)級的，底層應(yīng)用則屬于產(chǎn)品級。十年以前，可以說國內(nèi)仿真的應(yīng)用更多注重在底層應(yīng)用上，隨著科技的發(fā)展和進(jìn)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(xué)科，并不為過。仿真學(xué)科的內(nèi)涵，即研究內(nèi)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(yīng)用工

9、程三大部分。1仿真建模與模型驗證方法仿真學(xué)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(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，不同應(yīng)用領(lǐng)域的研究對象千差萬別，仿真學(xué)科將各應(yīng)用領(lǐng)域的對象均抽象為“系統(tǒng)”，仿真學(xué)科的建模與具體應(yīng)用領(lǐng)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(nèi)容有：機(jī)理建模方法、系統(tǒng)辨識建模方法、多分辨率建模方法、面向?qū)ο蟮慕７椒?、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(wù)的建模方法等，其中機(jī)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(xì)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(nèi)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(jī)集中分布、定常時變機(jī)理建模方法離散事件系統(tǒng)建模方法面向活