浅谈计算机仿真的论文
浅谈计算机仿真的论文 浅谈计算机仿真的论文篇一 《计算机系统建模与仿真探究》 摘要：本文以“计算机系统建模与仿真”为题，对其发展现状、技术特 征、存在问题以及应对措施等进行了深入的研究和探讨。关键词：计算机系统;建模;仿真 中图分类号：
G434文献标识码：
A 引言 众所周知，计算机仿真是基于系统模型而进行的一系列操作活动。因 此，首先要针对目标对象的实际系统建立其数据模型;其次是建构仿真建模;第三 是相关程序的设计和完善;第四是进行程序的检验和校正;第五是对计算机系统仿 真模型进行预期的实验操作和资料收集;最后是对模型输出或者是前期收集到的 资料进行分析和研究。
目前，计算机系统仿真建模的基本研究方法是模型分析法，也即是通 过一系列的模型分析和模型实验对现实世界中的实际系统进行认识、控制和优化。
在当前社会环境下，面向系统的计算机仿真技术既包含了连续变量动态系统仿真 模型，同时也包含了离散事件动态系统仿真模型。
一、计算机仿真与建模概述 计算机仿真也可以称之为计算机实验或者是计算机模拟，从某种程度 上来说，它也就是建立实际系统模型的仿真模型，进而在计算机系统中对该仿真 模型进行一系列的仿真实验或者是模拟实验的过程。当前，它几乎成了人们研究 现实生活中各种复杂系统不可或缺的重要手段之一，其突出的应用效果将推动计 算机仿真技术的不断更新与广泛普及。从宏观的角度来说，现代建模与仿真技术 体系(Thetechnology system of m odernm odelingand sim ulation)，它主要是由建模 技术、建模与仿真支撑系统技术、仿真应用技术三个部分构成的。计算机环境下 任何系统的仿真都是以系统的数学建模为基础的，在特定的预设条件下进行信息 的处理，从而在系统仿真的基础上进行一系列的实验研究。二、计算机仿真过程分析 建模于形式化的任务是确定模型的边界，而它主要是依据系统分析和 研究目标来确定的，毕竟计算机系统所建立的任何一个模型都只能反映现实目标 对象系统中的某一个方面或者是其中的一个部分，也即是说，所有的计算机系统 模型都是对实际系统的有限映像。除此之外，为了使计算机模拟系统具有较高的 可信度和精确性，计算机系统建模工作者在进行具体的建模工作之前，对现实的 目标系统必须提前具备一定的先验知识以及必要的试验数据等资料，尤其是要对 系统模型进行形式化过程的处理，从而得到完整的计算机系统仿真所需要的相关 数学描述。另外，对已经完成的系统模型的可信度检验也是整个建模过程必不可 少的一个阶段或者是环节。其次，计算机系统仿真过程的第二步是仿真建模，主 要目的就是为了依据目标系统的特点以及系统仿真的具体要求来选择恰当的算 法。计算机系统仿真的第三步是相关程序的设计和完善，也即是采用计算机系统 能够识别和执行的程序对系统仿真模型进行描述，该程序还包括一系列的、复杂 的仿真实验要求。第四步是进行程序的检验和校正。第五步是对计算机系统仿真 模型进行预期的实验操作和资料收集。事实上，这一环节已经进入了实实在在的 计算机系统仿真活动，计算机操作者根据预期的系统仿真的目的对已经建立起来 的系统模型，按照预制的程序进行一系列的实验，从而得到有效的模型输出，完 成资料的收集和整理活动。最后，计算机系统仿真过程的最后一个环节是对模型 输出或者是前期收集到的资料进行分析和研究，也即是对模型数据进行系统深入 的处理，同时也要对该模型的可信度进行验证，保证最终研究结果具有较高的可 信性和实际指导价值，使现实活动在此信息导下能够顺利进行。
三、动态系统的仿真与建模研究 抽象和映射是计算机系统模型与现实对象之间最重要的关系之一，在 计算机数字技术环境下建立抽象模型是实现仿真技术的关键。目前，计算机系统 仿真建模的基本研究方法是模型分析法。针对复杂的应用系统，以系统设计为主 要目标的仿真模型的建模过程大致可以划分为提出系统抽象模型、建立结构关系 模型、性能分析、评估与综合等几个阶段。一般来说，根据计算机系统相应的状 态描述及其变化方式，仿真建模模型大致可以划分为连续变量动态系统和离散事 件动态系统两种形式。在当前社会环境下，面向系统的计算机仿真技术既包含了 连续变量动态系统仿真模型，同时也包含了离散事件动态系统仿真模型。由于离 散事件动态系统模型系统状态形成的是离散空间式的变化域，它的状态变化主要 是发生在一系列不可预知的离散式的时间点上面，因此，很难像连续变量动态系统那样建立定量变化关系的方程式，由此形成了以网络图为基础的各类流图模型 结构。
1、连续变量动态系统(CVDS)的仿真建模分析 该系统主要是指在时间驱动的作用下，促使整个系统状态处于不断变 化之中的一种特殊的物理系统。一般来说，根据特定系统中取值方式以及时间取 值域的不同，连续变量动态系统大致可以分为离散时间动态系统、连续时间动态 系统以及连续―离散时间混合的动态系统等几种不同的类型，目前应用广泛的工 程采样系统大多是使用离散时间动态系统。目前，诸多仿真与建模工程师主要是 采用差分方程模型、常/偏微分方程模型、系统动力学模型、(广义)回归模型、线 性/非线性状态空间模型、自回归模型(AR)、受控自回归滑动平均(CARM A)模型、 滑动平均模型等诸多数学模型样式来描述连续变量动态系统。另外，连续变量动 态系统的仿真模型样式很多，目前主要用于将模型转换成计算机系统可以识别并 执行的模型的方式包括离散相似法、变换操作域的方法、模型转化法、高阶系统 的简化处理方法等。
假设计算机系统输入设置为{x(t)}、输出设置为{y(t)}，那么连续时间 动态变量系统中讨论最多的是以下常系数高阶微分方程模型：
在此情况下，如果系统中包含着随机性的输入信息{ε(t)}，那么连续 时间随机CVDS系统之中的输入与输出之间关系描述常用的随机微分方程式为：
在大部分情况下都是将随机过程{ε(t)}假定为某一特定形式的独立增 量过程，目前，如下所示的一阶随机微分方程在系统工程和随机自动控制领域中 发挥着十分广泛的应用功能。
针对第一、第二种模型来说，计算机系统仿真主要是研究其相关系统 的系统响应、系统稳定性、系统速度、系统精确性以及其他过程行为的重要方式 之一，这也是目前计算机系统仿真与建模领域重点研究的内容之一，对现实社会 实践活动的发展具有极大的促进作用。
2、离散事件动态系统(DEDS)的仿真与建模研究 离散事件动态系统(DEDS)主要是指受到一系列的事件驱动，系统状 态呈现出不断的跳跃式的变化，导致计算机系统内部状态的迁移出现在各种离散 时间点之上的一种动态的系统。自八十年代以来，便有不少西方学者对离散事件动态系统的模型设计方法进行了深入研究，并形成了诸多研究成果。目前DEDS 模型的种类非常多，然而这些模型之间间隔性非常明显，缺乏必要的转换关系， 尤其是它们大都适用于某一类或者是几类问题，尚没有一个通用的适合于不同研 究对象或者是系统特征的模型表示方法。
结束语 从当前的发展现状来看，离散事件动态系统建模常常采用网络图或者 是实践图法、排队论法、随机过程描述法、形式语言与自动机法、抽象代数法等 等诸多方法。如图3所示，离散事件动态系统仿真主要是通过仿真模型的运行来 实现一系列的系统行为以及完成对系统的分析和评估的。因此，仿真模型的建立 必须与现实生活中真实系统行为具有一定的同态或者是同构关系，这是DEDS系 统仿真能够顺利进行的核心问题。
浅谈计算机仿真的论文篇二 《浅谈计算机仿真》 摘 要：据最新统计资料表明，计算机技术是当前应用技术最广泛的 技术之一，虚拟现实已成为最广泛的话题之一。研究、应用计算机仿真技术已成 为一种时尚。计算机仿真技术已从航空航天、核技术等高新技术领域向国民经济 各个领域发展，从军事、国防等部门向民用部门发展，从自然课科学领域向社会 科学领域发展，从高校、研究机构向厂矿、企业、等生产第一线发展。随着我国 两弹一星、载人航天、等高尖技术的发展，我国以进入世界上几个拥有此类技术 的国家行列，我国也有望成为世界上仿真技术大国。因此，宣传、普及计算机仿 真技术是非常必要的。
关键词：关键词：计算机技术 虚拟现实 计算机仿真技术 一、计算机仿真发展历史 仿真模拟方法可以追溯到1773年，法国科学家用仿真模拟的方法做物 理实验，然而，第一个用这种方法做随机试验的人也许是美国统计学家E.L De forest，那是在1876年。比较早而且著名的蒙特卡罗方法使用者是W.S.Gosseet。
他在1908年以”Student”为笔名发表论文时，使用了蒙特卡罗方法来证明他的t分步法;尽管蒙特卡罗法起源于1876年，但是直到约75年后，它才命名为蒙特卡罗 法。其原因是直到数字计算机出现以前，这种方法在许多重要问题上不能运用。
从1946年到1952年数字计算机在一些科研机构得到发展。
与今天的计算机相比，早期的计算机预算速度慢且不能存储任何东西。
现在可并行计算机已成主流。自计算机诞生以来，性能的提高，几乎是每四五年 提高100倍，每十年提高1万倍的速度持续发展着。
二、仿真的定义和分类 1.仿真定义 计算机仿真技术是以数学理论、相似原理、信息技术、系统技术及其 应用领域有关的专业技术为基础，以计算机和各种物理效应设备为工具，利用系 统模型对实际的或设想的系统进行试验研究的一门综合性技术。
仿真是在数字计算机上进行实验的数字化技术，它包括数字与逻辑模 型的某些模式，这些模型描述某一事件和经济系统，在若干周期内的特征。
系统仿真是建立在控制理论、相似理论、信息处理技术和计算技术等 理论基础之上的，以计算机和其它专用物理效应设备为工具，利用系统模型对真 实或假想的系统进行试验，并借助于专家经验知识、统计数据和信息资料对实验 结果进行分析研究，进而作出决策的一门综合性的和试验性的学科。
三、需求牵引、技术推动 相互推动 计算机技术作为一个独立的研究领域已有多年的历史，计算机仿真技 术随着计算机科学技术的飞速发展，除了本身日趋成熟，并且或得了广泛运用外， 目前正面临挑战。
“需求牵引、技术推动“是促使计算机仿真技术在近年内去得飞速发展 的重要。计算机仿真的形成是当代科学技术飞速发展的结果。
计算机仿真技术首先可以以高效地处理科学数据和解释科学数据。其 次，计算机仿真技术丰富了信息交流手段。计算机仿真技术的形成推动工业发展、提高工业竞争能力的需要。
四、仿真软件 仿真软件的应用和定义 仿真建模软件系统，是为科研人员进行仿真实验提供支持的系统。如 果在计算机上进行仿真实验必做一场军事演习，那么科研人员就是这场军事演习 的指挥官，仿真建模系统则为这场演习提供场地和手段。他能为指挥官加工信息、 预计结果和进行辅助决策。其用途非常广泛，经济价值极高。仿真软件是一项面 向仿真用途的专用软件，他的特点是面向用户、面向问题。仿真软件一般是由模 型和描述语言、翻译程序、使用程序、算法库、函数库、模型库、运行控制程序 等组成。应具有建模、运行控制、结果处理以及相关的数据库等组成。
五、计算机仿真的基本理论 计算机仿真是由系统工程、现代数学方法和计算机技术相结合的新型 学科。
计算机仿真是一种科学方法，科学研究通常有三种途径：理论推导、 科学实验和仿真模拟。
计算机与数学学科的相互作用促进了进算计技术的发展。在本质上数 学是计算机的灵魂。
在计算机仿真技术中引入人工智能技术，能够优化系统，做到有优化 机制自动修改系统参数，并启动仿真模块，最终获得最优解，但在离散事件系统 仿真重这种机制还处于研究阶段。
新技术的研究开发、利用，大大提高计算机的仿真软件的功能与性能， 解决计算机仿真系统开发的软件瓶颈问题。随着以智能化、集成化、自动化、并 行化、开放化以及自然化、为标志的计算机仿真软件新技术的深入研究、开发、 利用，不仅是仿真软件的功能与性能迅速提高，而且有可能从根本上解决仿真软 件生产率低下的问题。结合软件工程实践，探讨软件理论，有可能从理论弄清楚 软件开发的复杂度，进而采取有效的测试进行控制，从理论与实践两方面解决计 算机仿真系统开发的软件瓶颈问题。六、计算机仿真技术的支撑技术 计算机仿真技术的支撑技术主要有分布式计算机仿真技术、协同式计 算机仿真技术、沉浸式计算机仿真技术、基于网络的环境计算机仿真技术。
计算机仿真技术分布式，既是由于数据分布的需要，也是应用分布式 计算环境进行并行计算，以达到实时显示目的的重要手段，分布式计算平台有互 联网的异构机组成，包括高性能的SMP和DSM多处理器、工作站/PC机机群系统。
来自不同地区、不同学科的学者过去式通过出差或开会等方式进行交 流的，现在，随着高速网络投入使用，采用多媒体技术支持下是、的CSCW技术 可以达到快捷、高效协同工作的目的。
计算机仿真技术采用传统上为虚拟环境所装用的投影式显示设备，标 志着这两个研究方向融合的发展趋势。由于沉浸式显示设备能使用户获得临场感， 更有利于用户获得对数据的直观感受，有助于结果的分析。
七、仿真系统的作用和意义 随着军事和科学技术的迅猛发展，仿真已成各种复杂系统研制工作的 一种比不可少的手段。尤其是在航空航天领域，仿真即使已是飞行器和卫星运载 工具研制必不可少的手段。在研制、坚定、和定形全过程必须全面的应用先进的 仿真技术。否则，任何新型的、先进的飞行器和运载工具的研制都将是不可能的。
计算机仿真技术在军事的应用是很广泛的，如运用交战模型进行的计 算机仿真，新型武器装备发展过程中的仿真、部队作战训练方面的仿真、高层论 证和规划计划中的仿真、军事作战理论和学术研究中的仿真、作战指挥和战争计 划中的仿真，以及战后后勤保障的仿真等。