一、引言

　　“仿真”一词译自英文Simulation[1]，另一个曾用的译名是“模拟”。1961年G．W．Morgenthler[1]首次对仿真一词作了技术性的解释，认为“仿真”是指在实际系统尚不存在的情况下，对系统或活动本质的复现。而计算机仿真(Computer Simulation)[2]又称计算机模拟(Computer Analogy)[3]或计算机实验。文章来源于《中国传动网》


　　所谓计算机仿真[4]是指在实体尚不存在、或者不易在实体上进行实验的情况下，先通过对考察对象进行建模，用数学方程式表达出其物理特性，然后编制计算机程序，并通过计算机运算出考察对象在系统参数以及内外环境条件改变的情况下，其主要参数如何变化，从而达到全面了解和掌握考察对象特性的目的。文章来源于《中国传动网》


　　计算机仿真技术是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。近年来，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，计算机仿真技术已发展成一门新的学科。信息处理技术的突飞猛进，更使得仿真技术得到迅速发展。

　　二、计算机仿真的特点

　　1、模型参数任意调整

　　模型参数可根据要求通过计算机程序随时进行调整，修改或补充，使人们能够掌握各种可能的仿真结果，为进一步完善研究方案提供了极大的方便。文章来源于《中国传动网》

　　2、系统模型快速求解

　　借助于先进的计算机系统，人们在较短时间内就能知道仿真运算的结果(数据或图像)，从而为人们的实践活动提供强有力的指导。这是通常的数学模型方法所无法实现的。

　　3、运算结果准确可靠

　　只要系统模型、仿真模型和仿真程序是科学合理的，那么计算机的运算结果一定准确无误(除非机器有故障)。因此，人们可毫无顾虑地应用计算机仿真的结果。文章来源于《中国传动网》

　　4、实物仿真形象直观

　　把仿真模型、计算机系统和物理模型及实物联结在一起的实物仿真(有些还同时是实时仿真)，形象十分直观，状态也很逼真。因而在一些工程技术领域如宇宙航行、核电站控制等发挥了独特的作用。

　　三、计算机仿真的步骤

　　我们要对一个系统或对象实施计算机仿真，首先必须把握对象的基本特征，抓住主要的因素、引入必要的参量、提出合理的假设、进行科学的抽象、分析各参量间的相互关系、选择恰当的数学工具，然后在此基础上建立相应的数学模型。文章来源于《中国传动网》

1、建模

　　建模就是建立一个特定对象的有限边界的数学模型，是进行系统仿真的第一步，也是十分重要的一步。建模首先要考虑可用的信息源有以下四类：
　　(1)对于特定对象进行仿真研究所预定的目标和边界；
　　(2)先验知识，包括已被验证的定理、定律、理论和模型；
　　(3)数据，通过对系统的观测而获得的数据；
　　(4)特定领域专家的经验。

　　对于不同的系统，其信息源的水平是不一致的，物理系统的先验知识比较成熟、丰富，数据的获取可以通过实验方法得到，其信息源的质量和可信度高。而对于生物、社会、生态环境等复杂系统，它们的先验知识不成熟，无法对系统进行实验，数据的质量和可信度低，这类系统常被称为病态系统。针对信息源的不同水平，发展了不同的建模方法[5]。

　　(1)演绎法：主要是运用系统先验知识，通过数学的逻辑演绎来建模，常用于物理系统、工程系统的建模。

　　(2)归纳法：主要从观测系统变量和数据出发，经过对观测数据的处理、统计归纳，推导出与系统行为相一致的模型。常用于内部结构不清楚的系统，即常说的黑箱系统的建模。

　　(3)综合集成法：强调对一切可用信息源的利用和集成。包括先验知识、观测数据和专家经验。定性和定量的，形式化和非形式化的，理论和经验的，精确和模糊的，都通过计算机进行集成和处理加以利用。综合集成法主要用于具有病态特征的复杂系统。由于人类对于复杂系统的认识不可能一次完成，综合集成法强调建模是一个过程，是一个持续无止境的活动的集合。建模结果只能产生一个认识阶段上的相对模型，而不能产生终极模型。

　　建模活动的结果，存在一个模型的可置信度问题，需要研究对所建模型的校核、验证和确认。这方面的技术称为VV&A(Verification，Validation and Accreditation)[6]技术。3．2 模型的程序化[7]

　　模型的程序化包括两个方面的内容，即设计仿真算法及编制仿真程序。传统的模型程序化活动是一个十分繁琐和复杂的工作。由于大量算法的研究成果及软件技术的进步，目前对于某些特定领域，已能提供面向对象、可交互操作、具有自动编程能力和算法库的商品化产品。如：