现代仿真技术的发展

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国内外军用仿真技术发展现状概述

国内外军用仿真技术发展现状概述

国内外军用仿真技术发展现状概述一、概述仿真技术是以相似原理、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种综合性技术。

它综合集成了计算机、网络技术、图形图像技术、多媒体、软件工程、信息处理、自动控制等多个高新技术领域的知识。

随着仿真技术在科技进步和社会发展中的作用愈来愈显重要,特别是军事科学,随着高、精尖武器系统的研制和发展,对军用仿真技术的应用和研究提出了更高的要求。

世界各军事强国竟相在新一代武器系统的研制过程中不断完善仿真方法,改进仿真手段,以提高研制工作的综合效益。

军用仿真技术在武器系统战技指标论证、方案选择、研制、试验、鉴定、改进提高以及部队维护保养和训练中的应用,已得到研制方和使用部队的承认和重视。

它对提高新一代武器系统综合性能,减少系统实物试验次数、缩短研制周期,节省研制经费,提高维护水平,延长寿命周期,强化部队训练等方面都可大有作为。

二、国内外军用仿真技术发展现状1.国外军用仿真技术发展现状态美国国防部高度重视仿真技术的发展,近十多年来,美国一直将建模与仿真列为重要的国防关键技术。

1992年公布了国防建模与仿真倡议,并成立了国防建模与仿真办公室,负责倡议的实施:1992年7月美国防部公布了国防科学技术战略,综合仿真环境被列为保持美国军事优势的七大推动技术之一;1995年10月,美国防部公布了建模与仿真主计划,提出了美国防部建模与仿真的六个主目标;1997年度的美国国防技术领域计划,将建模与仿真列为有助于能极大提高军事能力的四大支柱(战备、现代化、部队结构、持续能力)的一项重要技术,并计划从1996年至2001年投资5.4亿美元、年均投资0.9亿美元。

同时美国国防科学局(Defense Science Board)认为建立集成的综合仿真环境和仿真系统,必须解决五个层次的使能技术,(enabling technologies )(即应能解决实现的技术)第一层次基础技术。

整车NVH仿真模拟技术研究

整车NVH仿真模拟技术研究

整车NVH仿真模拟技术研究一、概述整车NVH仿真模拟技术是现代汽车工业中的重要技术之一,主要应用于汽车产品及零部件的设计和开发过程中对NVH噪声、振动与传动性能进行预测与评估,以达到提高汽车产品品质、降低开发成本和提升市场竞争力的目的。

本文将从整车NVH仿真模拟技术原理、应用、发展现状及趋势等方面进行介绍和分析。

二、整车NVH仿真模拟技术原理整车NVH仿真模拟技术主要是运用有限元、边界元、传递矩阵等多种方法,对汽车车身、发动机、底盘及其它空气和机械噪声源进行建模和仿真计算,并结合试验验证和优化,对整车NVH性能进行分析和评估。

1.有限元方法(FEA)有限元方法是将一个复杂的大系统分解成若干个较小的、简单的子系统,并且进行离散化,计算每个子系统的特性参数。

然后,通过组合论把每个子系统重新组成一个大系统,并分析其总体特性,从而解决全局问题的一种数值计算方法。

在整车NVH仿真模拟中,有限元方法主要用于车身和底盘的NVH分析和评估。

2.边界元方法(BEA)边界元方法通常将待求解的问题的边界与周围环境联系起来,将问题转化为一些与边界相关的算法。

实际上深入发掘了边界的信息,用边界而非内部的信息表示问题,从而使计算得到简化。

在整车NVH仿真模拟中,主要应用于板件和空气噪声的分析和评估。

3.传递矩阵方法(TMM)传递矩阵方法是以系统的输入、输出特性和传递函数为基础,分析系统内外噪声发生、传输和反射的技术方法。

它能有针对性地对汽车的空气、机械、液体等噪声进行分析和评估,可以了解噪声对车辆各个部位的影响和损伤,为NVH优化提供科学依据。

三、整车NVH仿真模拟技术应用整车NVH仿真模拟技术在汽车行业中应用广泛,主要集中在以下方面:1.车身和底盘NVH分析评估车身和底盘是汽车的基本构成部分,而其NVH性能是影响乘坐舒适性的最重要因素之一。

通过整车NVH仿真模拟技术,汽车设计师可以更加直观地了解不同材质、结构、加工工艺等因素对NVH性能的影响,从而对设计方案进行优化,提高整车NVH性能。

现代建模和仿真技术的应用及发展

现代建模和仿真技术的应用及发展

现代建模和仿真技术的应用及发展随着科学技术的不断发展,现代建模和仿真技术在各个领域得到了广泛的应用,从工业制造到医疗保健,从城市规划到人机交互,都能够看到其重要性和必要性。

本文将重点探讨现代建模和仿真技术的应用及其发展前景。

建模和仿真技术可以被定义为对一个现实系统的特性进行数学建模、仿真、分析和优化的过程。

这种技术的应用可以使工程师、设计师和决策者能够更加全面地了解和优化系统的性能,及时发现并解决问题,减少成本,提高效率。

首先,现代建模和仿真技术在工业制造领域得到了广泛的应用。

通过建模和仿真技术,工程师可以在设计阶段就模拟出不同的生产流程、操作参数和原材料,从而能够提前发现潜在的问题并进行优化。

例如,在汽车制造业中,可以利用建模和仿真技术模拟和优化制造过程中的各个环节,从而提高生产效率,降低成本,并使产品更加可靠。

其次,在医疗保健领域,现代建模和仿真技术的应用也非常重要。

通过建模和仿真技术,医生和研究人员可以对疾病的发展过程进行建模和仿真,进而提前预测病情的发展趋势,为医疗决策提供科学依据。

此外,建模和仿真技术还可以用于手术模拟和操作培训,使医生和护士能够在模拟环境中进行实践操作,提高手术成功率并减少手术风险。

在城市规划领域,现代建模和仿真技术也发挥着重要的作用。

通过建模和仿真技术,城市规划师可以模拟和评估各种城市规划方案的效果,包括交通流量、空气污染和能源消耗等。

这使规划师能够更好地了解城市系统的运作方式,并对规划方案进行相应的优化调整,以实现可持续发展和提高居民生活质量。

此外,在人机交互领域,现代建模和仿真技术的应用也非常广泛。

通过建模和仿真技术,可以模拟和评估人机交互系统的用户体验,从而改善用户界面设计和用户交互方式。

例如,在游戏开发中,可以使用建模和仿真技术来模拟和优化游戏的物理引擎和人物动作,提供更加逼真和流畅的游戏体验。

综上所述,现代建模和仿真技术在各个领域的应用非常广泛,包括工业制造、医疗保健、城市规划和人机交互等。

浅谈仿真现状和发展

浅谈仿真现状和发展

浅谈系统仿真的现状和发展一、系统仿真技术发展的现状工程系统仿真作为虚拟设计技术的一部份,与控制仿真、视景仿真、结构和流体计算仿真、多物理场以及虚拟布置和装配维修等技术一起,在贯通产品的设计、创造和运行维护改进乃至退役的全寿命周期技术活动中,发挥着重要的作用,同时也在满足越来越高和越来越复杂的要求。

因此,工程系统仿真技术也就迅速地发展到了协同仿真阶段。

其主要特征表现为:1、控制器和被控对象的联合仿真: MATLAB+AMESIM,可以覆盖整个自动控制系统的全部要求。

2、被控对象的多学科、跨专业的联合仿真: AMESIM+机构动力学+CFD+THERMAL+电磁分析3、实时仿真技术实时仿真技术是由仿真软件与仿真机等半实物仿真系统联合实现的,通过物理系统的实时模型来测试成型或者硬件控制器。

4、集成进设计平台现代研发创造单位,特别是设计研发和创造一体化的大型单位,引进PDM/PLM 系统已经成为信息化建设的潮流。

在复杂的数据管理流程中,系统仿真作为 CAE 工作的一部份,被要求嵌入流程,与上下游工具配合。

5、超越仿真技术本身工程师不必是精通数值算法和仿真技术的专家,而只需要关注自己的专业对象,其他大量的模型建立、算法选择和数据先后处理等工作都交给软件自动完成。

这一技术特点极大地提高了仿真的效率,降低了系统仿真技术的应用门坎,避免了因为不了解算法造成的仿真失败。

6、构建虚拟产品在通过建立虚拟产品进行开辟和优化过程中,关注以各种特征值为代表的系统性能,实现多方案的快速比较。

二、系统仿真技术的发展趋势1、屏弃单专业的仿真单一专业仿真将退出系统设计的领域,专注于单一专业技术的深入发展。

作为总体优化的系统级设计分析工具,必要条件之一是跨专业多学科协同仿真。

2、尾随计算技术的发展随着计算技术在软硬件方面的发展,大型工程软件系统开始有减少模型的简化、减少模型解藕的趋势,力争从模型和算法上保证仿真的准确性。

更强更优化的算法,配合专业的库,将提供大型工程对象的系统整体仿真的可能性。

现代化工仿真技术的发展与应用

现代化工仿真技术的发展与应用
ma t e r i a l r e s o u r c e s a n d f i n a n c i a l r e s o u r c e s . Ho we v e r , mo d e r n s i mu l a t i o n t e c h n o l o g y i s u s e d t o




2 0 1 5 年第 3 4卷增 刊 1
C HE MI C AL I ND US T RY AND E N GI NE E R I N G i 综述 与专论 i
‘ 气
现 代 化 工 仿 真 技 术 的发 展 与 应 用
覃 亮 ,邓德茹 ,王 聪敏 , 陈立广 ,郭 宁,冯 文强
( 防 化研 究 院 ,北 京 1 0 2 2 0 5 )
摘 要 :化 工生产过程普遍存在 间歇过程 多、 自动化程度低 、工艺 复杂、条件 苛刻 、危 险性 高等 特点 。传 统的过 程研 究及 开发手段风 险大、周期长 ,需要消耗 大量的人 力、物力 、财 力。而利 用现代 仿真技 术建立一套 虚拟 生
wo r k i n g c o n d i t i o n a n d r e a c t i o n p h e n o me n o n o f r e l a t e d e q u i p me n t i n r e a l t i me ;p o i n t o f f a i l u r e c a n
( R e s e a r c h I n s t i t u t e o f C h e mi c a l De f e n s e ,B e i j i n g 1 0 2 2 0 5 ,C h i n a )

虚拟现实技术现状及发展趋势

虚拟现实技术现状及发展趋势

虚拟现实技术现状及发展趋势虚拟现实技术是一门新兴边缘的技术,研究内容涉及多个领域,应用十分广泛,被公认为是21世纪重要的发展学科以及影响人们生活的重要技术之一。

从虚拟现实的概念出发,对虚拟现实技术的国内外研究现状进行了充分论述,并展望了虚拟现实的发展趋势。

一、虚拟现实技术简介虚拟现实(Virtual Reality,简称VR),又译为灵境技术,从应用上看它是一种综合计算机图形技术、多媒体技术、人机交互技术、网络技术、立体显示技术及仿真技术等多种科学技术综合发展起来的计算机领域的最新技术,也是力学、数学、光学、机构运动学等各种学科的综合应用。

这种计算机领域最新技术的特点在于以模仿的方式为用户创造一种虚拟的环境,通过视、听、触等感知行为使得用户产生一种沉浸于虚拟环境的感觉并与虚拟环境相互作用从而引起虚拟环境的实时变化。

二、虚拟现实发展现状计算机的发展提供了一种计算工具和分析工具,并因此导致了许多解决问题的新方法的产生。

虚拟现实技术的产生与发展也同样如此,概括的国内外虚拟现实技术,它主要涉及到三个研究领域:通过计算图形方式建立实时的三维视觉效果;建立对虚拟世界的观察界面;使用虚拟现实技术加强诸如科学计算技术等方面的应用。

1国外虚拟现实发展现状1.1 VR技术在美国的研究现状美国是虚拟现实技术研究的发源地,目前大部分研究机构都在美国。

NASA Ames实验室一直是许多VRT思想的发源地.早在1981年,他们就开始研究空间信息显示,1984年开始了虚拟视觉环境显示项目,后来还开发了虚拟界面环境工作站。

目前,Ames实验室正在致力于一个叫“虚拟行星探索”的试验计划。

这一项目能使“虚拟探索者”利用虚拟环境来考察遥远的行星。

波音公司的波音777运输机采用全无纸化设计,利用所开发的虚拟现实系统将虚拟环境叠加于真实环境之上,把虚拟的模板显示在正在加工的工件上,工人根据此模板控制待加工尺寸,从而简化加工过程。

1.2 VR技术在欧洲的研究现状在欧洲,英国的Bristol公司开发的软件系统DVS是一个领先于某些标准操作系统环境。

仿真软件十年回顾和展望(整理版)

仿真软件⼗年回顾和展望(整理版)站在2019年的下半年,对仿真⾏业过去的⼗年做⼀个回顾,同时希望能从中找出⼀些线索和趋势,指引未来⼗年的发展。

公司收购最能反映技术发展趋势,我们按照被收购公司类型,回顾⼀下过去⼗年,仿真领域⽐较⼤的并购事件。

⼀.综合解决⽅案西门⼦于2012年11⽉12⽇宣布以6.8亿欧元收购了⽐利时软件公司LMS International。

LMS公司是汽车、航空航天和其它先进制造业界公司的⼯程创新合作伙伴。

LMS公司可以帮助⽤户将更好的产品更快地投⼊市场,并将卓越的技术和效率转化为其战略竞争优势。

⼆.流体1.2011年,Altair宣布成功收购ACUSIM Software, Inc. (ACUSIM). ACUSIM软件公司成⽴于1992年,总部位于美国加利福尼亚州的⼭景城(Mountain View)。

ACUSIM是领先的强⼤的可拓展性及⾼精度的计算流体⼒学(CFD)求解器解决⽅案领域的开发者。

2. 2016年,西门⼦与CD-adapco公司达成股份购买协议,以9.7亿美元的价格收购CD-adapco。

CD-adapco是⼀家全球的⼯程仿真软件公司,提供的软件解决⽅案涵盖⼴泛的⼯程学科,包括流体⼒学(CFD)、固体⼒学(CSM)、热传递、粒⼦动⼒学、反应物质流、电化学、声学和流变学等。

3. 2016年,达索系统收购Next Limit Dynamics公司,Next Limit Dynamics是全球⾼度动态流体场仿真领域的领导者,其2015年营收约为160万欧元。

其解决⽅案适⽤于航空航天与国防、交通运输与汽车、⾼科技、能源等⾏业。

Next Limit Dynamics旗舰产品为使⽤格⼦玻尔兹曼的xflow。

4. 2017年9⽉28⽇,达索系统宣布,与产品⼯程仿真软件全球创新企业Exa公司(Exa Corporation)(纳斯达克:EXA)签署明确的合并协议,达索系统将正式收购位于马萨诸塞州柏林顿的Exa公司。

基于人工智能的智能仿真技术研究

基于人工智能的智能仿真技术研究现代科技的飞速发展使得人工智能技术逐渐成为各行各业的热门话题,而基于人工智能的智能仿真技术更是备受关注。

智能仿真技术是指利用人工智能算法和技术,对真实世界进行模拟和复制的过程。

它不仅可以提供一种以更低成本、更短周期进行仿真验证的方法,还可以为不同领域提供更多的可能性和创新。

本文将围绕基于人工智能的智能仿真技术展开深入研究,探讨其在各个领域中的应用及未来发展趋势。

1. 智能仿真技术的基本概念智能仿真技术是一种结合了人工智能和仿真技术的新型技术,其核心在于通过模拟和复制真实世界的各种场景和情况,以实现对真实世界的理解和预测。

人工智能算法作为其基础,可以帮助系统模拟各种情况下的智能决策和行为,从而达到更好的仿真效果。

智能仿真技术在各个领域中都有着广泛的应用,如交通仿真、医疗仿真、军事仿真等。

2. 基于人工智能的智能仿真技术在交通领域的应用交通领域是智能仿真技术应用最为广泛的一个领域之一。

利用人工智能算法和技术,可以对各种交通情况进行模拟和预测,从而帮助交通管理者做出更好的决策。

比如在智能交通系统中,智能仿真技术可以模拟各种交通场景下的车辆行为和路况变化,为交通管理提供科学依据。

3. 基于人工智能的智能仿真技术在医疗领域的应用医疗领域是另一个智能仿真技术应用广泛的领域。

通过结合人工智能算法和医学知识,可以对患者的病情进行模拟和预测,为医生提供更准确的诊断和治疗方案。

智能仿真技术可以帮助医生模拟各种疾病的发展过程和治疗效果,提高医疗决策的科学性和准确性。

4. 基于人工智能的智能仿真技术在军事领域的应用军事领域也是智能仿真技术得到广泛应用的领域之一。

利用人工智能算法和技术,可以对各种军事行动和战斗情况进行模拟和预测,为军事指挥官提供更好的决策支持。

智能仿真技术可以模拟各种战争环境下的战术行为和作战效果,帮助军方制定更科学的作战计划和战略布局。

5. 基于人工智能的智能仿真技术的发展趋势随着人工智能技术的不断发展和普及,基于人工智能的智能仿真技术也在不断完善和创新。

建模与仿真技术的发展和应用

周期短,成本低,质量好等一系列优点,被广泛应用于机械制造行业,其前景广阔。 为落实科学发展观,加快我国由制造大国向制造强国的转型,我刊特约我国著名仿真技术专家、北京航空
航天大学王行仁教授、博士生导师撰写一篇“系统仿真技术”专题稿件并刊登在本期“综述与展望”栏目上,旨在 促进该技术在机械制造行业的应用与发展。希望机械行业的广大科技工作者,以本刊为平台,积极开展仿真技 术的研究、应用及其学术交流,为“十一五”圆满完成和“十二五”开好局而共同努力。
写成文档。 如上所述,仿真是建立模型在计算机上运行,但这属
于数学仿真,随着技术的发展,许多应用领域建立仿真系 统时除了模型外还要求将实物和人员包含在仿真回路中。
在工程应用中仿真系统可分为以下几类: 1)数学仿真(mathematical simulation)——用数学模型 描述客观事物,根据数学模型编成程序在计算机上运行。 2)硬件在回路仿真(hardware—in the loop simula- tion)——又称为半实物仿真。除了用数学模型描述客观 事物外,还将部分实物硬件接入仿真系统,使仿真系统更 逼近真实系统。例如飞机飞行控制仿真系统,除了飞行动 力学、发动机动态特性等数学模型在计算机上运行外,还 将飞行控制系统实物(传感器,控制计算机,或执行机构) 接入飞行仿真系统。 3)软件在回路仿真(software in the loop simulao fion)——随着计算机技术的发展与应用,许多设备和系 统采用数字化技术,含有大量应用软件,为了检验、考核应 用软件的正确性和可行性,通过仿真来检查和试验应用软 件是重要的技术途径。软件在回路仿真系统除了用数学 模型描述客观事物外,还将数字设备的软件接入仿真系 统。例如飞机飞行仿真系统,除了飞行动力学、发动机动 态特性等数学模型外,还将飞行控制软件、导航软件、飞行 管理软件等接人飞行仿真系统。 4)人在回路仿真(mall in the loop simulation)——除 了用数学模型描述客观事物外,人员(操作人员,指挥人 员,决策人员)作为一个环节参与仿真系统回路中。例如 在地面训练飞行员驾驶飞机飞行的飞行模拟器是一个典 型的人在回路仿真系统,通过飞行模拟器可以训练起飞、 着陆、航线飞行、穿云飞行等。 在军事领域,建模仿真技术应用突显重要,主要应用 于分析、采办、训练。现代战争的作战训练很难完全靠实 战演练,费用高、风险大,通过建模仿真技术构建大规模的

模拟仿真技术的发展方向与趋势探讨

模拟仿真技术的发展方向与趋势探讨随着现代科技的不断发展,模拟仿真技术在各个领域中的应用也越来越广泛。

从传统的航空、汽车、船舶等领域到新兴的虚拟现实、游戏等领域,模拟仿真技术已经成为了科技进步和发展的重要推动力。

本文将从技术发展趋势和应用场景两个方面探讨模拟仿真技术的未来发展方向和趋势。

一、技术发展趋势1、多学科交叉融合传统的模拟仿真技术主要是单一学科的应用,比如航空工程、汽车工程等领域,然而在科技的不断发展下,新的多领域的交叉融合成为了未来的主要方向。

比如,将虚拟现实技术与医学相结合,可以创造出更为真实的医疗仿真环境,帮助医护人员提升技术水平;将机器人技术与模拟仿真相结合,可以创造出更为智能的机器人,提高机器人在生产、服务等领域的表现。

2、深度学习当前,在模拟仿真技术领域存在的一个问题就是传统的仿真模型往往只能模拟出单纯的物理运动,无法模拟出复杂的人类行为和环境的交互,深度学习技术可以有效地解决这个问题。

比如使用神经网络模型对复杂的环境与人类行为进行学习,可以让模拟仿真更为真实,能够更准确地预测人类行为和环境变化。

3、虚拟现实技术虚拟现实技术可以让用户身临其境地进行体验,与传统的模拟仿真相比,虚拟现实技术可以让用户对环境进行更加真实和详细的感知。

比如在车辆驾驶方面,虚拟现实技术可以帮助驾驶者更真实地感受到驾驶过程中的各种变化和风险,提高驾驶者的安全意识和技术水平。

4、云计算技术云计算技术可以将计算能力和存储空间进行虚拟化,将其作为一种服务提供给用户,可以在不同地点的用户之间共享数据、信息、模型等内容。

对于模拟仿真技术而言,云计算技术可以提升模拟仿真的运行速度和计算能力,同时还能够实现多人共享一个模拟环境,让多个用户同时进行互动。

二、应用场景1、证券市场在金融领域,随着股票、期货等交易规模快速扩大,模拟仿真技术在证券市场的应用变得越来越重要。

比如通过模拟仿真技术可以模拟出股票价格的变化趋势,帮助投资者找到最优策略和风险控制的方法,提高交易效率。

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现代仿真技术的新发展摘自:计算机世界仿真技术是以相似原理、系统技术、信息技术以及仿真应用领域的有关专业技术为基础,以计算机系统、与应用有关的物理效应设备及仿真器为工具,利用模型对系统(已有的或设想的)进行研究的一门多学科的综合性的技术。

仿真本质上是一种知识处理的过程,典型的系统仿真过程包括系统模型建立、仿真模型建立、仿真程序设计、仿真试验和数据分析处理等,它涉及多学科多领域的知识与经验。

随着现代信息技术的高速发展以及军用和民用领域对仿真技术的迫切需求,仿真技术也得到了飞速的发展。

仿真技术是模型(物理的、数学的或非数学的)的建立、验证和试验运行技术。

现代仿真技术的特点可归纳为以下几点:(1) 仿真技术是一门通用的支撑性技术。

在决策者们面对一些重大的、棘手的问题时,能以其他方法无法替代的特殊功能,为其提供关键性的见解和创新的观点。

(2) 仿真技术学科的发展具有相对的独立性,同时又与光、机、电、声,特别是信息等众多专业技术领域的发展互为促进。

因此,仿真技术具有学科面广、综合性强、应用领域宽、无破坏性、可多次重复、安全、经济、可控、不受气候条件和场地空间的限制等独特优点,这是其他技术无法比拟的。

(3) 仿真技术的发展与应用紧密相关。

应用需求是推动仿真技术发展的原动力,仿真技术应用效益不但与其技术水平的高低有关,还与应用领域的发展密切相关。

大量实例表明,仿真技术的有效应用必须依托于先进的仿真系统,只有服务于应用的仿真系统向前发展了,才能带动仿真技术的发展。

因此,必须处理好应用需求牵引、系统带技术、技术促系统、系统服务于应用的辩证关系。

(4) 仿真技术应用正向“全系统”、“系统全生命周期”、“系统全方位管理”发展。

这些都基于仿真技术的发展。

仿真技术可以有多种分类方法。

按模型的类型,可分为连续系统仿真、离散系统仿真、连续/离散(事件)混合系统仿真和定性系统仿真;按仿真的实现方法和手段,可分为物理仿真、计算机仿真、硬件在回路中的仿真(半实物仿真)和人在回路中的仿真;根据人和设备的真实程度,可分为实况仿真、虚拟仿真和构造仿真。

现代仿真技术1.建模与仿真方法学模型的建立是要确定模型的结构和参数,一般有三种途径:(1) 对内部结构和特性清楚的系统,利用已知的一些基本定律,经过分析和演绎推导出系统模型;(2) 对那些内部结构和特性不清楚的系统,可假设模型并通过试验验证和修正建立模型,也可以用辨识的方法建立模型;(3) 对于内部结构和特性有部分了解,但又不甚了解的,则采用以上两种方法相结合的方式。

随着仿真应用范围的不断拓宽,近年来,系统建模理论与方法的研究范围逐渐从定量系统向定性系统拓宽,其中典型的定性系统建模方法有Kuiper 法以及各类基于模糊理论的方法等。

此外,在离散事件系统及各类并发分布系统的建模方法中,Petri 网及Bond图方法及其应用也有较快的发展。

从建模的方法学来看,除了典型的机理建模及系统辨识方法外,近年来正积极发展模糊优化法、人工智能辅助建模方法学及混合模式(multi-paradigm)的建模方法学等。

VV&A(verification,validation and accreditation)技术,即系统模型的校核、仿真模型的验证以及仿真结果的认可技术,已成为复杂系统建模与仿真技术中的重要课题,尤其受到军事部门的高度重视,并正从局部的、分散的研究向实用化、自动化、规范化与集成化的VV&A系统发展。

2.仿真算法仿真算法是将系统模型转换成仿真模型的一类算法,经历了从串行算法到并行算法的发展过程。

目前,连续系统与离散事件系统的非实时串行算法已相当完善,其成果包括处理线性、非线性、刚性、间断右函数等连续系统算法,各类分布参数系统算法,各种随机统计算法及基于系统分割、方法分割和时间分割的部分并行算法。

当前研究的重点是实时连续系统算法、各类系统的并行算法及定性系统算法,其中并行系统算法的效率将是并行仿真计算机发展中的关键课题。

3.仿真软件仿真研究的许多活动都是通过仿真软件来实现的,仿真软件是一类面向仿真用途的专用软件,它的特点是面向问题、面向用户。

近40年来,仿真软件充分吸收了仿真方法学、计算机、网络、图形/图像、多媒体、软件工程、自动控制、人工智能等技术所取得的新成果,从而得到了很大的发展。

自1955年第一个仿真软件问世以来,按照新技术出现的时间顺序,可将仿真软件的发展分为六个阶段,即通用程序设计语言、仿真程序包及初级仿真语言、完善的商品化的高级仿真语言、一体化(局部智能化)建模与仿真环境、智能化建模与仿真环境以及支持分布交互仿真的综合仿真环境。

未来的仿真软件将在以下几个方面得到进一步的发展:采用新的建模仿真方法学、人工智能等新技术改善建模仿真功能;增强对建模仿真全生命周期活动的支持功能;基于标准及基于软总线的开放的体系结构;注重面向专业领域、面向用户,扩大应用领域;支持复杂系统虚拟样机的开发;开发及完善支持分布仿真工程的支撑框架。

4.仿真计算机/仿真器近10年来,由于RISC技术及并行计算机技术的飞速发展,装配有面向问题仿真软件的通用高性能微机、工作站及并行机已成为仿真机的主流。

目前,超大规模的并行计算机、工作站以及高性能微机的运算速度已有很大提高。

基于高速、宽带、异步、多媒体网络通信及分布计算技术的发展,使分布计算环境成为仿真计算机平台的重要发展方向。

高性能仿真计算机研究的主要课题包括处理机技术与节点结构、并行程序设计模型与并行化编译器、支持自动并行化的新的框架与概念等。

5.虚拟现实技术虚拟现实(virtual reality)技术是现代仿真技术的一个重要研究领域,其核心是建模与仿真,通过建立模型,对人、物、环境及其相互关系进行本质的描述,并在计算机上实现,从根本上改变了人与计算机的关系。

飞行器模拟、虚拟战场、虚拟样机、虚拟制造等都是虚拟现实技术的典型应用。

虚拟现实技术是在综合仿真技术、计算机图形技术、传感技术、显示技术等多种学科技术的基础之上发展起来的,它以仿真的方式使人置身于一个虚拟世界中。

三个“I”是虚拟现实的基本特征,即沉浸(immersion)、交互(interaction)、构思(imagination),我们可以沉浸到一个由计算机系统所创造的虚拟环境中,与虚拟环境发生交互作用,并得到与实际的物理参与联试所能获得的相同或相似的感受。

进一步的研究包括分布式虚拟环境、虚拟环境建模、分布式可交互环境数据库、虚拟环境显示、虚拟测试、分布式多维人机交互及标准化等。

6.分布仿真技术分布仿真技术作为仿真技术的最新发展成果,它在高层体系结构(HLA)上,建立了在一个广泛的应用领域内分布在不同地域上的各种仿真系统实现互操作和重用的框架及规范。

分布仿真技术经历了SIMNET、DIS2.X和ALSP各个阶段后,最近又提出了高层体系结构(high level architecture,HLA)。

HLA的基本思想就是使用面向对象的方法,设计、开发及实现系统不同层次和粒度的对象模型,来获得仿真部件和仿真系统高层次上的互操作性与可重用性。

进一步的研究包括仿真部件和仿真系统高层次上的互操作性与可重用性、系统总体结构和体系结构、标准和规范及协议、虚拟环境、支撑平台与工具、人的行为描述、实时决策与演练管理、仿真管理、安全管理、网络管理。

7.基于仿真的采办基于仿真的采办(simulation based acquisition,SBA)是将建模与仿真技术应用于系统采办全过程的一项创新性建议。

它能使武器系统的研制缩短周期、节省经费、提高质量。

美国武器采办管理的全过程分为需求分析、概念设计、项目定义与风险分析、工程设计、生产制造、装备与运行保障、销毁等阶段。

SBA系指应用于采办各部门、各个采办项目及项目各阶段的人员、仿真工具和技术的集成。

SBA将建模与仿真作为一种资源,用于更有效的管理采办过程。

SBA的体系结构可以从三个层次来分析,它们依次是运行体系结构(operational architecture)、系统体系结构(sy stem architecture)和技术体系结构(technical architecture)。

运行体系结构描述有关采办的组织结构、相关活动、职能部门、过程、信息源等;系统体系结构描述支持运行体系结构的各种软、硬件,如平台、数据库、接口和网络等;技术体系结构包括运行体系结构和系统体系结构实现中必须遵循的标准、规则和约定。

实现SBA的重要途径是建立协同环境(collaborative environment),协同环境包括完成某一特定领域的任务而组成的专业人员以及为他们协同工作提供的可重用和可操作的模型、工具、数据库等资源,通过协同环境可以实现资源共享,减少重复投资。

进一步的研究包括体系结构、协同环境、建模/仿真、采办过程及组织等。

应用及发展仿真技术的发展来自于军用仿真的推动,但它不仅用于军事领域,在许多非军事领域也到了广泛的应用。

例如:在军事领域中的训练仿真、武器型号采办全过程和作战仿真;商业领域中的商业活动预测、决策、规划、评估,游戏;工业领域中的工业系统规划、研制、评估及模拟训练;农业领域中的农业系统规划、研制、评估,灾情预报、分析系统,环境保护;在交通领域,驾驶模拟训练和交通管理中的应用;医学领域中的临床诊断及医用图像识别,等等。

不难预见,仿真技术将在军用和民用、工程和非工程、生物和非生物、微观和宏观、思维和实践、主观和客观、个体和群体、系统和环境等领域继续获得广泛及深入的应用。

自20世纪50年代以来,我国政府和许多企业都非常注重仿真技术的发展与应用,建模与仿真技术在许多领域的系统规划、分析、设计、实施、维护、管理、人员训练等方面发挥了重要的作用,主要成就有以下几个方面:建模与仿真方法学对系统仿真的相似理论及其体系结构研究;复杂系统/大系统的建模与VV&A研究;定性系统、定性与定量相结合系统的建模、VV&A方法学及其自动系统的建立。

仿真算法线性代数的并行算法、常/偏微分方程的并行算法以及常微分方程的串行方法的研究;并行算法中的算法复杂性、稳定性与容错性以及异步并行算法中的收敛性的研究。

仿真软件O-O建模与仿真方法学;并行仿真软件;分布仿真环境;大型分布并发仿真工程的框架支撑技术;接口的可视化;多媒体与虚拟现实技术;定性系统的仿真环境;人工智能在仿真环境中的应用。

仿真计算机仿真计算机的通用性、分布式、并行化、开放性、智能化研究;在通用计算机中硬件与软件的集成;面向用户和智能仿真环境的开发;在新一代仿真计算机中支持虚拟现实技术和分布仿真技术的研究。

仿真器全数字化训练仿真器;多平台仿真系统等大规模复杂系统仿真器的开发。

仿真中的人工智能建模与仿真系统中的专家系统的研究;CAD系统中的知识库和专家仿真的应用;仿真程序的自动生成;神经网络的应用。

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