在工程技术界,系统仿真是通过对系统模型实验,去研究一个存在或设计中的系统。根据不同的分类标准可以对系统仿真进行分类。
根据被研究系统的特征,仿真可以分为两大类:连续系统仿真及离散事件系统仿真。连续系统仿真是指对系统状态变量随时间连续变化,其基本特点是能用一组方程来描述。离散事件系统仿真则是指系统状态只在一些时间点上由于某种随机事件的驱动而发生变化的系统。在两个事件之间状态变量保持不变,也即是离散变化的,这类系统的数学模型一般很难用数学方程来描述,通常是用流程图或网络图来描述。
按使用的计算机分类,则有:
(1)模拟计算机仿真。由于模拟计算机能快速解算常微分方程,所以当采用模拟计算机仿真时,应设法建立描述系统特性的连续时间模型。由于在模拟计算机上进行的计算是“并行的”,因此运算速度快。当参数变化时,容易掌握解的变化,这些是主要优点;主要缺点是:在处理多变量时或非线性较强的场合,对于偏微分方程难以求得高精度的解。
(2)数字计算机仿真。20世纪60年代后,由于数字计算机的发展,它已逐步取代早期采用的模拟计算机,而成为仿真技术的主要工具,它适用于把数学模型当作数字计算问题,用求解的方法进行处理,而且由于数值分析及软件的发展,使数字式仿真领域不断扩大,由于数字计算机不仅能解算常微分方程,而且还有较强的逻辑判断能力,所以数字式仿真可以应用于任何领域。如系统动力学问题,系统中的排队、管理决策问题。主要缺点是计算速度不如模拟式仿真。但近年来已开发了大量数字仿真的软件,因而提高了仿真工作的自动化程度。(www.xing528.com)
(3)混合计算机仿真。这是一种将模拟式仿真与数字式仿真的优点结合起来,通过一套混合接口(如A/D,D/A转换器)组合在一起的混合计算机系统。它兼有模拟计算机的快速性及数字计算机的灵活性,它不仅能解决系统的动力学问题,而且也能解决许多排队、管理决策等问题,并且还包括流程图形式的模型。这种仿真的结果是模拟模型和数字模型的最优系统,混合式仿真最近也应用于解偏微分方程和求最优值的问题。缺点是造价昂贵,难以在民用部门推广。表2-1列出了系统仿真的仿真类型、模型类型、计算机类型和经济性,可以对不同的类型进行比较。
表2-1 系统仿真分类
由表2-1可见,计算机仿真已成为系统仿真的一个重要分支,系统仿真很大程度上指的就是计算机仿真。计算机仿真技术的发展与控制工程、系统工程及计算机工程的发展有着密切的联系。一方面,控制工程、系统工程的发展,促进了仿真技术的广泛应用;另一方面,计算机的出现以及计算机技术的发展,又为仿真技术的发展提供了强大的支撑。计算机仿真一直作为一种必不可少的工具,在减少损失、节约经费开支、缩短开发周期、提高产品质量等方面发挥着重要的作用。
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