仿真建模与系统仿真版本详解

从仿真角度讲，完整的系统建模应包括数学建模和仿真建模两大部分。所谓仿真建模就是将非形式化模型或数学模型变换成仿真计算机系统（即仿真计算机及仿真支持软件）能够识别和运行的模型。由于仿真建模是模型变换的过程，所以又叫作二次建模。

通常，仿真模型以算法程序和仿真装置的形式出现。根据所使用的仿真计算机类型（模拟机、数字机和混合机）的不同，所建立的仿真模型亦各不相同。

所谓系统仿真就是建立系统模型，并运行该模型，利用该模型进行科学试验研究的全过程（见图6.3）。根据所采用的模型形式的不同（数学模型、实物模型、混合模型），系统仿真被分为数学仿真、实物仿真和半实物仿真。基于纯数学模型的系统仿真被称为数学仿真；以实物试件或仿真装置（物理效应器）为基础的系统仿真被称为实物仿真；既有数学模型又有仿真装置的系统仿真被称为半实物仿真。由于数学仿真所使用的工具主要是仿真计算机系统，也就是说数学仿真完全是在仿真计算机系统上实现的，所以数学仿真通常又称为计算机仿真。

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图6.3　系统、建模、模型、仿真及实验的相互关系

根据所使用的仿真计算机类型的不同，系统仿真又可分为模拟计算机仿真、数字计算机仿真和混合计算机仿真。它们又分别简称为模拟仿真、数字仿真和数模混合仿真。

值得指出的是，进入20世纪80年代，全数字仿真技术促进了仿真方法学、并行技术、多媒体技术、分布交互式仿真（D1S）、高层体系结构（HLA）和协同仿真的迅速发展，使得数字仿真成为计算机仿真的主流和各类系统仿真的核心。人们对复杂系统仿真的需求，尤其是对军用复杂大系统仿真的需求，促进了半实物仿真技术的迅猛发展，使它成为解决这类系统问题必不可少的手段。

目前，分布交互式仿真、高层体系结构、虚拟现实、虚拟样机、虚拟制造、虚拟采办等仿真技术的高速发展，以及更先进的仿真计算机的出现，进一步增强了系统仿真的活力，有力地推动着系统仿真应用从传统的工程领域扩展到社会、经济、生态、军事等非工程领域，并成为分析和研究复杂系统的重要现代技术手段，甚至是唯一的有效途径。