仿真技術(shù)簡介
仿真技術(shù)是一門多學(xué)科的綜合性技 術(shù)，它以控制論、系統(tǒng)論、相似原理和信息技術(shù)為基礎(chǔ)，以計算機和專用設(shè)備為工具，利用系統(tǒng)模型對實際的 或設(shè)想的系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)試驗。例如，汽車或飛機的駕駛訓(xùn)練模擬器，就是應(yīng)用仿真技術(shù)的成果。信息處理技術(shù) 和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，實際上已經(jīng)完全改變?yōu)榉抡娴母拍?。將先進(jìn)的仿真技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，由真實裝備和 計算機仿真系統(tǒng)綜合仿真系統(tǒng)組成仿真環(huán)境，用計算機網(wǎng)絡(luò)把新武器系統(tǒng)和分散在不同地點的研制者、用戶聯(lián) 系在一起，讓用戶在仿真環(huán)境中提前“使用”正在研制的武器，讓研制者能提前了解武器的作戰(zhàn)使用，雙方共同 研究，及時發(fā)現(xiàn)和解決問題。這樣不僅加快了武器系統(tǒng)的研制進(jìn)度，也縮短了新武器形成戰(zhàn)斗力的時間。

在部隊訓(xùn)練方面，仿真技術(shù)同樣大有用武之地。美國陸軍到 80年代末，訓(xùn)練士兵還是采用野戰(zhàn)訓(xùn)練和模擬訓(xùn)練兩種方 法。野戰(zhàn)訓(xùn)練的主要問題是燃料、彈藥消耗大，場地、都有困難，組織大規(guī)模演習(xí)費時又費力；模擬訓(xùn)練，所用的 模擬器可能比它所模擬的真實裝備還要貴。為了解決部隊訓(xùn)練問題，美國國防部高級研究計劃局1983年開始實施 模擬器聯(lián)網(wǎng)計劃，把分散在各地的訓(xùn)練器用計算機聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，形成分布式交互仿真，實現(xiàn)異地聯(lián)通與互操作。仿 真技術(shù)是一項國防關(guān)鍵技術(shù)，對提高武器系統(tǒng)的研制效率、改善部隊訓(xùn)練和提高戰(zhàn)斗力將發(fā)揮越來越大的作用 ，已成為發(fā)達(dá)國家實現(xiàn)質(zhì)量建軍的一種重要手段。

仿真工具
主要指的是仿真硬件和仿真軟件。仿真硬件中最主要的是計算機。用于仿真的計算機有三種類型：模擬計算機、數(shù)字計算機和混合計算機。數(shù)字計算機還可分為通用數(shù)字計算機和專用的數(shù)字計算機。模擬計算機主要用于連續(xù)系統(tǒng)的仿真，稱為模擬仿真。在進(jìn)行模擬仿真時，依據(jù)仿真模型(在這里是排題圖)將各運算放大器按要求連接起來，并調(diào)整有關(guān)的系數(shù)器。改變運算放大器的連接形式和各系數(shù)的調(diào)定值，就可修改模型。仿真結(jié)果可連續(xù)輸出。

因此，模擬計算機的人機交互性好，適合于實時仿真。改變時間比例尺還可實現(xiàn)超實時的仿真。60年代前的數(shù)字計算機由于運算速度低和人機交互性差，在仿真中應(yīng)用受到限制。現(xiàn)代的數(shù)字計算機已具有很高的速度，某些專用的數(shù)字計算機的速度更高，已能滿足大部分系統(tǒng)的實時仿真的要求，由于軟件、接口和終端技術(shù)的發(fā)展，人機交互性也已有很大提高。因此數(shù)字計算機已成為現(xiàn)代仿真的主要工具?；旌嫌嬎銠C把模擬計算機和數(shù)字計算機聯(lián)合在一起工作，充分發(fā)揮模擬計算機的高速度和數(shù)字計算機的高精度、邏輯運算和存儲能力強的優(yōu)點。但這種系統(tǒng)造價較高，只宜在一些要求嚴(yán)格的系統(tǒng)仿真中使用。除計算機外，仿真硬件還包括一些專用的物理仿真器，如運動仿真器、目標(biāo)仿真器、負(fù)載仿真器、環(huán)境仿真器等。

仿真軟件包括為仿真服務(wù)的仿真程序、仿真程序包、仿真語言和以數(shù)據(jù)庫為核心的仿真軟件系統(tǒng)。 仿真軟件的種類很多，在工程領(lǐng)域，用于系統(tǒng)性能評估，如機構(gòu)動力學(xué)分析、控制力學(xué)分析、結(jié)構(gòu)分析、熱分析、加工仿真等的仿真軟件系統(tǒng)MSC Software在航空航天等高科技領(lǐng)域已有45年的應(yīng)用歷史。

仿真方法
主要是指建立仿真模型和進(jìn)行仿真實驗的方法，可分為兩大類：連續(xù)系統(tǒng)的仿真方法和離散事件系統(tǒng)的仿真方法（見仿真方法）。人們有時將建立數(shù)學(xué)模型的方法也列入仿真方法，這是因為對于連續(xù)系統(tǒng)雖已有一套理論建模和實驗建模的方法，但在進(jìn)行系統(tǒng)仿真時，常常先用經(jīng)過假設(shè)獲得的近似模型來檢驗假設(shè)是否正確,必要時修改模型,使它更接近于真實系統(tǒng)。對于離散事件系統(tǒng)建立它的數(shù)學(xué)模型就是仿真的一部分。

應(yīng)用和效益
仿真技術(shù)得以發(fā)展的主要原因，是它所帶來的巨大社會經(jīng)濟(jì)效益。50年代和60年代仿真主要應(yīng)用于航空、航天、電力、化工以及其他工業(yè)過程控制等工程技術(shù)領(lǐng)域。在航空工業(yè)方面，采用仿真技術(shù)使大型客機的設(shè)計和研制周期縮短20%。利用飛行仿真器在地面訓(xùn)練飛行員，不僅節(jié)省大量燃料和經(jīng)費（其經(jīng)費僅為空中飛行訓(xùn)練的十分之一），而且不受氣象條件和場地的限制。此外，在飛行仿真器上可以設(shè)置一些在空中訓(xùn)練時無法設(shè)置的故障，培養(yǎng)飛行員應(yīng)付故障的能力。訓(xùn)練仿真器所特有的安全性也是仿真技術(shù)的一個重要優(yōu)點。在航天工業(yè)方面，采用仿真實驗代替實彈試驗可使實彈試驗的次數(shù)減少80%。在電力工業(yè)方面采用仿真系統(tǒng)對核電站進(jìn)行調(diào)試、維護(hù)和排除故障，一年即可收回建造仿真系統(tǒng)的成本。現(xiàn)代仿真技術(shù)不僅應(yīng)用于傳統(tǒng)的工程領(lǐng)域，而且日益廣泛地應(yīng)用于社會、經(jīng)濟(jì)、生物等領(lǐng)域，如交通控制、城市規(guī)劃、資源利用、環(huán)境污染防治、生產(chǎn)管理、市場預(yù)測、世界經(jīng)濟(jì)的分析和預(yù)測、人口控制等。對于社會經(jīng)濟(jì)等系統(tǒng)，很難在真實的系統(tǒng)上進(jìn)行實驗。因此，利用仿真技術(shù)來研究這些系統(tǒng)就具有更為重要的意義。

仿真軟件介紹
SimuWorks®是為大型科學(xué)計算、復(fù)雜系統(tǒng)動態(tài)特性建模研究、過程仿真培訓(xùn)、系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與調(diào)試、故障診斷與專家系統(tǒng)等，提供通用的、一體化的、全過程支撐的，基于微機環(huán)境的開發(fā)與運行支撐平臺。軟件采用了動態(tài)內(nèi)存機器碼生成技術(shù)、分布式實時數(shù)據(jù)庫技術(shù)和面向?qū)ο蟮膱D形化建模方法，在仿真領(lǐng)域處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。它主要用于能源、電力、化工、航空航天、國防軍事、經(jīng)濟(jì)等研究領(lǐng)域，既可用于科研院所的科學(xué)研究，也可用于實際工程項目。

主要代表品牌
Stratasys、3D Systems、Objet、Z Corporation等等。