計算機仿真技術的原理及其應用

劉惠芬 包頭職業技術學院

計算機仿真技術的原理及其應用

劉惠芬 包頭職業技術學院

近年來，隨著計算機技術的蓬勃發展，計算機技術與控制理論和仿真技術的進一步融合，使得計算機仿真技術成為一門各行各業都在深入研究的一門學科，是建立系統模型，模擬系統運行規律，揭示系統運動動態的一門重要技術，本文主要在介紹計算機仿真技術的發展，原理及運行步驟的基礎上，談談計算機仿真技術的應用實例和發展前景。

計算機仿真技術 原理 應用

計算機仿真技術，是以計算機技術為載體，根據研究對象的實際工作情況，建立針對研究對象的真實可靠的數學模型并將其轉化為仿真模型從而進行模擬研究對象的動態實驗。計算機仿真技術是建立在計算機技術和傳統仿真技術的基礎上的，其中包括數據處理技術，計算機技術，現代控制理論等等，人類社會進入以計算機為核心的信息化時代以來，仿真技術飛速發展，計算機仿真技術在國民經濟的各個領域得到了廣泛的運用。

1.計算機仿真技術的工作原理

由于計算機不能與研究對象建立直接的聯系，這就需要一個數學模型充當媒介，這個數學模型必須能夠被計算機所識別處理，而且還要真實準確的反應研究對象的實質。數學模型準確的代表了研究對象的實質，再由計算機分析處理這些數學模型，通過輸入與研究對象相關的數據來展現研究對象在不同環境下的實際情況。隨著計算機技術的進一步發展，空間多維技術的運用，使得計算機仿真技術更為直觀真實可靠。數學建模與研究系統和計算機之間的關系如圖1.1.。

圖1.1 計算機仿真的三要素和基本關系圖

通過圖1.1可以看出，計算機仿真技術的一般步驟為：建立數學模型——數學模型的程序化---仿真實驗，建立能準確反映出系統本質的數學模型且能被計算機語言所識別是保證仿真結果真實可靠的關鍵。

2.計算機仿真技術的應用

計算機仿真技術首先是在軍事領域得到廣泛運用的，隨著計算機仿真技術越來越成熟，計算機仿真技術早已滲透到國民經濟中的方方面面，以下是其應用的幾個主要的方面。

2.1 軍事領域和航空航天領域

早期的仿真技術在軍事上的運用主要體現在武器和相應技術裝備的開發上，現代的計算機仿真技術在軍事上的應用更加廣泛，甚至可以建立虛擬的戰場并以此來模擬戰術訓練，進行戰場評估和武器對抗效果的評估。目前國內在虛擬軍事方面比較有名的是神州普惠的DWK。在航空航天領域，計算機仿真技術主要起到對火箭發現，載人航天，太空行走等做虛擬仿真，初步驗證其可行性。

2.2 機械制造領域

計算機仿真技術是現代機械加工的一個重要前提，通過計算機仿真技術，可以形象的展現出機械的運動機理，分析組成機構的不同零件在不同條件下運動的優缺點，為進一步提高機械性能提供了理論依據。

2.3 氣象預測

傳統的氣象預測主要依靠氣象學，統計學，空氣動力學的方法和原理來對某一區域進行天氣預測，需要進行大量的數學分析。計算機仿真技術可以通過建立數學模型，運用計算機強大的運算分析能力對實際環境進行模擬，大大節省了人力物力，提高了氣象預測的精準度。

2.4 社會系統仿真

可以利用計算機仿真技術可以對人口流動給社會帶來的影響進行模擬，以便政府制定相應的政策使社會結構更加合理化。

3.計算機仿真技術的發展趨勢

進入二十一世界后，計算機技術飛快發展，計算機仿真技術在國民經濟中扮演著重要的角色。隨著人類對仿真技術的要求越來越高，如今的計算機仿真技術致力于更加自然的抽取研究對象的自然特征，使仿真技術越來越形象直觀，精確可靠。未來的計算機仿真技術會更加智能化，可視化，虛擬化。

計算機仿真技術經歷了由簡單到復雜，由模糊到直觀的發展過程。計算機技術與多媒體技術，人工智能，可視化技術，虛擬現實等新技術的結合，使系統仿真技術散發出新的活力，隨著新技術的進一步發展，計算機仿真技術會有越來越大應用及發展空間。

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劉惠芬，1966.7.16，女，漢，河北省安國市，高級實驗師，包頭職業技術學院，計算機應用方面。