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仿真技术的发展与运用分析

作者:吴晓阳 来源:电子技术与软件工程 论文栏目:计算机论文     更新时间:2019-04-10   浏览

本学术论文《仿真技术的发展与运用分析》,转载自学术期刊《电子技术与软件工程》2015年6期 发表过的职称 论文,原文作者:吴晓阳,由中国学术论文网编辑整理录入,仅供您在仿真技术,发展,运用等方面参考学习。

吴晓阳

摘 要 随着社会经济的不断发展,仿真技术在我国各个领域也不断在发展,其运用也渐趋成熟。本文以仿真技术在我国的发展及再发展为切入点,对仿真技术在各个领域行业中的运用进行了论述。

【关键词】仿真技术 发展 运用

广义来说,仿真即是采用组建数字模型和物理的方法对真实环境或是客观事物进行映照、抽象、描述、再次显现。详细而言,就是通过计算机对实际物理模型或者是数学模型进行试验,然后利用此模型试验对实际的系统性能与工作状态来进行认识和剖析。计算机高级语言、仿真语言和仿真软件三者共同完成了仿真过程的实现。其中,典型的仿真软件囊括了仿真语言、仿真环境和程序包这三个功能体现不完全相同的部分。从当前的情况而言,仿真技术在世界各国的发展与运用研究都呈现出火热的趋势。

1 仿真技术的发展

在上个世纪五十年代中期,历史上第一个仿真软件在塞尔弗里奇的手里生成。而后,仿真软件的发展可分为三个较为典型的阶段:

(1)第一阶段:在第二次世界大战的末期,仿真技术被火炮控制和飞行控制动力学的研究而推动,开启了发展的道路。其具体发展历程可概括为:上个世纪四十年代第一台通用电子模拟计算机研制成功。而后在五十年代末至六十年代,宇宙飞船和导弹的轨道动力学和姿态的钻研、仿真技术被运用于核电站与阿婆罗登月计划、五十年代末第一台混合计算机系统被用于洲际导弹的仿真。这些事件都在表现着仿真技术的发展。

(2)第二阶段:上个世纪的七十年代,随着国际政治军事格局的改变,仿真技术的发展的速度越来越快,发展的领域也愈来愈宽。除了在军事领域的普遍运用,仿真技术还被运用于民航客机的驾驶培训中。这在某种程度上即标志着仿真技术步入成熟阶段。七十年代末,由于世界范围内冷战状态的缓和,世界各个国家的投资重点都由军事建设转为经济建设。军事建设的规模被大幅度地缩减。然而新时代的战争中,军队联合作战能力的培训与战略战术的运用的作用却越来越重要突出。除此之外,现代战争中,先进武器的研制成本、操作人员的培训费用、研制开发人员的培养成本等也越来越高。在投入资金缩小的情况下,仿真技术为以上种种问题的解决提供了经济有效的渠道。此时,仿真技术也被标志着步入成熟阶段。

(3)第三阶段:在经历了发展阶段与成熟阶段,仿真技术在上个世纪的八十年代以美国国防高级研究计划局和美国陆军共同制定与执行的SIMNET(Simulators Network)研究计划和美国三军组建先进科学的半实物仿真试验室为标志,迈进了发展的高级阶段。

2 仿真技术的运用

从当前情况分析,在航空航天、交通运输、生产制造、医学、教育、军事、信息等各个领域,仿真技术被充分运用。其中,主要的运用可分三个方面:物理系统方面、复杂系统方面和软件系统研制开发方面。

2.1 物理系统方面的运用

在产品更新换代速度飞快的时代,多数以新产品占据市场份额的企业对新产品的开发都是持着“构思一代、开发一代、生产一代”的思路,世界各国对军事武器系统的开发使用也同样保持“构思未来武器、开发计划中的武器、生产定型武器、使用现有武器”的想法。因而,仿真技术在物理系统方面的运用可划分为:

(1)对以后的物理系统概念构想的仿真研究。

(2)对物理系统开发研制与生产的仿真研究。

(3)对物理系统运用、训练与维护的仿真研究。

2.2 复杂系统方面的运用

在复杂系统方面,仿真技术的运用主要是在政府、企业、军队发展建设、战略战役级的战争等方面。与简单的物理系统相比较,复杂系统包括了更多的资源,如:支持复杂系统正常运转的资源、系统运转所产生的结果资源等等。

经济体制改革的初期,我国对政策的制订是采取“摸着石头过河”这种真实探索的方法。然而随着经济体制改革的成功、相应技术也已具备的条件下,政府对具有长远影响的政策制订与执行则可采用仿真技术,以制定政策实际执行后出现问题的解决方案。

企业仿真是以企业的业务流程持续改进与变革为切入点,对企业业务流程进行优化或是重构,与此同时,对企业组织结构进行简化,使企业管理结构由金字塔形向扁平化结构转化,进而提高企业的运行效率、经济效益和对市场的响应度。

战略战役级的战争仿真,即是对以前的、现在的以及未来可能的战争进行仿真。从另一个角度看,战略战役级的战争仿真是综合演示和验证模型中触及的编制体制、武器装备、作战理论和作战过程等。对战略战役级的战争进行仿真是为了将仿真研究中得到的理论与军队的发展建设进行融合,使军队在现存的状态下逐步过渡到信息化的军队。

2.3 软件系统研制开发方面的运用

在20世纪末,专业技术人员开发的模型驱动体系结构在业务系统和信息系统之间利用模型建立有效科学的对应关系,使得业务系统与信息系统融为了一个整体,进而在业务系统不断更新的同时,模型驱动去实现了信息系统的同步进化,让能支持业务系统运营且能适应业务变化的信息系统为真实系统服务。

3 仿真技术的前景

随着专业人员对仿真理论的不断研究,仿真技术的发展运用也呈上升的趋势。就目前对仿真理论的研究情况而言,有许多基础性的理论工作仍待完善突破,由此观之,仿真技术的发展前景广阔无垠。其中可谈的发展有:仿真优化、网上仿真、智能仿真系统、可视化交互式仿真系统和虚拟现实仿真等等。

4 总结

伴随着社会的不断发展,仿真技术在现代工程技术中的作用也日益突出。其不但在航天、化工、通信、电工等各个工程领域广泛地被运用,而且在教育、经济、生物等各个非工程领域方面也被大力地推广和运用,成为了现代高技术的重要力量之一。为解决系统影响因子相关性强和具有动态性特征的复杂问题,仿真技术也在被人们越来越多地运用。由此,使得仿真技术的运用得到了全方位全方向的发展。

参考文献

[1]王行仁,文传源,李伯虎等.我国系统建模与仿真技术的发展[J].系统仿真学报,2009,21(21).

[2]袁泉,孙银艳.现代仿真技术的发展及应用[J].数字技术与应用,2014(06).

[3]李林,单长吉.系统仿真在工程设计中的应用综述[J].黑龙江科技信息,2014.

作者单位

南阳医学高等专科学校 河南省南阳市 473061

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