刘惠芬 包头职业技术学院

计算机仿真技术的原理及其应用

刘惠芬 包头职业技术学院

近年来，随着计算机技术的蓬勃发展，计算机技术与控制理论和仿真技术的进一步融合，使得计算机仿真技术成为一门各行各业都在深入研究的一门学科，是建立系统模型，模拟系统运行规律，揭示系统运动动态的一门重要技术，本文主要在介绍计算机仿真技术的发展，原理及运行步骤的基础上，谈谈计算机仿真技术的应用实例和发展前景。

计算机仿真技术 原理 应用

计算机仿真技术，是以计算机技术为载体，根据研究对象的实际工作情况，建立针对研究对象的真实可靠的数学模型并将其转化为仿真模型从而进行模拟研究对象的动态实验。计算机仿真技术是建立在计算机技术和传统仿真技术的基础上的，其中包括数据处理技术，计算机技术，现代控制理论等等，人类社会进入以计算机为核心的信息化时代以来，仿真技术飞速发展，计算机仿真技术在国民经济的各个领域得到了广泛的运用。

1.计算机仿真技术的工作原理

由于计算机不能与研究对象建立直接的联系，这就需要一个数学模型充当媒介，这个数学模型必须能够被计算机所识别处理，而且还要真实准确的反应研究对象的实质。数学模型准确的代表了研究对象的实质，再由计算机分析处理这些数学模型，通过输入与研究对象相关的数据来展现研究对象在不同环境下的实际情况。随着计算机技术的进一步发展，空间多维技术的运用，使得计算机仿真技术更为直观真实可靠。数学建模与研究系统和计算机之间的关系如图1.1.。

图1.1 计算机仿真的三要素和基本关系图

通过图1.1可以看出，计算机仿真技术的一般步骤为：建立数学模型——数学模型的程序化---仿真实验，建立能准确反映出系统本质的数学模型且能被计算机语言所识别是保证仿真结果真实可靠的关键。

2.计算机仿真技术的应用

计算机仿真技术首先是在军事领域得到广泛运用的，随着计算机仿真技术越来越成熟，计算机仿真技术早已渗透到国民经济中的方方面面，以下是其应用的几个主要的方面。

2.1 军事领域和航空航天领域

早期的仿真技术在军事上的运用主要体现在武器和相应技术装备的开发上，现代的计算机仿真技术在军事上的应用更加广泛，甚至可以建立虚拟的战场并以此来模拟战术训练，进行战场评估和武器对抗效果的评估。目前国内在虚拟军事方面比较有名的是神州普惠的DWK。在航空航天领域，计算机仿真技术主要起到对火箭发现，载人航天，太空行走等做虚拟仿真，初步验证其可行性。

2.2 机械制造领域

计算机仿真技术是现代机械加工的一个重要前提，通过计算机仿真技术，可以形象的展现出机械的运动机理，分析组成机构的不同零件在不同条件下运动的优缺点，为进一步提高机械性能提供了理论依据。

2.3 气象预测

传统的气象预测主要依靠气象学，统计学，空气动力学的方法和原理来对某一区域进行天气预测，需要进行大量的数学分析。计算机仿真技术可以通过建立数学模型，运用计算机强大的运算分析能力对实际环境进行模拟，大大节省了人力物力，提高了气象预测的精准度。

2.4 社会系统仿真

可以利用计算机仿真技术可以对人口流动给社会带来的影响进行模拟，以便政府制定相应的政策使社会结构更加合理化。

3.计算机仿真技术的发展趋势

进入二十一世界后，计算机技术飞快发展，计算机仿真技术在国民经济中扮演着重要的角色。随着人类对仿真技术的要求越来越高，如今的计算机仿真技术致力于更加自然的抽取研究对象的自然特征，使仿真技术越来越形象直观，精确可靠。未来的计算机仿真技术会更加智能化，可视化，虚拟化。

计算机仿真技术经历了由简单到复杂，由模糊到直观的发展过程。计算机技术与多媒体技术，人工智能，可视化技术，虚拟现实等新技术的结合，使系统仿真技术散发出新的活力，随着新技术的进一步发展，计算机仿真技术会有越来越大应用及发展空间。

[1]肖田云，张燕云，陈加栋编著1系统仿真导论[M].北京：清华大学出版社，2001.

[2]李云峰1适用于线性病态系统的通用快速仿真方法[j].计算机技术与自动化，94，VOL 113 NO121.

[3]白方周，定性仿真技术导论[M].合肥：中国科技大学出版社，1998.

刘惠芬，1966.7.16，女，汉，河北省安国市，高级实验师，包头职业技术学院，计算机应用方面。