淺談計算機仿真的論文

　　計算機仿真技術(shù)是利用系統(tǒng)模型對實際的或設(shè)想的系統(tǒng)進行試驗研究的一門綜合性技術(shù)。下面是學(xué)習(xí)啦小編給大家推薦的淺談計算機仿真的論文，希望大家喜歡!

　　淺談計算機仿真的論文篇一

　　《計算機系統(tǒng)建模與仿真探究》

　　摘要：本文以“計算機系統(tǒng)建模與仿真”為題，對其發(fā)展現(xiàn)狀、技術(shù)特征、存在問題以及應(yīng)對措施等進行了深入的研究和探討。

　　關(guān)鍵詞：計算機系統(tǒng);建模;仿真

　　中圖分類號： G434文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

　　引言

　　眾所周知，計算機仿真是基于系統(tǒng)模型而進行的一系列操作活動。因此，首先要針對目標(biāo)對象的實際系統(tǒng)建立其數(shù)據(jù)模型;其次是建構(gòu)仿真建模;第三是相關(guān)程序的設(shè)計和完善;第四是進行程序的檢驗和校正;第五是對計算機系統(tǒng)仿真模型進行預(yù)期的實驗操作和資料收集;最后是對模型輸出或者是前期收集到的資料進行分析和研究。

　　目前，計算機系統(tǒng)仿真建模的基本研究方法是模型分析法，也即是通過一系列的模型分析和模型實驗對現(xiàn)實世界中的實際系統(tǒng)進行認(rèn)識、控制和優(yōu)化。在當(dāng)前社會環(huán)境下，面向系統(tǒng)的計算機仿真技術(shù)既包含了連續(xù)變量動態(tài)系統(tǒng)仿真模型，同時也包含了離散事件動態(tài)系統(tǒng)仿真模型。

　　一、計算機仿真與建模概述

　　計算機仿真也可以稱之為計算機實驗或者是計算機模擬，從某種程度上來說，它也就是建立實際系統(tǒng)模型的仿真模型，進而在計算機系統(tǒng)中對該仿真模型進行一系列的仿真實驗或者是模擬實驗的過程。當(dāng)前，它幾乎成了人們研究現(xiàn)實生活中各種復(fù)雜系統(tǒng)不可或缺的重要手段之一，其突出的應(yīng)用效果將推動計算機仿真技術(shù)的不斷更新與廣泛普及。從宏觀的角度來說，現(xiàn)代建模與仿真技術(shù)體系(Thetechnology system of m odernm odelingand sim ulation)，它主要是由建模技術(shù)、建模與仿真支撐系統(tǒng)技術(shù)、仿真應(yīng)用技術(shù)三個部分構(gòu)成的。計算機環(huán)境下任何系統(tǒng)的仿真都是以系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模為基礎(chǔ)的，在特定的預(yù)設(shè)條件下進行信息的處理，從而在系統(tǒng)仿真的基礎(chǔ)上進行一系列的實驗研究。

　　二、計算機仿真過程分析

　　建模于形式化的任務(wù)是確定模型的邊界，而它主要是依據(jù)系統(tǒng)分析和研究目標(biāo)來確定的，畢竟計算機系統(tǒng)所建立的任何一個模型都只能反映現(xiàn)實目標(biāo)對象系統(tǒng)中的某一個方面或者是其中的一個部分，也即是說，所有的計算機系統(tǒng)模型都是對實際系統(tǒng)的有限映像。除此之外，為了使計算機模擬系統(tǒng)具有較高的可信度和精確性，計算機系統(tǒng)建模工作者在進行具體的建模工作之前，對現(xiàn)實的目標(biāo)系統(tǒng)必須提前具備一定的先驗知識以及必要的試驗數(shù)據(jù)等資料，尤其是要對系統(tǒng)模型進行形式化過程的處理，從而得到完整的計算機系統(tǒng)仿真所需要的相關(guān)數(shù)學(xué)描述。另外，對已經(jīng)完成的系統(tǒng)模型的可信度檢驗也是整個建模過程必不可少的一個階段或者是環(huán)節(jié)。其次，計算機系統(tǒng)仿真過程的第二步是仿真建模，主要目的就是為了依據(jù)目標(biāo)系統(tǒng)的特點以及系統(tǒng)仿真的具體要求來選擇恰當(dāng)?shù)乃惴?。計算機系統(tǒng)仿真的第三步是相關(guān)程序的設(shè)計和完善，也即是采用計算機系統(tǒng)能夠識別和執(zhí)行的程序?qū)ο到y(tǒng)仿真模型進行描述，該程序還包括一系列的、復(fù)雜的仿真實驗要求。第四步是進行程序的檢驗和校正。第五步是對計算機系統(tǒng)仿真模型進行預(yù)期的實驗操作和資料收集。事實上，這一環(huán)節(jié)已經(jīng)進入了實實在在的計算機系統(tǒng)仿真活動，計算機操作者根據(jù)預(yù)期的系統(tǒng)仿真的目的對已經(jīng)建立起來的系統(tǒng)模型，按照預(yù)制的程序進行一系列的實驗，從而得到有效的模型輸出，完成資料的收集和整理活動。最后，計算機系統(tǒng)仿真過程的最后一個環(huán)節(jié)是對模型輸出或者是前期收集到的資料進行分析和研究，也即是對模型數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)深入的處理，同時也要對該模型的可信度進行驗證，保證最終研究結(jié)果具有較高的可信性和實際指導(dǎo)價值，使現(xiàn)實活動在此信息導(dǎo)下能夠順利進行。

　　三、動態(tài)系統(tǒng)的仿真與建模研究

　　抽象和映射是計算機系統(tǒng)模型與現(xiàn)實對象之間最重要的關(guān)系之一，在計算機數(shù)字技術(shù)環(huán)境下建立抽象模型是實現(xiàn)仿真技術(shù)的關(guān)鍵。目前，計算機系統(tǒng)仿真建模的基本研究方法是模型分析法。針對復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)，以系統(tǒng)設(shè)計為主要目標(biāo)的仿真模型的建模過程大致可以劃分為提出系統(tǒng)抽象模型、建立結(jié)構(gòu)關(guān)系模型、性能分析、評估與綜合等幾個階段。一般來說，根據(jù)計算機系統(tǒng)相應(yīng)的狀態(tài)描述及其變化方式，仿真建模模型大致可以劃分為連續(xù)變量動態(tài)系統(tǒng)和離散事件動態(tài)系統(tǒng)兩種形式。在當(dāng)前社會環(huán)境下，面向系統(tǒng)的計算機仿真技術(shù)既包含了連續(xù)變量動態(tài)系統(tǒng)仿真模型，同時也包含了離散事件動態(tài)系統(tǒng)仿真模型。由于離散事件動態(tài)系統(tǒng)模型系統(tǒng)狀態(tài)形成的是離散空間式的變化域，它的狀態(tài)變化主要是發(fā)生在一系列不可預(yù)知的離散式的時間點上面，因此，很難像連續(xù)變量動態(tài)系統(tǒng)那樣建立定量變化關(guān)系的方程式，由此形成了以網(wǎng)絡(luò)圖為基礎(chǔ)的各類流圖模型結(jié)構(gòu)。

　　1、連續(xù)變量動態(tài)系統(tǒng)(CVDS)的仿真建模分析

　　該系統(tǒng)主要是指在時間驅(qū)動的作用下，促使整個系統(tǒng)狀態(tài)處于不斷變化之中的一種特殊的物理系統(tǒng)。一般來說，根據(jù)特定系統(tǒng)中取值方式以及時間取值域的不同，連續(xù)變量動態(tài)系統(tǒng)大致可以分為離散時間動態(tài)系統(tǒng)、連續(xù)時間動態(tài)系統(tǒng)以及連續(xù)―離散時間混合的動態(tài)系統(tǒng)等幾種不同的類型，目前應(yīng)用廣泛的工程采樣系統(tǒng)大多是使用離散時間動態(tài)系統(tǒng)。目前，諸多仿真與建模工程師主要是采用差分方程模型、常/偏微分方程模型、系統(tǒng)動力學(xué)模型、(廣義)回歸模型、線性/非線性狀態(tài)空間模型、自回歸模型(AR)、受控自回歸滑動平均(CARM A)模型、滑動平均模型等諸多數(shù)學(xué)模型樣式來描述連續(xù)變量動態(tài)系統(tǒng)。另外，連續(xù)變量動態(tài)系統(tǒng)的仿真模型樣式很多，目前主要用于將模型轉(zhuǎn)換成計算機系統(tǒng)可以識別并執(zhí)行的模型的方式包括離散相似法、變換操作域的方法、模型轉(zhuǎn)化法、高階系統(tǒng)的簡化處理方法等。

　　假設(shè)計算機系統(tǒng)輸入設(shè)置為{x(t)}、輸出設(shè)置為{y(t)}，那么連續(xù)時間動態(tài)變量系統(tǒng)中討論最多的是以下常系數(shù)高階微分方程模型：

　　在此情況下，如果系統(tǒng)中包含著隨機性的輸入信息{ε(t)}，那么連續(xù)時間隨機CVDS系統(tǒng)之中的輸入與輸出之間關(guān)系描述常用的隨機微分方程式為：

　　在大部分情況下都是將隨機過程{ε(t)}假定為某一特定形式的獨立增量過程，目前，如下所示的一階隨機微分方程在系統(tǒng)工程和隨機自動控制領(lǐng)域中發(fā)揮著十分廣泛的應(yīng)用功能。

　　針對第一、第二種模型來說，計算機系統(tǒng)仿真主要是研究其相關(guān)系統(tǒng)的系統(tǒng)響應(yīng)、系統(tǒng)穩(wěn)定性、系統(tǒng)速度、系統(tǒng)精確性以及其他過程行為的重要方式之一，這也是目前計算機系統(tǒng)仿真與建模領(lǐng)域重點研究的內(nèi)容之一，對現(xiàn)實社會實踐活動的發(fā)展具有極大的促進作用。

　　2、離散事件動態(tài)系統(tǒng)(DEDS)的仿真與建模研究

　　離散事件動態(tài)系統(tǒng)(DEDS)主要是指受到一系列的事件驅(qū)動，系統(tǒng)狀態(tài)呈現(xiàn)出不斷的跳躍式的變化，導(dǎo)致計算機系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)的遷移出現(xiàn)在各種離散時間點之上的一種動態(tài)的系統(tǒng)。自八十年代以來，便有不少西方學(xué)者對離散事件動態(tài)系統(tǒng)的模型設(shè)計方法進行了深入研究，并形成了諸多研究成果。目前DEDS模型的種類非常多，然而這些模型之間間隔性非常明顯，缺乏必要的轉(zhuǎn)換關(guān)系，尤其是它們大都適用于某一類或者是幾類問題，尚沒有一個通用的適合于不同研究對象或者是系統(tǒng)特征的模型表示方法。

　　結(jié)束語

　　從當(dāng)前的發(fā)展現(xiàn)狀來看，離散事件動態(tài)系統(tǒng)建模常常采用網(wǎng)絡(luò)圖或者是實踐圖法、排隊論法、隨機過程描述法、形式語言與自動機法、抽象代數(shù)法等等諸多方法。如圖3所示，離散事件動態(tài)系統(tǒng)仿真主要是通過仿真模型的運行來實現(xiàn)一系列的系統(tǒng)行為以及完成對系統(tǒng)的分析和評估的。因此，仿真模型的建立必須與現(xiàn)實生活中真實系統(tǒng)行為具有一定的同態(tài)或者是同構(gòu)關(guān)系，這是DEDS系統(tǒng)仿真能夠順利進行的核心問題。

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