基本介紹
簡介,仿真工具,仿真方法,套用和效益,發展方向,仿真軟體介紹,
簡介
信息處理技術 和網路技術的發展，實際上已經完全改變為仿真的概念。將先進的仿真技術與網路技術相結合，由真實裝備和計算機仿真系統綜合仿真系統組成仿真環境，用計算機網路把新武器系統和分散在不同地點的研製者、用戶聯 系在一起，讓用戶在仿真環境中提前“使用”正在研製的武器，讓研製者能提前了解武器的作戰使用，雙方共同 研究，及時發現和解決問題。這樣不僅加快了武器系統的研製進度，也縮短了新武器形成戰鬥力的時間。在部 隊訓練方面，仿真技術同樣大有用武之地。美國陸軍到 80年代末，訓練士兵還是採用野戰訓練和模擬訓練兩種方 法。野戰訓練的主要問題是燃料、彈藥消耗大，場地、都有困難，組織大規模演習費時又費力；模擬訓練，所用的 模擬器可能比它所模擬的真實裝備還要貴。為了解決部隊訓練問題，美國國防部高級研究計畫局1983年開始實施 模擬器聯網計畫，把分散在各地的訓練器用計算機聯成網路，形成分散式互動仿真，實現異地聯通與互操作。仿 真技術是一項國防關鍵技術，對提高武器系統的研製效率、改善部隊訓練和提高戰鬥力將發揮越來越大的作用 ，已成為已開發國家實現質量建軍的一種重要手段。
仿真工具
主要指的是仿真硬體和仿真軟體。仿真硬體中最主要的是計算機。用於仿真的計算機有三種類型：模擬計算機、數字計算機和混合計算機。數字計算機還可分為通用數字計算機和專用的數字計算機。模擬計算機主要用於連續系統的仿真，稱為模擬仿真。在進行模擬仿真時，依據仿真模型(在這裡是排題圖)將各運算放大器按要求連線起來，並調整有關的係數器。改變運算放大器的連線形式和各係數的調定值，就可修改模型。仿真結果可連續輸出。因此，模擬計算機的人機互動性好，適合於實時仿真。改變時間比例尺還可實現超實時的仿真。60年代前的數字計算機由於運算速度低和人機互動性差，在仿真中套用受到限制。現代的數字計算機已具有很高的速度，某些專用的數字計算機的速度更高，已能滿足大部分系統的實時仿真的要求，由於軟體、接口和終端技術的發展，人機互動性也已有很大提高。因此數字計算機已成為現代仿真的主要工具。混合計算機把模擬計算機和數字計算機聯合在一起工作，充分發揮模擬計算機的高速度和數字計算機的高精度、邏輯運算和存儲能力強的優點。但這種系統造價較高，只宜在一些要求嚴格的系統仿真中使用。除計算機外，仿真硬體還包括一些專用的物理仿真器，如運動仿真器、目標仿真器、負載仿真器、環境仿真器等。
仿真軟體包括為仿真服務的仿真程式、仿真程式包、仿真語言和以資料庫為核心的仿真軟體系統。 仿真軟體的種類很多，在工程領域，用於系統性能評估，如機構動力學分析、控制力學分析、結構分析、熱分析、加工仿真等的仿真軟體系統MSC Software在航空航天等高科技領域已有45年的套用歷史。
仿真方法
套用和效益
仿真技術得以發展的主要原因，是它所帶來的巨大社會經濟效益。50年代和60年代仿真主要套用於航空、航天、電力、化工以及其他工業過程控制等工程技術領域。在航空工業方面，採用仿真技術使大型客機的設計和研製周期縮短20%。利用飛行仿真器在地面訓練飛行員，不僅節省大量燃料和經費（其經費僅為空中飛行訓練的十分之一），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定一些在空中訓練時無法設定的故障，培養飛行員應付故障的能力。訓練仿真器所特有的安全性也是仿真技術的一個重要優點。在航天工業方面，採用仿真實驗代替實彈試驗可使實彈試驗的次數減少80%。在電力工業方面採用仿真系統對核電站進行調試、維護和排除故障，一年即可收回建造仿真系統的成本。現代仿真技術不僅套用於傳統的工程領域，而且日益廣泛地套用於社會、經濟、生物等領域，如交通控制、城市規劃、資源利用、環境污染防治、生產管理、市場預測、世界經濟的分析和預測、人口控制等。對於社會經濟等系統，很難在真實的系統上進行實驗。因此，利用仿真技術來研究這些系統就具有更為重要的意義。
發展方向
在仿真硬體方面，從60年代起採用數字計算機逐漸多於模擬計算機。混合計算機系統在70年代一度停滯不前，80年代以來又有發展的趨勢，由於小型機和微處理機的發展，以及採用流水線原理和並行運算等措施，數字仿真運算速度的提高有了新的突破。例如利用超小型機 VAX 11-785和外圍處理器AD-10聯合工作可對大型複雜的飛行系統進行實時仿真。在仿真軟體方面，除進一步發展互動式仿真語言和功能更強的仿真軟體系統外，另一個重要的趨勢是將仿真技術和人工智慧結合起來，產生具有專家系統功能的仿真軟體。仿真模型、實驗系統的規模和複雜程度都在不斷地增長，對它們的有效性和置信度的研究將變得十分重要。同時建立適用的基準對系統進行評估的工作也日益受到重視。
仿真軟體介紹
SimuWorks®是為大型科學計算、複雜系統動態特性建模研究、過程仿真培訓、系統最佳化設計與調試、故障診斷與專家系統等，提供通用的、一體化的、全過程支撐的，基於微機環境的開發與運行支撐平台。軟體採用了動態記憶體機器碼生成技術、分散式實時資料庫技術和面向對象的圖形化建模方法，在仿真領域處於國內領先水平。它主要用於能源、電力、化工、航空航天、國防軍事、經濟等研究領域，既可用於科研院所的科學研究，也可用於實際工程項目。
一、 SimuWorks® 的組成
SimuWorks平台產品主要包括
1、 仿真支撐平台SimuEngine（早期版本為Vcs3、SE2000）
3、 模組資源庫SimuLib（包括：控制，電氣，熱力，流網，電網）
4、 嵌入式實時作業系統仿真平台SimuERT
5、 仿真實時圖形系統SimuMMI
二、SimuWorks®的主要特點
1、 使用動態記憶體機器碼生成技術，結合分散式實時資料庫，為微機環境下分散式計算和複雜系統實時仿真，提供了高效的底層支撐平台；
3、 SimuWorks將系統仿真所需要的各種功能進行了整合，形成了從開發、調試、驗證、到運行、分析等全過程的整套流水線，創立了“系統仿真流水線開發工廠”的新理念，大大提高了仿真工程項目的開發效率；
4、 大型實時仿真系統中，普通的商業資料庫達不到實時性要求，SimuWorks中的SimuEngine仿真引擎提供了一個高速的網路實時資料庫，可以實現多個模型的分散式計算、動態數據顯示與線上數據修改，可以滿足大型實時仿真系統的開發和運行的需要。
三、 SimuWorks® 的工作流程
● 使用SimuWorks進行仿真開發的工作流程為：
● 對於系統未提供的專業模組和部分通用模組，用戶可以使用SimuManager進行擴充；
● 在SimuBuilder環境中，利用系統提供的模組和用戶自己開發的模組，根據仿真對象的組成，用圖形的方式進行模組組合，構建仿真系統；
● 配合SimuEngine的仿真支撐，利用SimuBuilder對所構建的仿真系統進行調試，直至形成穩定的最終產品；
● 最終產品僅依賴SimuEngine運行，用於科研和培訓等任務。
