仿真方法

仿真或譯作模擬（英語：Simulation），泛指基於實驗或訓練為目的，將原本的系統、事務或流程，建立一個模型以表征其關鍵特性(key characteristics)或者行為/功能，予以系統化與公式化，以便進行可對關鍵特徵做出模擬。

仿真方法不是一種單項技術，而是一種求解問題的方法。它可以運用各種模型和技術，對實際問題進行建模，通過模型採用人工試驗的手段，來理解需要解決的實際問題。通過仿真，可以評價各種替代方案，證實哪些措施對解決實際問題有效。

基本介紹

• 中文名：仿真方法
• 外文名：simulation technique

基本介紹

仿真方法的一個突出優點是能夠解決用解析方法難以解決的十分複雜的問題。有些問題不僅難以求解，甚至難以建立數學模型，當然也就無法得到分析解。仿真可以用於動態過程。可以通過反覆試驗(Trial－and－error)求優。與實體試驗相比，仿真的費用是比較低的，而且可以在較短的時間內得到結果。

仿真方法是建立系統的數學模型並將它轉換為適合在計算機上編程的仿真模型，然後對模型進行仿真試驗的方法。由於連續系統和離散事件系統的數學模型有很大差別，所以仿真方法基本上分為兩大類：連續系統仿真方法和離散事件系統仿真方法。

連續系統

連續系統的數學模型一般是用微分方程來描述的，模型中的變數隨時間連續變化。根據仿真時所採用的計算機不同，可分為模擬仿真法、數字仿真法和混合仿真法三類。①模擬仿真法：採用模擬計算機對連續系統進行仿真的方法，主要包括建立模擬電路圖，確定仿真的幅度比例尺和時間比例尺，並根據這些比例尺修改仿真模型中的參數。②數字仿真法：採用數字計算機對連續系統進行仿真的方法，主要是將連續系統的數學模型轉換為適合在數字計算機上處理的遞推計算形式。③混合仿真法：採用混合計算機對連續系統進行仿真的方法，還包括採用混合模擬計算機的仿真方法。除上述仿真方法的內容外，還需要解決仿真任務的分配、採樣周期的選擇和誤差的補償等特殊問題。

離散事件系統

離散事件系統的狀態只在離散時刻發生變化，通常用“離散事件”這一術語來表示這樣的變化。離散事件系統中的實體依其在系統中存在的時間特性可分為臨時實體（或稱顧客）和永久實體（或稱服務台）。臨時實體的到達和永久實體為臨時實體服務完畢，都構成離散事件。描述這類系統的數學模型一般不是一組數學表達式，而是一幅表示數量關係和邏輯關係的流程圖，可分為三部分：到達模型，服務模型和排隊模型。前兩者一般用一組不同機率分布的隨機數來描述，而包括排隊模型在內的系統活動則由一個運行程式來描述。對這類系統，主要使用數字計算機進行仿真。仿真方法解決的問題是：產生不同機率分布的隨機數和設計描述系統活動的程式。

還有一些用於仿真的特殊方法，如蒙特卡羅法。仿真方法還包括進行仿真實驗的方法，主要是指：為了對系統作深入的分析和綜合研究，在計算機上對仿真模型進行多次運行仿真，包括交叉效應、疊代尋優和統計實驗等。