淺談?dòng)?jì)算機(jī)仿真的論文

淺談?dòng)?jì)算機(jī)仿真的論文

　　計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是利用系統(tǒng)模型對(duì)實(shí)際的或設(shè)想的系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)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?dòng)?jì)算機(jī)仿真的論文，希望大家喜歡!

　　淺談?dòng)?jì)算機(jī)仿真的論文篇一

　　《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)建模與仿真探究》

　　摘要：本文以“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)建模與仿真”為題，對(duì)其發(fā)展現(xiàn)狀、技術(shù)特征、存在問(wèn)題以及應(yīng)對(duì)措施等進(jìn)行了深入的研究和探討。

　　關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)系統(tǒng);建模;仿真

　　中圖分類號(hào)： G434文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

　　引言

　　眾所周知，計(jì)算機(jī)仿真是基于系統(tǒng)模型而進(jìn)行的一系列操作活動(dòng)。因此，首先要針對(duì)目標(biāo)對(duì)象的實(shí)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(jì)和完善;第四是進(jìn)行程序的檢驗(yàn)和校正;第五是對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)仿真模型進(jìn)行預(yù)期的實(shí)驗(yàn)操作和資料收集;最后是對(duì)模型輸出或者是前期收集到的資料進(jìn)行分析和研究。

　　目前，計(jì)算機(jī)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(guò)一系列的模型分析和模型實(shí)驗(yàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)識(shí)、控制和優(yōu)化。在當(dāng)前社會(huì)環(huán)境下，面向系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)既包含了連續(xù)變量動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真模型，同時(shí)也包含了離散事件動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真模型。

　　一、計(jì)算機(jī)仿真與建模概述

　　計(jì)算機(jī)仿真也可以稱之為計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)或者是計(jì)算機(jī)模擬，從某種程度上來(lái)說(shuō)，它也就是建立實(shí)際系統(tǒng)模型的仿真模型，進(jìn)而在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中對(duì)該仿真模型進(jìn)行一系列的仿真實(shí)驗(yàn)或者是模擬實(shí)驗(yàn)的過(guò)程。當(dāng)前，它幾乎成了人們研究現(xiàn)實(shí)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(dòng)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的不斷更新與廣泛普及。從宏觀的角度來(lái)說(shuō)，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(gè)部分構(gòu)成的。計(jì)算機(jī)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(jìn)行信息的處理，從而在系統(tǒng)仿真的基礎(chǔ)上進(jìn)行一系列的實(shí)驗(yàn)研究。

　　二、計(jì)算機(jī)仿真過(guò)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(lái)確定的，畢竟計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所建立的任何一個(gè)模型都只能反映現(xiàn)實(shí)目標(biāo)對(duì)象系統(tǒng)中的某一個(gè)方面或者是其中的一個(gè)部分，也即是說(shuō)，所有的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)模型都是對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的有限映像。除此之外，為了使計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)具有較高的可信度和精確性，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)建模工作者在進(jìn)行具體的建模工作之前，對(duì)現(xiàn)實(shí)的目標(biāo)系統(tǒng)必須提前具備一定的先驗(yàn)知識(shí)以及必要的試驗(yàn)數(shù)據(jù)等資料，尤其是要對(duì)系統(tǒng)模型進(jìn)行形式化過(guò)程的處理，從而得到完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)仿真所需要的相關(guān)數(shù)學(xué)描述。另外，對(duì)已經(jīng)完成的系統(tǒng)模型的可信度檢驗(yàn)也是整個(gè)建模過(guò)程必不可少的一個(gè)階段或者是環(huán)節(jié)。其次，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)仿真過(guò)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(diǎn)以及系統(tǒng)仿真的具體要求來(lái)選擇恰當(dāng)?shù)乃惴āＳ?jì)算機(jī)系統(tǒng)仿真的第三步是相關(guān)程序的設(shè)計(jì)和完善，也即是采用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠識(shí)別和執(zhí)行的程序?qū)ο到y(tǒng)仿真模型進(jìn)行描述，該程序還包括一系列的、復(fù)雜的仿真實(shí)驗(yàn)要求。第四步是進(jìn)行程序的檢驗(yàn)和校正。第五步是對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)仿真模型進(jìn)行預(yù)期的實(shí)驗(yàn)操作和資料收集。事實(shí)上，這一環(huán)節(jié)已經(jīng)進(jìn)入了實(shí)實(shí)在在的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)仿真活動(dòng)，計(jì)算機(jī)操作者根據(jù)預(yù)期的系統(tǒng)仿真的目的對(duì)已經(jīng)建立起來(lái)的系統(tǒng)模型，按照預(yù)制的程序進(jìn)行一系列的實(shí)驗(yàn)，從而得到有效的模型輸出，完成資料的收集和整理活動(dòng)。最后，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)仿真過(guò)程的最后一個(gè)環(huán)節(jié)是對(duì)模型輸出或者是前期收集到的資料進(jìn)行分析和研究，也即是對(duì)模型數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)深入的處理，同時(shí)也要對(duì)該模型的可信度進(jìn)行驗(yàn)證，保證最終研究結(jié)果具有較高的可信性和實(shí)際指導(dǎo)價(jià)值，使現(xiàn)實(shí)活動(dòng)在此信息導(dǎo)下能夠順利進(jìn)行。

　　三、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的仿真與建模研究

　　抽象和映射是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)模型與現(xiàn)實(shí)對(duì)象之間最重要的關(guān)系之一，在計(jì)算機(jī)數(shù)字技術(shù)環(huán)境下建立抽象模型是實(shí)現(xiàn)仿真技術(shù)的關(guān)鍵。目前，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)仿真建模的基本研究方法是模型分析法。針對(duì)復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)，以系統(tǒng)設(shè)計(jì)為主要目標(biāo)的仿真模型的建模過(guò)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(píng)估與綜合等幾個(gè)階段。一般來(lái)說(shuō)，根據(jù)計(jì)算機(jī)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(dòng)態(tài)系統(tǒng)和離散事件動(dòng)態(tài)系統(tǒng)兩種形式。在當(dāng)前社會(huì)環(huán)境下，面向系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)既包含了連續(xù)變量動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真模型，同時(shí)也包含了離散事件動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真模型。由于離散事件動(dòng)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(shí)間點(diǎn)上面，因此，很難像連續(xù)變量動(dòng)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(dòng)態(tài)系統(tǒng)(CVDS)的仿真建模分析

　　該系統(tǒng)主要是指在時(shí)間驅(qū)動(dòng)的作用下，促使整個(gè)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(lái)說(shuō)，根據(jù)特定系統(tǒng)中取值方式以及時(shí)間取值域的不同，連續(xù)變量動(dòng)態(tài)系統(tǒng)大致可以分為離散時(shí)間動(dòng)態(tài)系統(tǒng)、連續(xù)時(shí)間動(dòng)態(tài)系統(tǒng)以及連續(xù)―離散時(shí)間混合的動(dòng)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(shí)間動(dòng)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(dòng)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(dòng)平均(CARM A)模型、滑動(dòng)平均模型等諸多數(shù)學(xué)模型樣式來(lái)描述連續(xù)變量動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。另外，連續(xù)變量動(dòng)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以識(shí)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(jiǎn)化處理方法等。

　　假設(shè)計(jì)算機(jī)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(shí)間動(dòng)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(jī)性的輸入信息{ε(t)}，那么連續(xù)時(shí)間隨機(jī)CVDS系統(tǒng)之中的輸入與輸出之間關(guān)系描述常用的隨機(jī)微分方程式為：

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

　　針對(duì)第一、第二種模型來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)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(guò)程行為的重要方式之一，這也是目前計(jì)算機(jī)系統(tǒng)仿真與建模領(lǐng)域重點(diǎn)研究的內(nèi)容之一，對(duì)現(xiàn)實(shí)社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)的發(fā)展具有極大的促進(jìn)作用。

　　2、離散事件動(dòng)態(tài)系統(tǒng)(DEDS)的仿真與建模研究

　　離散事件動(dòng)態(tài)系統(tǒng)(DEDS)主要是指受到一系列的事件驅(qū)動(dòng)，系統(tǒng)狀態(tài)呈現(xiàn)出不斷的跳躍式的變化，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)的遷移出現(xiàn)在各種離散時(shí)間點(diǎn)之上的一種動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)。自八十年代以來(lái)，便有不少西方學(xué)者對(duì)離散事件動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的模型設(shè)計(jì)方法進(jìn)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(wèn)題，尚沒(méi)有一個(gè)通用的適合于不同研究對(duì)象或者是系統(tǒng)特征的模型表示方法。

　　結(jié)束語(yǔ)

　　從當(dāng)前的發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，離散事件動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模常常采用網(wǎng)絡(luò)圖或者是實(shí)踐圖法、排隊(duì)論法、隨機(jī)過(guò)程描述法、形式語(yǔ)言與自動(dòng)機(jī)法、抽象代數(shù)法等等諸多方法。如圖3所示，離散事件動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真主要是通過(guò)仿真模型的運(yùn)行來(lái)實(shí)現(xiàn)一系列的系統(tǒng)行為以及完成對(duì)系統(tǒng)的分析和評(píng)估的。因此，仿真模型的建立必須與現(xiàn)實(shí)生活中真實(shí)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(jìn)行的核心問(wèn)題。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]李福順.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)建模與仿真[J].陜西教育(高教版),2014,Z1:122-123.

　　[2]王海燕,彭文利.生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)探討[A].

　　[3]馬書紅.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)建模與仿真探究[J].陜西教育(高教版),2014,04:65.