系统仿真的特点

广义的仿真概念是泛指在系统模型上进行试验的技术,也就是说将所研究的对象用某种手段加以模仿的技术,主要有物理模拟技术(称为物理仿真)和数值模拟技术(称为计算机仿真),例如各种水工建筑的水工模型试验、在振动台进行各种建筑物模型的抗震试验等,都是在物理模型上进行试验的物理仿真。物理仿真方法具有直观、形象和便于类比等优点,但一般存在费用高、速度慢等缺点。近年来应用日益广泛的计算机仿真技术,是一种在计算机上进行实验的数值技术,它是以数值计算和数值测试为特征(包含各种数学和逻辑关系),并以数字计算机为主要工具,模拟复杂系统的运行,描述系统在一定时间内的行为和状态。计算机仿真的主要特点有以下几点。

1.时间的伸缩性

使用计算机仿真技术,可以将几个月甚至几年或更长时间的外界系统活动,压缩到十几分钟甚至几秒内模拟运行出来,也可以将持续时间短暂、状态变化迅速的系统活动,在较长的时间内模拟,以便对真实系统中无法观察到的细微结构的变化进行研究。

2.对各种复杂系统的广泛适应性

建立模式不受数学、逻辑、不可控变量及有关统计理论的限制,可运用于具有大量逻辑、随机关系复杂的系统中。

3.运行的可控性

在仿真运行过程中,可根据需要随时停止仿真的运行,并能及时取得有关的阶段性统计数据,而不会影响以后整个系统的运行结果。

4.便于多方案选优

可以在只改变相关因素和某些条件,而保持其他条件不变的情况下,进行多方案、重复性、大量仿真运行,从而在众多的方案中进行选优决策。

5.应用的广泛性

对于难以用一般解析方法和优化方法以及物理仿真方法解决的复杂系统,仿真技术都是唯一可行的和有效的方法,这一特点使计算机仿真技术几乎可以用于一切领域。

给出一个系统的数学模型之后,有时用分析手段就可以求解系统有关的信息,但是当不能应用分析法的时候,就需要应用仿真方法求解。

与应用数学分析方法求解问题相比较,仿真方法求解问题的主要缺点是很明显的,即它只能给出问题的特解而不能给出问题的通解。然而,能用数学分析法求解的问题的范围毕竟是有限的。用数学分析法求解问题时,要对系统加以抽象和近似的处理,以使模型适宜用数学分析方法求解。在许多方面,理想情况下是把仿真方法的应用作为已经得到的、因过于简化的数学分析解答的一种补充。

计算机系统仿真技术具有以上显著的特点,并以此在各个领域得到广泛的应用与发展,成为管理与决策的有力工具。