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關于計算機的模擬技術及其應用
計算機模擬技術作為計算機技術的重要組成部分,隨著計算機技術在各個領域的廣泛的應用,其應用范圍也在不斷的擴展。下面是YJBYS小編為大家搜索整理的關于計算機的模擬技術及其應用,歡迎參考閱讀,希望對大家有所幫助!想了解更多相關信息請持續(xù)關注我們應屆畢業(yè)生培訓網(wǎng)!
在計算機模擬技術產(chǎn)生之前,人們主要采用人工的辦法對一些對象進行模擬。而人工的模擬方法往往存在很多的缺點,如數(shù)據(jù)量小、參數(shù)修改困難、靈活性差、成本高、周期性長,并且模擬的效果也不是很理想。而且有些現(xiàn)象,對于人工無法模擬是無法實現(xiàn)和達到的。然而計算機模擬技術可以使模擬變得更加方便便捷、靈活,可控制性變得更強,并且對哪些人工模擬無法模擬的對象也可以很好的進行模擬。
一、計算機模擬技術
1.基本原理
算機模擬是一種針對具體對象的模擬過稱,根據(jù)不同的對象,模擬方法也個不相同,但是其中確有一定的規(guī)律可循。計算機模擬的一般步驟是:
第一,針對對模擬對象建立模型,建立的模型可分為是物理模型、數(shù)學模型或其他特定模型。模型的建立的好壞直接影響最終的效果,因此是計算機模擬中最為重要的步驟。
第二,依據(jù)模型編寫相應計算程序,或者借助計算機模擬軟件來實現(xiàn)對模型的具體的實現(xiàn),生成可視化的效果,計算我們需要的數(shù)據(jù)。
第三,運算和數(shù)據(jù)分析處理過程,即在計算機上運行程序,得到并分析運行結果,并與所要模擬的對象進行比,檢測是否達到了預期的效果。
2.基本方法
計算機模擬方法根據(jù)是否建立模型可以分為兩大類:直接模擬法和模型模擬法。
直接模擬法:不依賴具體的模型,主要是通過計算機程序?qū)⒕唧w模擬現(xiàn)象的發(fā)生過程進行直觀再現(xiàn)。如在計算機用動畫的形式直觀的模擬網(wǎng)絡中兩臺計算機相互通信的不同階段過程過程。這中直接模擬法是計算機模擬中最簡單的模擬方法。
模型模擬法,這種方法是依靠具體的數(shù)學或物理模型,并通過對模型進行編程來實現(xiàn)模擬。它有空可以細分為以下兩種種方法:(1)確定的方法:該方法對模擬對象建立確定的模型,使得模擬出的結果也是確定的,并嚴格遵尋事先建立的模型。(2)隨機的方法:該方法也被稱為蒙特卡羅(Monte Carlo)[1]法。蒙特卡羅法的基本思想是:當要求解的問題是某事件出現(xiàn)的概率或者期望值時,它可以通過“試驗”的方法,得到該事件出現(xiàn)的概率或平均值,并用它作為求解問題的解。
二、計算機模擬技術的應用
1.工業(yè)應用
隨著工業(yè)信息化的發(fā)展,計算機模擬技術在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應用,具體應用領域包括航空航天[2]、交通運輸、通訊控制、工業(yè)控制、機械制造等諸多方面。計算機模擬是以計算機硬件和相應的軟件為基礎,以現(xiàn)代控制理論和相似原理為方法,借助相應系統(tǒng)模型對真實的或假設的系統(tǒng)進行模擬解析,從而指導生產(chǎn)實踐,控制產(chǎn)品的生產(chǎn)與制造過稱提高生產(chǎn)產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量。如在機械加工過程,利用計算機模擬技術,有助于發(fā)現(xiàn)其機理,為提高機械加工性能提供理論支持。如在工業(yè)控制領域,采用計算機模擬技術,可以對生產(chǎn)過程實行動態(tài)監(jiān)控,有助于中改進現(xiàn)實的流水線,縮短生產(chǎn)時間,提高經(jīng)濟效益。
2.軍事應用
在軍事演習中,直接使用先進武器進行演練,不但具有很大的危險性,而且相應的費用也非常昂貴。采用計算機模擬技術在可以很好解決這些問題,它在軍事上的運用主要有以下幾個方面:(1)模擬先進武器的作戰(zhàn)性能,如模擬導彈的飛行軌跡,計算其精確性。(2)虛擬現(xiàn)實技術[3],虛擬現(xiàn)實技術利用計算機模擬一種現(xiàn)實的環(huán)境,并通過多種傳感設備使用戶“投入”到該環(huán)境中,使用戶與該環(huán)境進行自然交互。采用虛擬現(xiàn)實技術在很大程度上解決真實作戰(zhàn)訓練危險和演練環(huán)境限制的問題。
3.經(jīng)濟學應用
在當今社會中,經(jīng)濟運行具有不可預測性。利用計算機模擬技術,依據(jù)基本的經(jīng)濟學原理,對經(jīng)濟運行進行模擬,可以有效的控制經(jīng)濟運行。計算機模擬在經(jīng)濟學中的作用表現(xiàn)在:(1)能對復雜的內(nèi)部交互作用的經(jīng)濟系統(tǒng)進行研究和實驗。(2)能模擬各種不同方案,觀察這些方案對系統(tǒng)的結構和行為的不同影響。(3)能反映變量間的相互關系,確定哪些變量更加重要,以及它如何影響其他變量和整個系統(tǒng)。(4)能研究不同時期的動態(tài)聯(lián)系,反映系統(tǒng)隨時間的變化規(guī)律。
三、存在的問題
計算機模擬技術目前在各個領域都得到的廣泛的應用,技術得到了很大的提高,但也面臨著不少問題。
(1)模型建立較難:對某些物理過程想要建立合理的模型困難較大,并且模型建立以后相應的修改也很困難。
(2)沒有通用的規(guī)律:計算機模擬是針對對象的過程,模擬的問題可能千差萬別,具體模擬的方法間并沒有通用的規(guī)律。
(3)存在局限性:計算機模擬過程和實際的過程還是有一定的差異,很可能會遺漏掉最優(yōu)方案,運用范圍只限于能考察的情況,規(guī)模很大時,較難取得模擬細節(jié)。
(4)模擬系統(tǒng)的評價困難:模擬只是是對現(xiàn)實系統(tǒng)的某一層次的抽象屬性的模仿,模擬仿真是有層次的,既針對所要處理的客觀題,又針對處理者的需求層次,所以很難評價一個模擬系統(tǒng)的優(yōu)劣。
總之,隨著計算機技術的發(fā)展,計算機模擬技術的應用范圍不斷的擴大,已經(jīng)成為科學研究中繼理論方法、試驗方法之后的第三種研究方法[4]。計算機模擬技術成為當今研究的一個熱點,它不僅可以模擬簡單直觀的現(xiàn)象,還可以對一些復雜隨機的現(xiàn)象進行模擬,更好的指導幫助人們在實際的工作。并且隨著信息化工業(yè)化進程的不斷推進,計算機模擬技術也將在各個領域起到越來越重要的作用。
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