仿真软件

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仿真软件（Simulation Software）

　　仿真软件是指一类面向仿真应用的专用计算机软件。它的特点是面向问题、面向仿真用户。它的功能可以概括为建模、运控、结果处理和数据库管理。因而,仿真软件可以分为仿真程序包、仿真语言和仿真软件平台。

　　仿真软件分为仿真语言、仿真程序包和仿真软件系统三类。其中仿真语言是应用最广泛的仿真软件。仿真程序包是针对仿真的专门应用领域建立起来的程序系统。软件设计人员将常用的程序段设计成通用的子程序模块，并设计一个主程序模块，用于调用子程序模块。仿真研究人员使用这种程序包可免去繁重的程序编制工作。仿真程序包除不具备仿真软件的功能1以外，至少具备功能2、3、4中的任一种。仿真软件系统以数据库为核心将仿真软件的所有功能有机地统一在一起，构成一个完善的系统。它由建模软件、仿真运行软件（语言）、输出结果分析报告软件和数据库管理系统组成。仿真软件通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离的环境中的完整计算机系统。它与仿真硬件同为仿真的技术工具。仿真软件是从50年代中期开始发展起来的。它的发展与仿真应用、算法、计算机和建模等技术的发展相辅相成。1984年出现了第一个以数据库为核心的仿真软件系统，此后又出现采用人工智能技术（专家系统）的仿真软件系统。这个发展趋势将使仿真软件具有更强、更灵活的功能、能面向更广泛的用户。目前比较风行的是虚拟现实仿真软件，比如虚拟现实仿真平台（VR-Platform）。仿真软件其目标是不断改善面向问题、面向用户的模块描述能力和对模型实验的功能。不同技术水平的用户通过仿真软件能在不同的程度上采用他们表达问题的习惯语言,方便地与计算机对话,完成建模或仿真实验。

1. 源语言的规范化和处理，即规定描述模型的符号、语句、句法、语法，检测源程序中的错误和将源程序翻译成机器可执行码。
2. 仿真的执行和控制。
3. 数据的分析和显示。
4. 模型、程序、数据、图形的存储和检索。可以通过对软件的设计来实现这些功能。

　　在教学过程中使用仿真软件的场合可分为演示性和讲解性场合。在讲解原理时给学生把原理讲清楚，再用几个仿真例子说明这个原理，这种演示性场合在教学中非常常见。另一方面有时一个或者几个学时都在讲某个具体的电路，而把这个电路当成一个整体采用仿真软件进行讲解，这种场合更多出现在把基本原理讲了之后讲解真个系统的作用情况下。对于演示性和讲解性场合分别有不同的教学要求。演示性场合的目的在于向学生演示讲授过的原理，这些原理是从很多应用实例中提取出来的抽象概念。由于这些原理大部分都抽象所以需要用实例来具体化，而仿真软件的特点有利于这种具体化过程。仿真软件的方便使用使得教师无需搭建电路，仿真软件的灵活使得教师无需更换实物就可以再次进行实验。仿真软件加速了学生把抽象概念进行具体化的过程。

　　讲解性场合常见于对一个设备系统的教学，此时一般很少涉及新的原理，而更多的是把已经讲解过的多个电路和原理综合起来分析一个系统。这就对教师提出了更高要求，教师必须把各个单元和他们的运行原理分别讲清楚，还要把他们之间的联系讲清楚，一个系统运行时，有哪些单元起决定性作用，他们的运行原理在系统运行中是否也起决定性作用，而在分析整个系统的时候，哪些单元的运行原理可以只从侧面理解，这些都需要教师进行教学任务分解时有效进行思考。

　　在使用仿真软件时学生比较难掌握的有几点：正确模型的使用，初始值的确定，算法的选择，步长的确定。教师一定要把这几个方面给学生讲解清楚，而且让学生多练习才能让他们掌握具体方法。正确使用模型的难点在于学生往往对模型里面的参数无法准确进行设置，因此教师应当把这些参数讲透彻，这样学生才能理解。由于正确设定初始值能加快仿真过程，所以教师应当让学生知道初始值的设置方法，在电路中经常设置的初始值有电容电压和电感电流等初始值，如果这些值设置不当，仿真过程就要经历很长的暂态。算法的选择在仿真中很重要，由于要根据电路来选择算法，所以要让学生知道自己的模型是连续模型还是离散模型，从而正确选择模型的算法。确定步长时要结合电脑的配置和对输出精度的要求共同确定。

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