模擬技術

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什麼是模擬技術

  模擬技術是一門多學科的綜合性技,是以模擬技術電腦專用設備為工個具,利用系統模型對實際的或設想的系統進行動態試驗。現是一項國防關鍵技術,對提高武器系統的研製效率、改善部隊訓練和提高戰鬥力將發揮越來越大的作用,已成為發達國家實現質量建軍的一種重要手段。

模擬技術簡介

  信息處理技術網路技術的發展,實際上已經完全改變為模擬的概念。將先進的模擬技術與網路技術相結合,由真實裝備和電腦模擬系統綜合模擬系統組成模擬環境,用電腦網路把新武器系統和分散在不同地點的研製者、用戶聯繫在一起,讓用戶在模擬環境中提前“使用”正在研製的武器,讓研製者能提前瞭解武器的作戰使用,雙方共同研究,及時發現和解決問題。這樣不僅加快了武器系統的研製進度,也縮短了新武器形成戰鬥力的時間。在部隊訓練方面,模擬技術同樣大有用武之地。美國陸軍到80年代末,訓練士兵還是採用野戰訓練和模擬訓練兩種方法。野戰訓練的主要問題是燃料、彈葯消耗大,場地、都有困難,組織大規模演習費時又費力;模擬訓練,所用的模擬器可能比它所模擬的真實裝備還要貴。為瞭解決部隊訓練問題,美國國防部高級研究計劃局1983年開始實施模擬器聯網計劃,把分散在各地的訓練器用電腦聯成網路,形成分散式交互模擬,實現異地聯通與互操作。模擬技術是一項國防關鍵技術,對提高武器系統的研製效率、改善部隊訓練和提高戰鬥力將發揮越來越大的作用,已成為發達國家實現質量建軍的一種重要手段。

模擬技術的工具

  主要指的是模擬硬體和模擬軟體。模擬硬體中最主要的是電腦。用於模擬的電腦有三種類型:模擬電腦數字電腦和混合電腦。數字電腦還可分為通用數字電腦和專用的數字電腦。模擬電腦主要用於連續系統的模擬,稱為模擬模擬。在進行模擬模擬時,依據模擬模型(在這裡是排題圖)將各運算放大器按要求連接起來,並調整有關的繫數器。改變運算放大器的連接形式和各繫數的調定值,就可修改模型。模擬結果可連續輸出。因此,模擬電腦的人機交互性好,適合於實時模擬。改變時間比例尺還可實現超實時的模擬。60年代前的數字電腦由於運算速度低和人機交互性差,在模擬中應用受到限制。現代的數字電腦已具有很高的速度,某些專用的數字電腦的速度更高,已能滿足大部分系統的實時模擬的要求,由於軟體、介面和終端技術的發展,人機交互性也已有很大提高。因此數字電腦已成為現代模擬的主要工具。混合電腦把模擬電腦和數字電腦聯合在一起工作,充分發揮模擬電腦的高速度和數字電腦的高精度、邏輯運算和存儲能力強的優點。但這種系統造價較高,只宜在一些要求嚴格的系統模擬中使用。除電腦外,模擬硬體還包括一些專用的物理模擬器,如運動模擬器、目標模擬器、負載模擬器、環境模擬器等。

  模擬軟體包括為模擬服務的模擬程式、模擬程式包、模擬語言和以資料庫為核心的模擬軟體系統。模擬軟體的種類很多,在工程領域,用於系統性能評估,如機構動力學分析、控制力學分析、結構分析、熱分析、加工模擬等的模擬軟體系統MSCSoftware在航空航天等高科技領域已有45年的應用歷史。

模擬技術方法

  主要是指建立模擬模型和進行模擬實驗的方法,可分為兩大類:連續系統的模擬方法和離散事件系統的模擬方法(見模擬方法)。人們有時將建立數學模型的方法也列入模擬方法,這是因為對於連續系統雖已有一套理論建模和實驗建模的方法,但在進行系統模擬時,常常先用經過假設獲得的近似模型來檢驗假設是否正確,必要時修改模型,使它更接近於真實系統。對於離散事件系統建立它的數學模型就是模擬的一部分。

模擬技術應用和效益

  模擬技術得以發展的主要原因,是它所帶來的巨大社會經濟效益。50年代和60年代模擬主要應用於航空、航天、電力化工以及其他工業過程式控制制工程技術領域。在航空工業方面,採用模擬技術使大型客機的設計和研製周期縮短20%。利用飛行模擬器在地面訓練飛行員,不僅節省大量燃料和經費(其經費僅為空中飛行訓練的十分之一),而且不受氣象條件和場地的限制。此外,在飛行模擬器上可以設置一些在空中訓練時無法設置的故障,培養飛行員應付故障的能力。訓練模擬器所特有的安全性也是模擬技術的一個重要優點。在航天工業方面,採用模擬實驗代替實彈試驗可使實彈試驗的次數減少80%。在電力工業方面採用模擬系統對核電站進行調試、維護和排除故障,一年即可收回建造模擬系統的成本。現代模擬技術不僅應用於傳統的工程領域,而且日益廣泛地應用於社會、經濟、生物等領域,如交通控制城市規劃、資源利用、環境污染防治、生產管理市場預測世界經濟的分析和預測人口控制等。對於社會經濟等系統,很難在真實的系統上進行實驗。因此,利用模擬技術來研究這些系統就具有更為重要的意義。

模擬技術發展方向

  在模擬硬體方面,從60年代起採用數字電腦逐漸多於模擬電腦。混合電腦系統在70年代一度停滯不前,80年代以來又有發展的趨勢,由於小型機和微處理機的發展,以及採用流水線原理和並行運算等措施,數字模擬運算速度的提高有了新的突破。例如利用超小型機VAX11-785和外圍處理器AD-10聯合工作可對大型複雜的飛行系統進行實時模擬。在模擬軟體方面,除進一步發展互動式模擬語言和功能更強的模擬軟體系統外,另一個重要的趨勢是將模擬技術和人工智慧結合起來,產生具有專家系統功能的模擬軟體。模擬模型、實驗系統的規模和複雜程度都在不斷地增長,對它們的有效性和置信度的研究將變得十分重要。同時建立適用的基準對系統進行評估的工作也日益受到重視。

模擬技術行業概況

  供求關係是一個模擬技術行業能否快速發展的前提。目前來看,市場需求是很大的,而供應方面卻略顯不足,尤其是擁有核心知識產權專利產品服務質量過硬的企業並不多,行業整體缺乏品牌效應。在需求旺盛的階段,行業需求巨大,發展前景好,這是毋庸置疑的。傲唯刃道號召業業內企業共同努力,尤其需要發揮盡善盡美的研發精神,進一步提高研發技藝,降低成本,真正解決客戶的實際困難,嚴把質量關,提供最可靠的產品及服務。

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