第1章 绪论

1.1 什么是仿真

仿真一词源于英语单词simulation，是模仿真实世界的意思。仿真是对现实系统的某一层次抽象属性的模仿，它是利用模型进行的一种试验，可有效而经济地用于科研、设计、训练以及系统的试验。人们利用仿真试验，从中得到所需的信息，然后帮助人们对现实世界中某一层次的问题做出决策。

雷诺（T. H. Naylor）于1966年在其专著中对仿真作了如下定义：仿真是在数字计算机上进行试验的数字化技术，它包括数字与逻辑模型的某些模式，这些模型描述某一事件或经济系统（或者它们的某些部分）在若干周期内的特征。

从仿真的定义可看出，要进行仿真，系统和系统模型是两个主要因素。同时，由于对复杂系统的模型处理和模型求解离不开高性能的信息处理装置计算机，所以系统仿真（尤其是数学仿真）实质上应该包括三个基本要素：系统、系统模型、计算机。而联系这三项要素的基本活动则是：模型建立、仿真模型建立和仿真试验。其中系统是研究的对象，模型是系统的抽象，仿真是对模型的实验。系统仿真三要素及联系三要素的基本活动如图1-1所示。

图1-1 仿真三要素

仿真技术是综合集成了计算机、网络技术、图形图像技术、多媒体、软件工程、信息处理、自动控制等多个高新技术领域的知识，以相似原理、系统技术、信息技术、控制技术及相关应用领域专业技术为基础，用系统的模型对真实的或设计中的系统进行分析、研究的一门多学科综合性技术。

广义而言，仿真是采用建模的方法和物理的方法对真实环境客观事物进行抽象、映射、描述和复现。基于系统原理、理论、定律、系统数据等应用计算机技术、软件技术和信息技术建立仿真环境（虚拟环境），在仿真环境中对客观事物进行研究。仿真技术的发展源于系统在设计过程中对系统参数变化或受外界干扰时必须验证系统性能是否能满足设计要求而进行的一项工作，它是分析评估现有系统运行状态或设计优化未来系统性能与功能的一种技术手段。仿真技术不仅仅应用于简单的单个系统，也应用于由多个系统综合构成的复杂系统。在机械系统、工程设计、航空航天、交通运输、计算机集成等领域有着广泛的应用。