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系统仿真及其输出结果观察与统计

时间:2023-06-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:3)系统仿真的输出结果是在仿真实验运行过程中不断对系统行为和系统状态进行观察和统计而得到的。

系统仿真及其输出结果观察与统计

1.系统

系统一词最早见著于古希腊原子论创始人德谟克利特的著作《世界大系统》一书。如今,系统这个词语已经在各个领域用得非常广泛,从而使人们很难对它下一个准确的定义。在总结前人思想的基础上,我们可以将系统定义如下:按照某些规律结合起来,互相作用、互相依存的所有实体的集合或总体。

在定义一个系统时,首先要确定系统的边界。尽管世界上的事物是相互联系的,但当我们研究某一对象时,总是要将该对象与其环境区分开来。边界确定了系统的范围,边界以外对系统的作用称为系统的输入,系统对边界以外的环境的作用称为系统的输出。

尽管世界上的系统千差万别,但人们总结出描述系统的“三要素”,即实体、属性、活动。实体确定了系统的构成,也就确定了系统的边界,属性也称为描述变量,描述每一实体的特征。活动定义了系统内部实体之间的相互作用,反映了系统内部发生变化的过程。

2.仿真

仿真是指在实际系统尚不存在的情况下对于系统或活动本质的实现。最初,仿真技术主要用于航空、航天、原子反应堆等价格昂贵、周期长、危险性大、实际系统试验难以实现的少数领域,后来逐步发展到电力、石油、化工、冶金机械等一些主要工业部门,并进一步扩大到社会系统、经济系统、交通运输系统、生态系统等一些非工程系统领域。可以说,现代系统仿真技术和综合性仿真系统已经成为任何复杂系统,特别是高技术产业不可缺少的分析、研究、设计、评价、决策和训练的重要手段。其应用范围在不断扩大,应用效益也日益显著。

3.系统仿真的特性

1)系统仿真是一种实验技术,它为一些复杂的系统创造了一种计算机实验环境。

2)系统仿真实验需要在一定的语言支持下建立经过抽象和简化的仿真模型。

3)系统仿真的输出结果是在仿真实验运行过程中不断对系统行为和系统状态进行观察和统计而得到的。(www.xing528.com)

4)系统仿真研究的对象往往包含多种随机因素的综合作用,每次仿真运行只是对系统行为的一次随机抽样

4.系统仿真的优点

1)认识客观世界规律性的新型手段,它可以将研制过程、运行过程和实施过程放在实验室中进行,具有良好的可控制、无破坏性、可复现性和经济性等特点。

2)用它可以探索高技术领域和复杂系统深层次的运动机理和规律性,给出人们直观逻辑推理不能预见的系统动态特征,具有科学的先验性。

3)系统仿真可根据系统内部的逻辑关系和数学关系,面向系统的实际过程和行为来构造仿真模型,在很少假设或不作假设的前提下建立包括系统主要因素和具体细节的模型框架,并通过仿真实验运行,得到复杂的解。

4)系统仿真建模具有面向过程的特点,仿真模型与所研究系统的运行过程在形式上和逻辑上存在对应性,避免了建立抽象数学模型的困难,显著简化了建模过程,具有直观性。

5)随着系统仿真理论和计算机技术的发展,系统仿真已跻身于高新技术领域,使系统仿真与人工智能技术、并行处理技术、分布式仿真、优化理论、三维图像处理技术以及多媒体技术等融为一体,并逐步步入虚拟现实仿真、互联网上仿真以及群决策仿真研讨等领域。

仿真程序、仿真语言、仿真环境是仿真技术发展的三个不同层次。仿真技术已广泛应用于工业生产、交通运输、能源供应、医疗卫生航空航天军事作战、制造过程以及社会服务等诸多领域。

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