计算机仿真
计算机仿真
计算机仿真引言计算机仿真（Computer Simulation）是利用计算机模拟真实世界或虚拟系统的过程。
它通过创建数学模型和模拟实验来研究和分析各种现象和系统。
计算机仿真在许多领域中都发挥着重要的作用，包括物理学、工程学、生物学、社会科学和医学等。
计算机仿真的应用物理学仿真计算机仿真在物理学中起着至关重要的作用。
它可以模拟天体运动、流体力学、电磁场以及量子物理等现象。
通过计算机仿真，我们可以对复杂的物理系统进行研究和分析，例如黑洞的形成、星系的演化、飞机的气动特性等。
计算机仿真能够大大加速科学研究的进程，并提供准确的预测结果。
工程学仿真在工程学领域，计算机仿真广泛应用于产品设计、工艺优化和性能评估等方面。
通过创建虚拟模型和模拟实验，工程师可以在计算机上测试和优化设计方案。
这种虚拟的仿真环境可以帮助工程师降低开发成本、节省时间和资源。
例如，在汽车工程中，计算机仿真可以模拟车辆的碰撞试验，优化车身结构，提高安全性能。
生物学仿真计算机仿真在生物学研究中也发挥着重要的作用。
生物学仿真可以模拟生物体内的化学反应、细胞分裂、蛋白质折叠等生物过程。
通过计算机仿真，科学家可以深入研究生物系统的复杂性，加深对生命现象的理解。
同时，生物学仿真还可以用于药物研发、疾病模拟以及基因工程等领域。
社会科学仿真社会科学仿真是计算机仿真在社会学、经济学和人文学科中的应用。
它可以模拟人类社会的行为和互动，分析社会系统的稳定性和变化。
社会科学仿真可以用于研究市场经济、政治决策、交通流动等各种社会现象。
通过计算机仿真，我们可以预测社会系统的发展趋势，提供政策决策的参考。
医学仿真在医学领域，计算机仿真被广泛应用于医疗技术的研发和临床实践中。
例如，计算机仿真可以模拟手术过程，帮助医生进行手术前的模拟操作，提高手术的成功率。
此外，计算机仿真可以模拟人体生理过程，用于研究疾病的发展和治疗方法的优化。
计算机仿真的方法和技术数值模拟数值模拟是计算机仿真的一种重要方法。
计算机仿真
计算机仿真计算机仿真是指利用计算机模拟实际事物的运行过程和行为，以产生数据和结果，以及对其进行分析和预测的过程。
它是利用计算机技术进行实验研究、系统设计和性能评估的重要手段。
本文将重点介绍计算机仿真模型的第四章内容，并通过1200字以上的篇幅进行详细阐述。
第四章主要涉及计算机仿真模型的几个重要概念，包括模型的表达形式、模型的运行机制和模型的评价方法。
首先，模型的表达形式是指对实际事物的抽象和描述方式。
在计算机仿真中，常见的表达形式包括数学方程、逻辑规则和图形模型等。
数学方程是描述系统行为和属性的基础，逻辑规则是描述系统运行逻辑和规则的基础，而图形模型则是将系统抽象成图形形式进行可视化表示。
这些表达形式可以根据实际需要进行选择和组合，以达到对系统进行描述和分析的目的。
其次，模型的运行机制是指模型的建立和运行过程。
在建立模型时，需要进行系统的分析和抽象，确定模型的结构和参数。
在运行模型时，需要将模型的输入数据进行处理和计算，得到模型的输出结果。
模型的运行机制可以采用离散事件模拟方法、连续模拟方法或混合模拟方法等。
离散事件模拟方法适用于对系统中发生的离散事件进行建模和分析，连续模拟方法适用于对系统中连续变化的过程进行建模和分析，混合模拟方法则是将离散事件模拟和连续模拟相结合，以实现对系统的全面建模和分析。
最后，模型的评价方法是指对模型的准确性和有效性进行评估的方法。
模型的准确性是指模型对实际系统的描述程度，模型的有效性是指模型对问题解决和决策支持的贡献程度。
模型的评价方法可以采用统计分析、敏感性分析、验证和验证等方法。
统计分析方法可以对模型的输出结果进行统计分析和比较。
敏感性分析方法可以分析和评估模型的输入参数对模型结果的影响程度。
验证方法可以通过与实际数据进行比较，评估模型的准确性。
验证方法主要采用寻优算法和参数拟合方法，对模型进行调整和优化，使其更加接近实际系统。
总之，计算机仿真模型是利用计算机模拟实际事物的运行过程和行为的重要工具。
计算机仿真
计算机仿真中的常用术语
系统----指一些具有特定功能、相互之间以一定的规律联系着 的物体所组成的总体。 系统边界----为了限制所研究问题涉及的范围，一般用系统边 界把所研究的系统与影响系统的环境区分开来。 实体----系统内的对象、系统的组成元素都称为实体。 属性----反映实体的某些性质，比如文字、数字或逻辑。 状态----是指在某一时间点上，实体及其属性值的集合。 活动----导致系统状态变化的一个过程称为活动。反映了系统 变化的规律。 事件----活动是指一段过程，即在一段时间内发生的情况。事 件是一个时间点的情况，系统发生变化的瞬间就发生了事件。
该系统中有顾客到来事件A和服务结束事件D这两个事件 ，且假设顾客到来时若出纳员空闲，则该顾客就立即缴 款，然后离去。若顾客到来时出纳员忙，则该顾客排队 等候。在这个问题中，事件表中的每个记录可简单地设 时间和事件两项。
初始化：仿真时钟置零 设置系统初始状态 累计统计量清零 产生初始事件表 从事件表中找出时间最近事件 仿真时钟步进 是哪一类事件？ 事件表
3、模型的运行与改进：首先确定一些具体的运行方 案，如初始条件、参数、步长、重复次数等，然后输 入数据，运行程序，将得出的仿真结果与实际系统比 较，进一步分析和改进模型，直到符合实际系统的要 求和精度为止。 4、设计格式输出仿真结果：包括提供文件的清单， 记录重要的中间结果。输出格式要有利于用户了解整 个仿真过程，分析和使用仿真结果。
注水速度：W/I=6m3/min； 排水速度：W/O=6m3/min； 注入水的含盐率： S/I=0.5kg/m3； 最终含盐率： S/F=0.2kg/m3； T时刻水的体积：V/Tm3； T时刻水的含盐量：S/Tkg； S /T T时刻水的含盐率：S/R= kg/m3 K /T 对于这样一个连续系统仿真时，必须在一系列离散时间点 t0<t1<t2<…<tn上来进行考察，这些离散时间点之间的间隔 T=ti-ti-1（i=1，2，…n）就是时间步长。若要取步长为1min时，就 要每隔1min考察一次系统的状态特性。本题中每隔1min池水的动态 变化过程是：每分钟水的体积增加6-4=2m3；每分钟向池内注入盐 6*0.5=3kg；每分钟向池外流出盐4*SRkg；每分钟池内增加盐 3-4*SRkg。 根据以上分析，仿真过程流程图如下：
计算机仿真详细讲解
计算机仿真详细讲解1. 引言计算机仿真是通过模拟计算机程序来模拟和分析现实世界的过程。
它可以用来模拟各种复杂系统，并帮助我们理解和预测实际系统的行为。
本文将详细讲解计算机仿真的定义、原理、应用领域和使用的工具。
2. 定义计算机仿真是使用计算机程序模拟实际系统的过程。
它通过模拟系统的输入、输出和内部运行机制，来研究系统的性能和行为。
计算机仿真可以用来研究物理系统、社会系统、生物系统等各种复杂系统。
3. 原理计算机仿真的原理基于数学和物理原理。
它可以分为以下几个步骤：3.1. 建立模型首先，需要建立一个模型来描述实际系统的行为。
模型可以是数学方程、物理实验数据、流程图等形式。
模型应该能够准确地描述系统的输入、输出和内部运行机制。
3.2. 编写仿真程序根据建立的模型，需要编写计算机程序来模拟系统的行为。
仿真程序通常使用编程语言来实现，如Python、C++等。
程序中包含了模型的数学运算、数据处理和结果输出等功能。
3.3. 运行仿真将编写好的仿真程序运行起来，输入系统的初始条件和参数，通过计算机的计算能力来模拟系统的运行过程。
仿真程序会根据模型和输入参数计算出系统的输出结果。
3.4. 分析和验证结果仿真程序运行完成后，需要对结果进行分析和验证。
可以将仿真结果与实际系统的观测数据进行比较，以评估仿真模型的准确性和可靠性。
如果仿真结果与实际观测相符，则说明模型和仿真程序是有效的。
4. 应用领域计算机仿真在各个领域都有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：4.1. 物理科学计算机仿真在物理科学领域中有着重要的作用。
它可以模拟和研究各种物理现象，如流体力学、电磁学、量子力学等。
通过仿真可以更好地理解和解释物理现象，并为科学研究提供支持。
4.2. 工程和制造业在工程和制造业领域，计算机仿真可以用来模拟和优化工程设计和制造过程。
它可以分析和预测产品的性能、可靠性和生命周期成本，从而提高工程和制造效率。
4.3. 交通运输在交通运输领域，计算机仿真可以用来模拟和优化交通流量、车辆行驶和路网规划等问题。
《计算机仿真教案》课件
《计算机仿真教案》PPT课件第一章：计算机仿真概述1.1 计算机仿真的概念解释计算机仿真的定义强调计算机仿真在科学研究和工程设计中的重要性1.2 计算机仿真的分类介绍连续系统仿真和离散系统仿真的区别列举常见的计算机仿真方法和技术1.3 计算机仿真的应用领域概述计算机仿真在各个领域的应用实例强调计算机仿真在现代社会中的广泛应用第二章：计算机仿真原理2.1 计算机仿真的基本原理解释计算机仿真的基本原理和方法强调计算机仿真需要基于数学模型和算法2.2 计算机仿真的建模方法介绍常见的建模方法，如机理建模、统计建模和机器学习建模强调建模方法的选择和验证的重要性2.3 计算机仿真的求解方法介绍常见的求解方法，如数值求解、符号求解和优化求解强调求解方法的选择和收敛性的考虑第三章：计算机仿真工具3.1 计算机仿真软件介绍概述常用的计算机仿真软件，如MATLAB/Simulink、Ansys和SolidWorks等强调仿真软件的功能和适用领域3.2 计算机仿真软件的使用方法介绍如何使用计算机仿真软件进行仿真的基本步骤强调仿真软件的操作技巧和注意事项3.3 计算机仿真软件的选用原则讨论如何选择合适的计算机仿真软件强调根据实际需求和预算进行合理选择第四章：计算机仿真实验4.1 计算机仿真实验的设计介绍如何设计和规划计算机仿真实验强调实验设计的合理性和可行性4.2 计算机仿真实验的执行介绍如何执行计算机仿真实验强调实验过程中数据的采集和记录的重要性4.3 计算机仿真实验的结果分析介绍如何分析计算机仿真实验的结果强调结果分析的准确性和可靠性第五章：计算机仿真的评估与优化5.1 计算机仿真的评估方法介绍常见的计算机仿真评估方法，如误差评估、效率评估和可信度评估强调评估方法的选择和实施的重要性5.2 计算机仿真的优化方法介绍常见的计算机仿真优化方法，如参数优化、结构优化和算法优化强调优化方法的选择和实施的有效性5.3 计算机仿真的改进与提升讨论如何根据评估和优化结果改进和提升计算机仿真强调持续改进和更新仿真模型的重要性第六章：计算机仿真的可视化6.1 仿真可视化的概念与意义解释仿真可视化在计算机仿真中的作用强调可视化对于理解和分析仿真结果的重要性6.2 可视化工具与技术介绍常用的仿真可视化工具，如Paraview、Maya和Unity等强调不同工具适用于不同类型的仿真数据6.3 可视化应用案例分析通过案例展示如何将可视化应用于仿真数据的展示和分析强调可视化在帮助决策和优化过程中的作用第七章：计算机仿真的并行计算7.1 并行计算基础介绍并行计算的基本概念和原理强调并行计算在提高仿真效率方面的作用7.2 并行仿真方法介绍并行仿真的常见方法和实现策略强调在不同场景下选择合适的并行仿真方法的重要性7.3 并行仿真工具与平台介绍常用的并行仿真工具和平台，如OpenFOAM和ParaView的并行计算功能强调并行仿真工具的选择和配置的重要性第八章：计算机仿真的不确定性分析8.1 不确定性分析的基本概念解释不确定性分析在计算机仿真中的重要性强调不确定性来源和影响因素的识别8.2 不确定性分析的方法介绍常见的不确定性分析方法，如蒙特卡洛模拟和敏感性分析强调不同方法的应用场景和优缺点8.3 不确定性分析的应用案例通过案例展示如何进行不确定性分析并指导仿真的改进强调不确定性分析在提高仿真可靠性和准确性的作用第九章：计算机仿真的验证与验证9.1 验证和验证的基本概念解释验证和验证在计算机仿真中的重要性强调验证和验证对于确保仿真准确性的作用9.2 验证和验证的方法介绍常见的验证和验证方法，如实验验证、理论验证和同行评审强调不同方法的选择和实施的重要性9.3 验证和验证的应用案例通过案例展示如何进行验证和验证并提高仿真的可信度强调验证和验证在仿真研究和应用中的关键作用第十章：计算机仿真的未来发展趋势10.1 新兴技术对计算机仿真影响讨论新兴技术如、大数据和物联网对计算机仿真的影响强调技术发展对仿真方法和工具的推动作用10.2 计算机仿真的跨学科应用概述计算机仿真在跨学科领域中的应用前景强调跨学科合作对仿真研究和应用的重要性10.3 计算机仿真的挑战与机遇讨论计算机仿真面临的挑战和机遇强调持续学习和发展以应对未来仿真领域的变化重点和难点解析一、计算机仿真的概念与分类：理解计算机仿真的定义及其在不同类型系统中的应用是学习仿真的基础。
计算机仿真法
计算机仿真法计算机仿真法是一种利用计算机进行模拟和模型推演的方法。
它通过建立数学模型和运用计算机算法，模拟复杂的自然和人工系统，以研究系统的行为和性能。
计算机仿真法在科学研究、工程设计、风险评估等领域具有广泛的应用。
一、计算机仿真法的基本原理计算机仿真法的基本原理是将系统的行为和性能用数学模型来描述，然后利用计算机算法进行模拟和模型推演。
数学模型是对系统的抽象和简化，通过模型可以描述系统的结构、参数和运行规律。
计算机算法是对模型进行数值计算和仿真的方法，通过计算机的计算能力，可以模拟并推演出系统的行为和性能。
二、计算机仿真法的应用领域1. 科学研究：计算机仿真法在物理学、化学、生物学等科学领域具有广泛的应用。
通过建立数学模型和进行计算机仿真，可以模拟和研究分子结构、物质性质、生物过程等复杂系统的行为和性能，为科学研究提供重要的工具和手段。
2. 工程设计：计算机仿真法在工程设计中发挥着重要的作用。
通过建立系统的数学模型和进行计算机仿真，可以模拟和评估不同设计方案的性能和可行性，优化设计方案，减少试验和开发成本，提高工程设计的效率和质量。
3. 风险评估：计算机仿真法在风险评估中起到了重要的作用。
通过建立风险系统的数学模型和进行计算机仿真，可以模拟和评估不同风险因素对系统的影响，预测系统的风险水平，并制定相应的风险控制策略，提高风险管理的能力和水平。
三、计算机仿真法的优势和不足1. 优势：- 灵活性：计算机仿真法可以对系统的各种变量和参数进行灵活的调整和控制，方便研究人员进行不同条件下的模拟和推演。
- 精确性：计算机算法可以进行高精度的数值计算，能够准确模拟和推演系统的行为和性能。
- 可视化：计算机仿真法可以将仿真结果以图形、动画等形式展示出来，使研究人员更直观地理解系统的行为和性能。
2. 不足：- 假设和简化：计算机仿真法建立在数学模型的基础上，对系统进行了一定的假设和简化，可能会引入一定的误差和不确定性。
计算机仿真.ppt
三峡水库总库容393 亿立方米，总装机容量 1820万千瓦，将是世界上最大的水电站。
但是三峡的安全问题是一个很重要的问题，我 们不可能等到建好后再看它的安全性，用计算机仿 真就可以很好的解决这一问题。
计算机仿真的基本概念
飞机设计
飞机设计中有一个重要环节：风洞试验。 实际的风洞试验费用巨大。 使用计算机仿真进行模拟风洞试验，使费用大大降低。
计算机仿真的基本概念
仿真举例
计算机仿真反映出新的科学技术的时代特
征,它的应用为各个领域带来新气象和成果。
应用的领域有：
航空管理,
公交车的调度,
飞机设计,
动画设计,
三峡的安全、生态, 道路的修建,
医疗保险,
国债的发行,
家居装修,
炼钢的温度估计,
发电厂的操作训练, 飞行员训练，
鼠疫的检测和预报。
计算机仿真的基本概念
Cos (0x) / (0x)2 (at y)2 Sin (at y) / (0x)2 (at y)2
取时间间隔(步长)为t ,则在时刻 t+t ,D的位置是(x x, y y) ,
x btCos
y btSin
(*)
计算机仿真举例
算法:
赋初值:初始时刻 t0,时间步长 t ,速度a,b,初始位置c
找出系统的实体、属性和活动等。
建立模型；
模
选择合适的仿真方法（如时间步长法、事件表法
型 等）；确定系统的初始状态；设计整个系统的仿真流 构 程图。 造 收集数据；
编写程序、程序验证；
模型确认。
仿真研究的步骤
行模 与型 改的 进运
运行：确定具体的运行方案,如初始条件、参数、 步长、重复次数等,然后输入数据,运行程序。
计算机的仿真技术有哪些详解仿真的基本原理与应用
计算机的仿真技术有哪些详解仿真的基本原理与应用计算机的仿真技术是指通过使用计算机系统模拟或重现实际物理对象、系统或过程的技术。
它利用计算机的强大计算能力和图形处理能力，在计算机中构建仿真模型，来模拟和模仿现实世界中的各种情况和场景。
下面将详细介绍计算机仿真技术的基本原理和应用。
一、基本原理计算机仿真技术的基本原理包括四个方面：建模、数值计算、可视化和实验验证。
1. 建模建模是仿真技术的第一步，也是最关键的一步。
建模是指将仿真对象抽象为计算机能够识别和处理的数学模型或物理模型。
模型可以是几何模型、物理模型、逻辑模型、控制模型等，根据仿真对象的不同而有所区别。
建模的质量和准确性直接影响到仿真的可靠性和精度。
2. 数值计算数值计算是仿真技术的核心内容，通过数值计算可以模拟仿真对象在不同条件下的行为和变化规律。
数值计算方法包括有限元法、有限差分法、有限体积法等，根据仿真对象和仿真需求的不同而灵活选择。
数值计算的正确性和效率是评价仿真技术好坏的重要指标。
3. 可视化可视化是将仿真结果以图形、动画或视频等形式呈现给用户，提供直观、直观的观察和分析工具。
可视化技术主要包括计算机图形学、动画技术、虚拟现实技术等，能够为用户提供真实、逼真的感觉和交互体验。
4. 实验验证实验验证是通过对仿真结果与实际数据进行对比和分析，验证仿真的准确性和可靠性。
实验验证通常采用对比实验、实验数据分析等方法，比较仿真结果与实际观测结果之间的差异，从而评估仿真模型和仿真方法的优劣。
二、应用领域计算机仿真技术在各个领域都得到广泛应用，以下是几个常见的领域。
1. 工程领域在工程领域，计算机仿真技术可以模拟和预测物理系统的行为，帮助工程师设计、测试和优化产品或工艺。
例如，在汽车工程中，可以使用仿真技术模拟汽车的碰撞、行驶和燃油消耗等情况，为汽车设计提供指导和优化。
2. 医学领域在医学领域，计算机仿真技术可以模拟和分析人体内的生理过程，帮助医生和研究人员了解疾病的发展过程和治疗效果。
深入了解计算机仿真技术的原理与应用
深入了解计算机仿真技术的原理与应用计算机仿真技术是一种基于计算机模型的虚拟实验方法，通过对现实世界的各种对象和过程进行数学建模与计算机模拟，以实现对实际情况的模拟和预测。
它已经广泛应用于工程设计、飞行模拟、气候预测、医学研究等领域。
本文将深入探讨计算机仿真技术的原理和应用。
一、计算机仿真技术的原理计算机仿真技术的原理基于数学建模和计算机仿真两个核心环节。
1. 数学建模数学建模是计算机仿真的第一步，它通过将现实世界的对象和过程抽象成数学模型，用数学方程式描述其属性和关系。
数学建模的关键在于准确把握对象和过程的本质，选择合适的数学工具和方法进行表达和求解。
常见的数学建模方法包括微分方程模型、概率模型、统计模型等。
2. 计算机模拟计算机模拟是计算机仿真的核心环节，它利用计算机的高速计算和强大存储能力，运用数值计算方法和仿真算法，对数学模型进行求解和仿真。
在计算机模拟过程中，通过不断调整数值参数和初始条件，可以得到不同情况下的仿真结果，进而分析对象和过程的特性和行为。
计算机模拟的精度和准确性与数值计算方法和仿真算法的选择密切相关。
二、计算机仿真技术的应用计算机仿真技术已经在多个领域得到了广泛应用，下面是几个常见领域的案例介绍。
1. 工程设计计算机仿真技术在工程设计中发挥着重要作用。
例如，在建筑结构设计中，可以通过计算机仿真对结构进行应力分析和变形预测，从而优化结构设计方案。
在汽车工程领域，可以通过计算机仿真对汽车的运动性能、碰撞安全性等进行评估和改进。
在航空航天领域，计算机仿真可以用于飞行器的气动性能分析和飞行模拟训练。
2. 生物医学研究计算机仿真技术在生物医学研究中起到了重要的推动作用。
例如，在药物研发过程中，可以通过计算机仿真预测药物的吸收、分布、代谢和排泄等过程，为药物设计和临床使用提供指导。
在医学影像学领域，计算机仿真可以用于对医学影像的重建和分析，如CT扫描、MRI 图像处理等。
3. 环境模拟与预测计算机仿真技术在环境模拟与预测中起到了重要的作用。
计算机仿真共63张3篇
计算机仿真共63张第一篇：计算机仿真简介计算机仿真是指利用计算机软件和硬件，模拟出实际物理过程或系统行为的过程。
它可以用来研究和预测一些复杂系统的行为，如交通、天气、流体、化学等。
计算机仿真可以分为离散和连续两种类型。
离散仿真是模拟离散事件的发生和处理，如电子器件的工作、传感器的信号处理等；而连续仿真是模拟连续变化的过程，如气体的流动、机械物体的运动等。
计算机仿真的应用非常广泛，如工业制造、军事防御、交通运输、医疗等。
它可以帮助人们了解系统的行为和性质，优化设计方案和决策策略，降低实验成本和风险，提高生产效率和产品质量。
然而，计算机仿真也存在一些问题和挑战。
首先，仿真模型需要足够准确的初始条件和参数设置，否则可能会出现较大误差。
其次，仿真结果的可信度和有效性需要经过实验验证和统计分析。
最后，仿真过程需要大量的计算资源和能源支持，因此需要考虑资源的分配和利用效率。
总之，计算机仿真是一种重要的工具和方法，可以帮助人们更好地理解和掌握复杂的自然和社会系统，推动科学和技术的进步，促进人类社会的发展。
第二篇：计算机仿真的实现技术计算机仿真的实现涉及多种技术和方法，如数值解法、随机过程、优化算法、图形计算、人工智能等。
其中，数值解法是计算机仿真的核心方法之一，它主要利用数学模型和计算机程序，求解复杂物理和工程问题的数值解。
数值解法可以分为有限元法、有限差分法、有限体积法等，它们的本质都是将物理现象离散化成一个个的小元素，通过计算和迭代求解元素之间的相互作用和变化，最终得到整个系统的行为和性质。
另外，随机过程也是计算机仿真常用的方法之一，它可以模拟出真实世界中的随机性和不确定性，并用统计学方法来研究随机变量的概率和分布规律。
随机过程应用于很多领域，如金融、信号处理、图像识别、遗传算法等。
优化算法是计算机仿真中的另一种经典方法，它可以帮助人们在复杂的系统环境下，寻找到一个最优的决策策略和设计方案。
优化算法有多种类型，如遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法等，它们的目标都是通过不断的优化和迭代，找到一个局部或全局最优解。
计算机计算机仿真基础知识了解计算机模拟与仿真的原理与应用
计算机计算机仿真基础知识了解计算机模拟与仿真的原理与应用计算机仿真基础知识：了解计算机模拟与仿真的原理与应用计算机仿真技术是通过计算机模拟与仿真的手段来对真实世界进行复杂的建模、分析和预测的一种方法。
它在各个领域都有广泛的应用，如航空航天、汽车工业、医学研究等。
本文将介绍计算机仿真的基础知识，包括其原理和应用。
一、计算机仿真的原理1. 模拟的概念模拟，即对一个系统或对象进行逼真的复制，使之在某些方面与原对象相似。
在计算机仿真中，通过建立模型来模拟真实世界的系统或过程。
2. 计算机模型计算机模型是对真实系统进行抽象和描述的数学或逻辑模型。
它可以是物理模型、逻辑模型或数学模型。
通过计算机模型，可以对真实系统进行仿真。
3. 仿真的过程计算机仿真是通过模拟大量的实验数据和场景，运用数学、物理和仿真软件来模拟真实系统的运行过程。
仿真过程可分为建模、求解和验证三个阶段。
- 建模：选择合适的数学或逻辑模型来描述真实系统，并将其转化为计算机程序。
- 求解：使用计算机程序对模型进行求解，得到仿真结果。
- 验证：通过与真实系统的实际数据进行对比，验证仿真结果的准确性和可信度。
4. 仿真的优势计算机仿真具有以下优势：- 成本低廉：相比真实实验，仿真技术可以大大降低成本。
- 安全性高：在危险或高风险环境下，可以通过仿真技术进行模拟，避免可能的伤害。
- 时效性强：仿真技术可以大大缩短实验周期和时间成本，提高效率。
- 灵活性：可以对系统参数进行灵活调整，以研究和优化系统性能。
二、计算机仿真的应用1. 航空航天领域航空航天领域是计算机仿真的主要应用领域之一。
通过计算机模拟飞行器的飞行过程，可以评估设计的性能、飞行特性和燃料效率等。
同时，还可以对飞行器进行故障检测和故障诊断。
2. 汽车工业在汽车工业中，计算机仿真技术可以对汽车的车身结构、碰撞安全性、燃油经济性等进行评估和分析。
通过模拟不同道路条件和驾驶行为，可以优化汽车的设计，提高安全性和性能。
计算机仿真与模拟实验
计算机仿真与模拟实验计算机仿真与模拟实验是一种通过计算机技术来模拟真实世界中的现象和过程的方法。
它利用计算机软件和硬件资源，通过对现实世界中的数据、模型和算法进行处理，模拟出真实世界中的实验过程，从而达到研究、分析和解决问题的目的。
一、计算机仿真的概念计算机仿真是指利用计算机技术对真实世界中的系统或过程进行模拟和再现的过程。
它通过对系统的行为、性能和特点进行建模和模拟，以预测系统在特定条件下的运行情况，或者验证某种理论的正确性和有效性。
二、计算机模拟实验的特点1.虚拟性：计算机模拟实验是在虚拟环境中进行的，不需要真实的实验设备和资源，可以在计算机上模拟出真实实验的整个过程。
2.可重复性：计算机模拟实验可以重复进行多次，通过多次实验可以得到更加准确和可靠的结果。
3.灵活性：计算机模拟实验可以方便地对实验条件和参数进行调整，可以模拟出不同情况下的实验结果。
4.经济性：计算机模拟实验可以节省实验设备和资源的使用，降低实验成本。
5.安全性：计算机模拟实验可以在安全的虚拟环境中进行，避免了真实实验中可能出现的风险和危险。
三、计算机模拟实验的应用领域1.自然科学：计算机模拟实验在物理学、化学、生物学等领域中有着广泛的应用，可以模拟出自然界中的各种现象和过程。
2.工程技术：计算机模拟实验在机械、电子、建筑、航空航天等领域中有着重要的应用，可以用于产品设计和性能测试。
3.社会科学：计算机模拟实验在经济学、政治学、社会学等领域中也有着广泛的应用，可以模拟出社会系统中的各种现象和过程。
4.医学与生物学：计算机模拟实验可以用于模拟人体生理和病理过程，用于新药研发和疾病治疗研究。
5.环境科学：计算机模拟实验可以用于模拟环境污染和生态系统的变化，用于环境保护和资源管理研究。
四、计算机仿真与模拟实验的方法和技术1.建模方法：计算机仿真与模拟实验首先需要建立数学模型，通过数学语言描述系统的行为和性能。
2.数值计算方法：计算机仿真与模拟实验需要运用数值计算方法对模型进行求解，得到系统的运行结果。
计算机仿真与虚拟系统设计
计算机仿真与虚拟系统设计计算机仿真与虚拟系统设计是一门综合性学科，涉及计算机科学、数学、物理学等多个领域。
它利用计算机技术模拟真实世界中的现象和过程，以达到预测、分析和改进的目的。
计算机仿真与虚拟系统设计在中学生教育中具有重要意义，可以帮助学生更好地理解抽象概念，提高科学思维能力。
一、计算机仿真1.定义：计算机仿真是指利用计算机程序和算法，模拟真实系统的行为和性能，以便对系统进行研究、分析和优化。
a)数值仿真：通过求解数学模型来模拟系统行为。
b)物理仿真：基于物理定律和原理，模拟真实世界的物理现象。
c)人工智能仿真：利用人工智能技术，模拟人类智能行为。
2.应用领域：a)自然科学：如气象预报、生物细胞模拟等。
b)工程技术：如飞机设计、汽车制造等。
c)社会科学：如经济预测、交通规划等。
二、虚拟系统设计1.定义：虚拟系统设计是利用计算机技术创建一种模拟环境，使人们可以在其中与虚拟物体进行交互，以达到学习、训练和娱乐等目的。
2.关键技术：a)图形渲染：生成逼真的三维图形界面。
b)交互技术：实现人与虚拟环境的自然交互。
c)物理模拟：模拟虚拟物体的物理行为。
d)人工智能：赋予虚拟环境智能行为。
3.应用领域：a)教育与培训：如虚拟实验室、在线教育等。
b)娱乐产业：如虚拟现实游戏、虚拟旅游等。
c)医疗保健：如虚拟手术、康复训练等。
三、计算机仿真与虚拟系统设计的方法与流程1.需求分析：明确项目目标、功能要求和性能指标。
2.建立模型：根据实际问题，构建数学或物理模型。
3.设计算法：针对模型，设计合适的计算方法和算法。
4.编程实现：编写程序代码，实现仿真系统。
5.调试与优化：测试仿真系统，优化性能。
6.成果评估：分析仿真结果，评估系统性能。
四、注意事项1.选择合适的仿真软件和工具。
2.确保模型准确性和算法有效性。
3.关注系统性能，避免数值误差和计算收敛问题。
4.注重团队合作，发挥集体智慧。
综上所述，计算机仿真与虚拟系统设计是一门具有广泛应用前景的学科。
计算机仿真3篇
计算机仿真第一篇：计算机仿真的概述计算机仿真是指利用计算机模拟真实的物理、化学、生物、社会等系统的过程。
计算机仿真的出现得益于计算机技术和数学方法的不断发展，它已经成为科学研究、工程设计、产品开发、市场预测等领域中不可或缺的工具。
计算机仿真的优点在于可以消除许多实验的限制和风险，并且产生的数据更加精确和全面。
在仿真过程中，可以对不同的因素进行修改和控制，从而观察到不同的结果。
此外，计算机仿真还可以大大缩短设计和开发的周期，减少开发成本，降低市场风险。
计算机仿真的应用范围非常广泛，例如在物理领域，可以通过仿真来模拟自然界中的各种现象，如天体运动、流体力学、物理实验等；在化学领域，可以模拟反应过程和分子间相互作用，并用于创新药物设计和材料研发；在生物领域，可以对生物体系进行模拟和分析，用于疾病诊断、医疗设备研发和药物研究等；在社会领域，可以模拟人口结构、交通流、市场供需等现象，用于城市规划和经济预测等。
总之，计算机仿真在各个领域都有着重要的作用，它不仅可以提高工作效率，还可以帮助人们更好地理解和探索复杂的自然和社会现象。
因此，我们应该积极推广和应用计算机仿真技术，为人类的发展进步贡献力量。
第二篇：计算机仿真的技术和方法计算机仿真的技术和方法取决于仿真的对象和目的。
以下是常见的计算机仿真方法：1. 数学建模：数学建模是将实际问题转化为数学模型的方法。
通过数学模型可以描述出实际问题的一般行为规律，从而进行仿真。
2. 离散事件仿真：离散事件仿真是以离散事件为触发条件的仿真方式。
通过定义事件发生的条件和变量的变化规律，仿真出时间序列上不同状态的变化。
3. 连续系统仿真：连续系统仿真是以时间为连续变量进行仿真的方式。
通过差分方程或微分方程描述系统状态的变化规律，仿真出系统在时间上的变化。
4. 人工神经网络仿真：人工神经网络仿真是模拟人脑神经元工作原理的仿真方法。
通过模拟神经元之间的突触连接和信息传递过程，得出结果。
计算机仿真
计算机仿真 在研究系统过程中，根据相似原理，利用计算机来 逼真模仿研究对象。研究对象可以是真实的系统， 也可以是设想中的系统。 计算机仿真是将研究对象进行数学描述，建模编程， 且在计算机中运行实现．它不怕破坏、易修改、可 重用。 计算机仿真可以用于研制产品或设计系统的全过程 中，包括方案论证、技术指标确定、设计分析、生 产制造、试验测试、维护训练、故障处理等各个阶 段。 仿真算法 仿真算法是将系统模型转换成仿真模型 的一类算法，在数字仿真模型中起核心和关键作用。
1 )系统分析 )系统分析 实体1 实体1：自行车 属性：保管费，缺货费，库存量，需求量 活动：进货，销售 实体2 实体2：订单 属性：从发出订货单到收到货物间隔, 属性：从发出订货单到收到货物间隔,订货费 活动：发出订单，收到订货 这是一个随机离散系统的仿真问题。
②分析系统的状态更新规则 系统的状态用 VT， ST，SR 表示 VT， ST， 当前时刻t 当前时刻t 水的体积 VT 水的含盐量 ST 水的含盐率 SR 下一时刻 t + △t 水的体积: 水的体积: VT + 6 △t 水的含盐量: 水的含盐量: ST + 3 - 4× SR × △t 水的含盐率 :水的含盐量/水的体积 水的含盐量/
结束
3) 运行与改进 在这个问题中，系统的状态随时间连续变化， 系统离散化后，仿真结果与离散化的时间间隔 即仿真时钟步长有关，显然步长越小，结果越 精确。但步长越小，计算量越大。 本例中可取 △t = 5 min △t = 1 min △t = 0.1 min 等进行计算，并与解析结果比较。
4) 设计格式，输出仿真结果 △t = 1 min的结果 min的结果
1.3 仿真 物理仿真：在没有计算机以前，仿真都是利用实物 物理仿真 或者它的模型来进行研究的，又称物理仿真。 优点：直接、形象、易信． 缺点：模型受限、易破坏、难以重用。 数学仿真：对实际系统进行抽象，并将其特性用数 数学仿真： 学关系加以描述而得到系统的数学模型，对数学模 型进行实验的过程称为数学仿真。 优点：方便、灵活、经济 缺点：受限于系统建模技术，即系统数学模型不易 建立。 计算机技术的发展为数学仿真创造了环境。
计算机仿真(共63张PPT)
计算机仿真(共63张PPT)计算机仿真是一种通过软件实现对现实世界进行模拟的技术，通过计算机的运算能力和数据处理能力，将现实世界的大量数据输入到计算机中，通过模拟计算得到与现实世界相关的结果。
计算机仿真技术在各个领域都有广泛应用，例如汽车行业、航空航天领域、化工领域、金融行业、人工智能等领域都在使用计算机仿真技术来提高生产效率、降低成本、提高产品质量和减少风险。
计算机仿真技术包括基于物理模型的仿真、基于控制系统的仿真、基于机器学习的仿真等多种技术。
其中，基于物理模型的仿真是最常用的一种仿真技术，它使用数学模型来描述实际系统的运行规律，然后把这些规律通过计算机程序转换成数值计算，最后通过图表展示出来。
基于物理模型的仿真通常包括各种工具，例如MATLAB、Simulink、ANSYS等，这些工具具有强大的数值计算功能和可视化功能，能够帮助工程师准确预测系统的运行情况，从而在设计和生产过程中提高效率和质量，并降低成本和风险。
基于控制系统的仿真技术主要是用于测试和优化控制算法，例如PID控制算法和模糊控制算法等。
基于控制系统的仿真通常使用Simulink等工具，可以对控制系统进行快速测试和优化，并能够解决一些实际中难以测试的问题，例如系统的稳定性、抗干扰能力等。
基于机器学习的仿真技术主要用于回归分析、分类和聚类分析等领域，例如用于金融行业的股票预测和风险预测。
基于机器学习的仿真通常使用Python等工具，可以帮助金融分析师更好地分析历史数据、了解市场动态，并通过预测模型生成更准确的预测结果，从而帮助投资者更准确地投资。
计算机仿真技术在各个领域中发挥着重要的作用。
它可以帮助工程师更好地解决问题，提高生产效率和质量，降低生产成本和风险，还可以帮助决策者制定更准确和更有效的决策，从而推动社会经济的发展。
计算机仿真
1.2.2 数字计算机仿真
组成
数字计算机的基本组成是存贮器、运算 器、控制器和外围设备等。 由于数字计算机只能对数码进行操作，因 此任何动态系统在数字计算机上进行仿真时都 必须将原系统变换成能在数字计算机上进行数 值计算的离散时间模型。
与模拟仿真的最基本的差别：数字 仿真需要研究各种仿真算法，这是 数字计算机仿真与模拟仿真的最基 本的差别。
混合计算机系统 是由模拟计算 机、数字计算机通过一套混合 接口（A/D、D/A装置）组成的 数字、模拟混合计算机系统， 该系统具有模拟计算机的快速 性和数字计算机的高精度和灵 活性的优点。
混合仿真系统的特点
1. 混合仿真系统可以充分发挥模拟仿真和数字 仿真的特点。 2. 仿真任务同时在模拟计算机和数字计算机上 执行，这就存在按什么原则分配模拟机和数 字机的计算任务的问题，一般是模拟计算机 承担精度要求不高的快速计算任务，数字计 算机则承担高精度、逻辑控制复杂的慢速变 化任务。 3. 混合仿真的误差包括模拟机误差、数字机误 差和接口操作转换误差，这些误差在仿真中 均应予以考虑。
特别是在工作量很大时，与模 拟机相比更显其优越性。
3. 计算精度高
4. 实现实时仿真比模拟仿真困难 对
复杂的快速动态系统进行实时仿真时，对数 字计算机本身的计算速度、存取速度等要求 高。
5. 利用数字计算机进行半实物仿真时 需要有A/D、D/A转换装置与连续 运动的实物连接
1.2.3 混合计算机仿真
基本运算部件 模拟计算机的基本运算部件 为加（减）法器、积分器、乘法器、函 数器和其它非线性部件。
这些运算部件的输入输出变量都是随时间连 续变化的模拟量电压，故称为模拟计算机。
模拟仿真具有以下特点
1. 能快速求解微分方程 模拟计算机运行时各运
计算机仿真技术介绍
计算机仿真技术介绍计算机仿真技术是一种模拟、复制和预测真实系统行为的方法。
它模拟复杂系统的运作，通过数值计算和现实的物理模型，可以在计算机环境中快速评估系统的性能和效果。
计算机仿真技术广泛应用于多个领域，包括工程、科学、医学、经济等。
本文将介绍计算机仿真技术的基本原理、分类及应用领域。
一、基本原理1.数值计算：仿真模型将真实系统抽象成数学方程，并通过数值计算方法求解这些方程来模拟系统的行为。
这些方程可以是微分方程、代数方程或差分方程等。
2.离散事件仿真：将系统分解成一系列离散的事件和决策，依次模拟每个事件的发生和处理，以评估系统整体的效果。
这种方法常用于复杂的交互式系统中，如交通流、供应链等。
3.物理模型：通过物理模型来模拟真实系统的运作，将系统的各个部分抽象成适当的物理元素，并模拟其相互作用。
这种方法可以更直观地理解系统的行为。
二、分类1.离散事件仿真：主要用于模拟具有离散、非连续事件的系统，如交通流、供应链、队列系统等。
离散事件仿真方法可以模拟系统中每个事件的发生和处理，以评估系统整体的效果。
2.连续仿真：主要用于模拟具有连续变化的系统，如风洞试验、液体流动、电子电路等。
连续仿真方法通过对系统在一段时间内的变化进行连续的观察和计算，以评估系统的行为。
3.混合仿真：将离散事件仿真和连续仿真结合起来，可以同时模拟具有离散事件和连续变化的系统，如控制系统、机械系统等。
三、应用领域1.工程领域：计算机仿真技术可以用于模拟和评估新产品的设计和性能，如飞机设计、汽车碰撞测试、建筑结构耐久性等。
2.科学研究：计算机仿真技术可以用来解决科学问题，如天体模拟、气象预测、分子模拟等。
通过建立适当的数学和物理模型，可以模拟和预测自然系统的行为。
3.医学领域：计算机仿真技术可以用于医学图像处理、手术模拟、药物研发等。
通过模拟和分析医学数据，可以帮助医生做出更准确的诊断和治疗方案。
4.经济领域：计算机仿真技术可以用于模拟和研究经济系统，如股市波动、金融风险评估、市场供需模拟等。
《计算机仿真教案》课件
《计算机仿真教案》PPT课件第一章：计算机仿真概述1.1 计算机仿真的定义与作用解释计算机仿真的概念讨论计算机仿真在各个领域的应用1.2 计算机仿真的基本原理介绍计算机仿真的基本原理和流程解释模拟、建模和仿真之间的关系第二章：计算机仿真软件与工具2.1 常见计算机仿真软件介绍介绍常用的计算机仿真软件，如MATLAB/Simulink、Ansys、Fluent等解释各自的特点和应用领域2.2 计算机仿真工具的使用方法演示如何使用至少一种计算机仿真软件进行仿真介绍仿真软件的基本操作和功能第三章：数学建模与仿真3.1 数学建模的基本概念解释数学建模的概念和重要性讨论数学建模的方法和步骤3.2 数学建模与仿真的结合介绍如何将数学模型转化为计算机仿真模型讨论仿真结果的验证和优化方法第四章：系统仿真与应用4.1 系统仿真的基本概念解释系统仿真的概念和作用讨论系统仿真的方法和流程4.2 计算机仿真在实际应用中的案例分析分析至少两个计算机仿真在实际应用中的案例讨论案例中的问题和解决方案第五章：计算机仿真的未来发展趋势5.1 计算机仿真技术的最新发展讨论计算机仿真技术的最新发展趋势介绍新兴的仿真技术和方法5.2 计算机仿真在未来的应用前景探讨计算机仿真在未来的应用前景和挑战讨论如何应对这些挑战和利用机会第六章：虚拟现实与增强现实在计算机仿真中的应用6.1 虚拟现实与增强现实的定义与区别解释虚拟现实（VR）和增强现实（AR）的概念讨论VR和AR在计算机仿真中的应用和区别6.2 VR和AR技术在计算机仿真中的案例分析分析至少两个VR和AR技术在计算机仿真中的实际应用案例讨论案例中的创新点和实际效益第七章：与机器学习在计算机仿真中的应用7.1 与机器学习的基本概念解释（）和机器学习（ML）的概念讨论和ML在计算机仿真中的应用领域7.2 和ML技术在计算机仿真中的案例分析分析至少两个和ML技术在计算机仿真中的实际应用案例讨论案例中的创新点和实际效益第八章：计算机仿真的伦理与法律问题8.1 计算机仿真的伦理问题讨论计算机仿真可能引发的伦理问题，如隐私保护、数据安全等探讨如何在计算机仿真中遵守伦理原则和规范8.2 计算机仿真的法律问题分析计算机仿真可能涉及的法律问题，如知识产权、法律责任等讨论如何在计算机仿真中遵守相关法律法规第九章：计算机仿真的评估与优化9.1 计算机仿真评估的方法与指标介绍计算机仿真评估的方法和指标，如准确性、效率、可靠性等讨论如何选择合适的评估方法和指标9.2 计算机仿真优化的方法与技术介绍计算机仿真优化的方法和技巧，如模型调整、参数优化等讨论如何通过优化提高计算机仿真的性能和效果第十章：计算机仿真的教学与应用10.1 计算机仿真在教育中的应用讨论计算机仿真在教育领域的应用，如虚拟实验室、远程教育等探讨计算机仿真在教育中的优势和挑战10.2 计算机仿真在科研与工程中的应用分析计算机仿真在科研和工程领域的应用案例讨论案例中的创新点和实际效益重点解析本教案《计算机仿真教案》PPT课件共分为十个章节，涵盖了计算机仿真的基本概念、原理、软件工具、数学建模、系统仿真、应用案例、未来发展趋势、虚拟现实与增强现实、与机器学习、伦理与法律问题、评估与优化、教学与应用等多个方面。
计算机仿真
计算机仿真技术✹计算机仿真技术是一门利用计算机软件模拟实际环境进行科学实验的技术。
✹它是以数学理论为基础，以计算机和各种物理设施为设备工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行仿真研究的一门综合技术。
✹本课程主要通过对建模方法与原理、仿真算法分析及具体系统的仿真来介绍计算机仿真技术的有关内容，所针对的系统主要是工程中的自动控制系统。
✹仿真就是用模型（物理模型或数学模型）代替实际系统进行实验和研究。
它所遵循的基本原则是相似原理，即几何相似、环境相似和性能相似等。
✹仿真可以分为物理仿真、数学仿真和混合仿真。
计算机仿真技术✹第一章概论✹第二章系统建模的基本方法与模型处理技术✹第三章连续系统的数字仿真✹第四章离散事件系统仿真✹第五章计算机仿真软件§1.1 计算机仿真的基本概念系统仿真是指通过系统模型的试验去研究一个已经存在的、或者是正在研究设计中的系统的具体过程。
计算机仿真就是以计算机为工具，用仿真理论来研究系统。
一、系统系统是指具有某些特定功能、相互联系、相互作用的元素的集合。
它具有两个基本特征：整体性和相关性。
整体性是指系统作为一个整体存在而表现出某项特定的功能，它是不可分割的。
相关性是指系统的各个部分、元素之间是相互联系的，存在物质、能量与信息的交换。
对于任何系统的研究，都必须从以下三个方面加以考虑：1.实体：组成系统的元素，对象；2.属性：实体的特性（状态和参数）；3.活动：系统由一个状态到另一个状态的变化过程。
以图1.1（P2 图1.1.）为例：①系统的实体为：R,L,C和激励e(t)；②系统的属性为：R,L,C,e(t)及电荷q，电路dq/dt的数值；③系统的活动为：电振荡（随时间变化）。
二、系统分类1.静态系统和动态系统①静态系统：是被视为相对不变的系统。
②动态系统：它的状态是可以改变的2.确定系统和随机系统①确定系统：一个系统的每一个连续状态都是唯一确定的；②随机系统：一个系统在指定的条件和活动下，从一种状态转换另一种状态不是确定的，而是带有一定的随机性，也就是相同的输入经过系统的转化过程会出现不同的输出结果时，该系统为随机系统。
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模 型 构 造
行模 与型 改的 进运
运行：确定具体的运行方案,如初始条件、 参数、步长、重复次数等,然后输入数据,运 行程序。 改进：将得出的仿真结果与实际系统比较, 进一步分析和改进模型,直到符合实际系统 的要求及精度为止。
出设 设计出结构清晰的仿真结果输出。包括 仿 计 提供文件的清单,记录重要的中间结果等。 真格 结式 输出格式要有利于用户了解整个仿真过 果 输 程 ,分析和使用仿真结果.
计算机仿真举例： (库存问题) 某电动车行的仓库管理人员采取一种简单的订 货策略，当库存量降低到P辆电动车时就向厂家订 货，每次订货Q辆，如果某一天的需求量超过了库 存量，商店就有销售损失和信誉损失，但如果库存 量过多，会导致资金积压和保管费增加。若现在已 有如下表所示的两种库存策略，试比较选择一种策 略以使总费用最少。
重新订货点P辆 方案1 方案2 125 150 重新订货量 Q辆 150 250
这个问题的已知条件是： (1)从发出订货到收到货物需隔3天。 (2)每辆电动车保管费为0.50元/天，每辆电动车的缺货 损失为1.60元/天，每次的订货费为75元。 (3)每天电动车需求量是0到99之间均匀分布的随机数。 (4)原始库存为110辆，并假设第一天没有发出订货。 分析：这一问题用解析法讨论比较麻烦，但用计算 机按天仿真仓库货物的变动情况却很方便。我们以 30天为例，依次对这两种方案进行仿真，最后比较 各方案的总费用，从而就可以做出决策。 计算机仿真时的工作流程是早上到货、全天 销售、晚上订货，以一天为时间步长进行仿真。
事件: 改变系统状态的瞬间变化的事情.
事件表: 事件表一般是一个有序的记录列，每个记 录包括事件发生时间、事件类型等一些内容．
状态: 系统的状态是指在某一时刻实体及其属性 值的集合．
仿真时钟: 表示仿真时间的变量．
问题的阐述 设置目标及完整的项目研究计划 建立模型 收集数据 编程序 否 否 程序验证 是 模型确认 是 试验设计 运行与分析 进一步运行 否
由此可知，事件(p(n-1)<R≤ p(n))和事件(X=xn) 有相同的发生的概率．因此我们可以用随机变量 R落在小区间内的情况来模拟离散的随机变量X的 取值情况． 具体执行的过程是：每产生一个(0,1)上均匀分 布的随机数r，若p(n-1)<r≤ p(n)则理解为发生事件 “X=xn”．
例3 随机变量 x = {0，1，2}表示每分钟到达超市 收款台的人数，有分布列 xk 0 1 2 pk 0.4 0.3 0.3
例2 敌坦克分队对我方阵地实施突袭，其到达规 律服从泊松分布，平均每分钟到达４辆．（1）模 拟敌坦克在３分钟内到达目标区的数量，以及在 第１、２、３分钟内各到达几辆坦克．（2）模拟 在3分钟内每辆敌坦克的到达时刻。 （1）用poissrnd(4)进行模拟
To 达的间隔时间应服从参数为4的 指数分布，用exprnd（1/4）模拟。
应用举例-池水含盐量问题
例6:池水含盐量问题 某水池有2000m3水，其中含盐2kg，以每分钟 6m3的速率向水池内注入含盐率为0.5kg/m3的盐水 ，同时又以每分钟4m3的速率从水池流出搅拌均匀 的盐水．试用计算机仿真该水池内盐水的变化过 程，并每隔10min计算水池中水的体积、含盐量和 含盐率．欲使池中盐水的含盐率达到0.2kg/m3，需 经过多少时间？
5．泊松分布
poissrnd ( , m , n )：
m*n 阶参数为 的泊松分布的随机数矩阵
•设离散型随机变量X的所有可能取值为0,1,2,…,且取各个值 的概率为 k
P(X k )
e
, k 0 ,1 , 2 , ,
k!
其中 > 0为常数，则称X服从参数为 的泊松分布。 •泊松分布的期望值为 •容器内的细菌数，十字路口的交通事故，寻呼台的寻呼 次数及每天到商店购买商品的顾客数等都服从泊松分布。
首先检查这一天是否为预定到货日期，如果是， 则原有库存量加Q，并把预定到货量清为零；如果 不是，则库存量不变。 接着仿真随机需求量，这可用计算机语言中的 随机函数得到。若库存量大于需求量，则新的库存 量减去需求量；反之，则新库存量变为零，并且要 在总费用上加缺货损失。 然后检查实际库存量加上预定到货量是否小于 重新订货点P，如果是，则需要重新订货，这时就加 一次订货费。如此重复运行30天，即可得所需费用 总值。 由此比较这两种方案的总费用，可以得到最好 的方案。 （程序附后）
指数分布与泊松分布的关系： •如相继两个事件出现的间隔时间服从参数为 的指数分布， 则在单位时间间隔内事件出现的次数服从参数为 的泊松分 布．即单位时间内该事件出现k次的概率为：
P(X k )
e
k
, k 0 ,1 , 2 , ,
k!
反之亦然。
例 (1)顾客到达某商店的间隔时间服从参数为0.1的指数分 布 (2)该商店在单位时间内到达的顾客数服从参数为 0.1的泊松分布 (1)指两个顾客到达商店的平均间隔时间是10个单位 时间.即平均10个单位时间到达1个顾客. (2)指一个单位时间内平均到达0.1个顾客
产生模拟随机数的计算机命令
在Matlab软件中，可以直接产生满足各种分布的 随机数，命令如下：
1、产生m*n阶(0,1)均匀分布的随机数矩阵：rand (m, n)
产生一个(0,1)均匀分布的随机数：rand 2、产生m*n阶(a, b)均匀分布U(a, b)的随机数矩阵： unifrnd (a, b, m, n) 产生一个(a, b)均匀分布的随机数：unifrnd(a, b)
3、正态分布 randn(m,n)： m*n阶N(0,1)标准正态分布随机数矩阵
normrnd ( , )：
均值为 ，标准差为 的正态分布的随机数
normrnd ( , , m , n )：
m*n 阶均值为 ，标准差为 的正态分布的随机数矩阵：
To Matlab（rnd）
系统分析
仿 真 研 究 步 骤
模型构造 否
是
是
模型运行
输出结果
仿真结束
输出结果
系 统 分 析
明确问题和提出总体方案: 把被仿真系统的内容表达清楚； 弄清仿真的目的、系统的边界； 确定问题的目标函数和可控变量； 找出系统的实体、属性和活动等。 建立模型； 选择合适的仿真方法（如时间步长法、事 件表法等）；确定系统的初始状态；设计整个 系统的仿真流程图。 收集数据； 编写程序、程序验证； 模型确认。
基本步骤:
首先选取对象系统的一个初始起点作为仿真 时钟的零点，然后根据实际问题的需要，选定一 个时间步长。于是从仿真时钟的零点开始，每推 进一个时间步长就对系统的活动和状态按照预定 的规则和目的进行考察、分析、计算和记录，直 到预定仿真结束时刻为止。
初始状态
时 间 步 长 法
时间步长加1
在当前步长内， 考察分析，计算和 记录系统的活动 仿真时间到否？ 是 输出结果 结束 否
4．指数分布
exprnd ( , m , n )：
m*n 阶期望值为 的指数分布的随机数矩阵
e x •若连续型随机变量X 的概率密度函数为f ( x ) 0 x 0 x 0
其中 > 0为常数，则称X 服从参数为 的指数分布。
1
•指数分布的期望值为
•电子元件的寿命，电话的通话时间，微生物的寿命，随 机服务系统中的服务时间都服从指数分布。 •指数分布在排队论、可靠性分析中有广泛应用。
模拟十分钟内顾客到达收款台的状况.
To Matlab（paidui）
仿真分为静态仿真和动态仿真。动态仿真可分 为连续系统仿真和离散系统仿真。离散系统是指状 态变量只在某个离散时间点集合上发生变化的系统。 例如：电梯系统服务，排队系统，通信网络服务的 仿真等。连续系统是指状态变量随时间连续改变的 系统。例如：传染病的检测和预报等。 为了仿真系统必须设置一个仿真时钟将时间从 一个时刻向另一个时刻推进，并且可随时反映系统 时间的当前值。模拟时间推进方式有两种：时间步 长法和事件步长法。模拟离散系统常用事件步长法。 连续系统常用时间步长法（也称固定增量推进法或 步进式推进）。
仿真常用术语:
系统： 一些具有特定功能相互之间以一定的规律联 系着的物体所组成的总体． 实体： 系统的对象、系统的组成元素都可以称为实体.
属性: 属性是对实体特征的描述，可以是文字型、 数字型或逻辑型．
活动: 实体在一段时间内持续进行的操作或活动．
例如：银行系统，销存系统
系统边界： 为了限制所研究问题涉及的范围, 用系 统边界把所研究的系统与影响系统的环境区分开来.
To Matlab（time）
2．随机变量的模拟 利用均匀分布的随机数可以产生具有任意分布 的随机变量的样本，从而可以对随机变量的取值情 况进行模拟．
(1)离散型随机变量的模拟 设随机变量X的分布律为P (X=xi)=pi,i=1,2,…,令 p(0)=0, p(n)=∑ pi, n=1,2,…,将p(n)作为分点，把区间(0 , 1) 分为一系列小区间(p(n-1), p(n))．对于均匀的随机变量 R~U(0,l)，则有 P( p(n-1)<R≤ p(n))= p(n)-p(n-1)= pn ,n=1,2,…,
注意：Matlab中，产生参数为 的指数分布的 1 命令为exprnd( ).
例 顾客到达某商店的间隔时间服从参数为0.1的指 数分布 指数分布的均值为1/0.1=10。 指两个顾客到达商店的平均间隔时间是10个 单位时间.即平均10个单位时间到达1个顾客. 顾 客到达的间隔时间可用exprnd(10)模拟。
计算机仿真、随机模拟
基本内容：
1、计算机仿真的基本概念 2、随机数的产生 3、时间步长法
4、事件步长法 5、Monte Carlo方法
6、实验作业