国际各大仿真软件算法及原理介绍(经典)
仿真算法知识点总结
仿真算法知识点总结一、简介仿真算法是一种通过生成模型和运行模拟来研究系统或过程的方法。
它是一种用计算机模拟真实世界事件的技术，可以用来解决各种问题，包括工程、商业和科学领域的问题。
仿真算法可以帮助研究人员更好地理解系统的行为，并预测系统未来的发展趋势。
本文将对仿真算法的基本原理、常用技术和应用领域进行总结，以期帮助读者更好地了解和应用仿真算法。
二、基本原理1. 离散事件仿真（DES）离散事件仿真是一种基于离散时间系统的仿真技术。
在离散事件仿真中，系统中的事件和状态都是离散的，而时间是连续变化的。
离散事件仿真通常用于建模和分析复杂系统，例如生产线、通信网络和交通系统等。
离散事件仿真模型可以用于分析系统的性能、验证系统的设计和决策支持等方面。
2. 连续仿真（CS）连续仿真是一种基于连续时间系统的仿真技术。
在连续仿真中，系统中的状态和事件都是连续的，而时间也是连续的。
连续仿真通常用于建模和分析动态系统，例如电力系统、控制系统和生态系统等。
连续仿真模型可以用于分析系统的稳定性、动态特性和系统参数的设计等方面。
3. 混合仿真（HS）混合仿真是一种同时兼具离散事件仿真和连续仿真特点的仿真技术。
混合仿真可以用于建模和分析同时包含离散和连续过程的系统，例如混合生产系统、供应链系统和环境系统等。
混合仿真模型可以用于分析系统的整体性能、协调离散和连续过程以及系统的优化设计等方面。
4. 随机仿真随机仿真是一种基于概率分布的仿真技术。
在随机仿真中，系统的状态和事件都是随机的，而时间也是随机的。
随机仿真通常用于建模和分析具有随机性质的系统，例如金融系统、天气系统和生物系统等。
随机仿真模型可以用于分析系统的风险、概率特性和对策选择等方面。
5. Agent-Based ModelingAgent-based modeling (ABM) is a simulation technique that focuses on simulating the actions and interactions of autonomous agents within a system. This approach is often used for modeling complex and decentralized systems, such as social networks, biologicalecosystems, and market economies. In ABM, individual agents are modeled with their own sets of rules, behaviors, and decision-making processes, and their interactions with other agents and the environment are simulated over time. ABM can be used to study the emergent behavior and dynamics of complex systems, and to explore the effects of different agent behaviors and interactions on system-level outcomes.三、常用技术1. Monte Carlo方法蒙特卡洛方法是一种基于随机模拟的数值计算技术。
Matlab仿真建模的基本原理与技术
Matlab仿真建模的基本原理与技术Matlab（Matrix Laboratory）是一种高级编程语言和环境，广泛应用于科学与工程领域。
它具备强大的数值计算和数据可视化功能，能够帮助工程师和科学家解决各种实际问题。
本文将探讨Matlab仿真建模的基本原理与技术。
一、Matlab的基本特点Matlab是一款强大的数学工具，具有以下特点：1. 矩阵运算能力：Matlab的核心功能是进行矩阵数学运算。
它提供了简洁而强大的语法，使得矩阵和向量的计算变得方便且高效。
2. 大量的内置函数：Matlab拥有丰富的内置函数库，包括数值计算、信号处理、图像处理、优化、统计等领域。
这些函数可以极大地简化复杂问题的求解过程。
3. 可视化功能：Matlab提供了丰富的数据可视化工具，能够直观地显示和分析数据。
用户可以通过绘制曲线、制作动画等方式，深入了解数据的规律。
4. 兼容性：Matlab是跨平台的，可以在多个操作系统上运行，如Windows、Linux和MacOS等。
这使得用户可以在不同的计算环境下无缝切换和共享代码。
5. 可扩展性：Matlab支持用户自定义函数和工具箱的开发。
这样，用户可以根据自己的需求进行定制和扩展，使Matlab更适应各种应用场景。
二、Matlab仿真建模的基本步骤Matlab中的仿真建模可以分为以下步骤：1. 确定仿真建模目标：首先，需要明确仿真的目标是什么，例如系统性能评估、控制策略设计等。
这有助于确定仿真的范围和需要建立的模型。
2. 收集输入数据：仿真建模需要用到输入数据，在确定仿真目标后，需收集和准备相应的输入数据。
输入数据可以是实验数据、统计数据或者通过其他模型得到的数据。
3. 建立模型：根据仿真的目标，使用Matlab编写代码，建立合适的数学模型。
在建立模型过程中，可借助Matlab提供的内置函数和工具箱，以及自己编写的辅助函数。
4. 设定参数和初始条件：模型的运行需要设定相应的参数和初始条件。
09 仿真原理及U-Net工具
LOS 百亿赫兹椭 绕射波峰 (不同传播模型有着 圆 不同的波峰)
点分析功能(2)
对给定点进行无线接收诊断
选择一个现有模拟，考查 它所达到的上行/下行负荷 条件
对用户可定义的“探 测”接收机的定义
对特定载波或所有 载波（在站点设备 中把载波作为一个 集合）的分析
举例说明 —— 利用 Monte－Carlo 技术计算 π 的值：
如果在右图所示的正方形区域中撒点，落到蓝色区 域中的概率等于蓝色区域面积与正方形面积之比：
落到蓝色区域内点数 Squasi circle 1 / 4 r 2 1 ＝ 落到正方形区域内点数 S square r2 4
支持单机/分布式的/集中式结构
专业的输入/输出功能能够迅速整合现有的无线网络 规划工具 方便与运营商的IT系统相集成
用户和数据管理（2）
灵活和多技术数据库模型
- 不同技术网络之间的数据共享: 基站，邻小区… - 用户自定义的标记与字段 - 用户自定义工程模板
- 打开文件方式
外部的数据导入工具（基站、天线…）
不同仿真方法比较
静态仿真 vs. 动态仿真
静态仿真：计算量较大（取决于快照的数量），配置 和结论都比较复杂，但正确性较高。
动态仿真：计算量大，耗用时间长。另外，动态仿真 要求所提供的traffic map必须非常精确。否则，如果 traffic map不精确，那么即使仿真出来，结果也没有
太大的参考意义。
传播模型编辑器 根据路测数据进行自动模型校正（需要测量模块支持）
通用的测量数据导入向导
支持Probe,Planet格式的路测数据导入 选择和筛选测量数据
网络仿真软件介绍18页PPT
ns-3 is a new simulator (not backwards-compatible with ns-2)
主流网络仿真软件简介
ns-3 timeline and roadmap
网络仿真软件介绍
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
它提供了面向电子系统的模块化设计、仿真及实施环境，是进行算 法开发，滤波器设计，C 代码生成，硬/软件结构联合设计和硬件 综合的理想环境。
SPW的一个显著特点是他提供了HDS ( Hardware Design System ) 接口和MATLAB接口。MATLAB里面的很多模型可以直接调入 SPW，然后利用 HDS 生成 C 语言仿真代码或者是 HDL(Hardware Description Language) 语言仿真代码。
强大的分析和管理工具，可自动生成信噪比曲线，误码率曲线等。 提供从系统建模到芯片级硬件设计的自动化功能。
主流网络仿真软件简介
NS2
NS 一般被认为起源于1989 年由 UC Berkeley开发的 REAL 网络仿真器 （REAL network simulator） 。
2019 年，NS 的开发获得美国军方 DARPA VINT（Virtual InterNetwork Testbed） 项目的资助，由 USC/ISI, Xerox PARC, LBNL, 和 UC Berkeley 合作开发。之后， NS2 的开发还得到了 DARPA SAMAN(Simulation Augmented by Measurement and Analysis for Network) 项目和美国国家科学基金 NSF CONSER(Collaborative Simulation for Education and Research)项目的资助。
几款电路仿真软件的对比分析
几款软件的对比分析1. PSpice 仿真软件简介：PSpice属于元件级仿真软件，模型采用spice通用语言编写，移植性强，常用的信息电子电路，是它最适合的场合。
现在使用较多的是 PSpice 8.0,工作于 Windows 环境,占用硬盘空间60M左右，整个软件由原理图编辑、电路仿真、激励编辑、元器件库编辑、波形图等几个部分组成，使用时是一个整体。
PSpice 的电路元件模型反映实际型号元件的特性，通过对电路方程运算求解，能够仿真电路的细节，特别适合于对电力电子电路中开关暂态过程的描述。
主要功能：（1）复杂的电路特性分析，如：蒙特卡罗分析（2）模拟、数字、数模电路仿真（3）集成度提高缺点：（1）不适用于大功率器件（2）采用变步长算法，导致计算时间的延长（3）仿真的收敛性较差。
2. saber仿真软件简介：被誉为全球最先进的系统仿真软件，也是唯一的多技术、多领域的系统仿真产品，现已成为混合信号、混合技术设计和验证工具的业界标准，可用于电子、电力电子、机电一体化、机械、光电、光学、控制等不同类型系统构成的混合系统仿真，这也是saber的最大特点。
Saber最为混合仿真系统，可以兼容模拟、数学、控制量的混合仿真，便于在不同层面撒谎那个分析和解决问题，其他仿真软件不具备这样的功能。
Saber的仿真真实性很好，从仿真的电路到实际的电路实现，期间参数基本不用修改。
主要功能：（1）原理图输入和仿真（2）数据可视化和分析（3）模型库（4）建模缺点：操作较复杂，原理图仿真常常不收敛导致仿真失败，很占系统资源，环路扫频耗时太长（以几十分钟计）3. PLECS仿真系统简介：被全球众多知名公司的研发工程师誉为“全球最专业的系统级电力电子电路仿真系统”，也是一个用于电路和控制结合的多功能仿真软件，尤其适用于电力电子和传动系统。
PLECS独立版本已于2010年开发，自此PLECS脱离MATLAB/Simulink。
PLECS独立版具有控制元件库和电路元件库，采用优化的解析方法，仿真速度更快，比PLECS嵌套版本快2.5倍。
几种主流仿真软件的对比
几种主流仿真软件的对比发布时间：2007-09-11 点击次数：2039本文主要介绍几种应用广泛的仿真系统：1.软件简介1)vissim是离散的、随机的、以0.1S为时间步长的微观仿真模型。
在VisSim 中，车辆的纵向运动采用了心理一生理跟车模型，横向运动采用基于规(rule—based)的算法,并采用动态交通分配进行路径选择。
2)Paramics是英国Quadstone公司的微观交通仿真产品。
Paramics能适应各种规模的路网(从单节点到全国规模的路网)，能支持100万个节点、400万个路段、32 000个区域。
Paramics具有实时动画的三维可视化用户界面，可以实现单一车辆微观处理，支持多用户并行计算，具有功能强大的应用程序接口。
3)AIMSUN是西班牙TSS公司的微观交通仿真产品。
AIMSUN Simulator可以处理各种类型的交通网络，包括城市街道、高速公路和一般公路，能处理环形道路、干线道路以及混合道路网络。
作为有效的交通分析工具，AIMSUN Simu—lator能模拟自适应交通控制系统、先进的交通管理系统、车辆引导系统和公交车辆行程安排和控制系统；能对环境污染和能源消耗进行评估等4)TransModeler在继承MITSimLab模型合理结构的基础上，增加了一些新的功能。
TransModeler实现了微观仿真、准微观仿真和宏观仿真的无缝集成，可依据网络范围和仿真解析度选择合适的仿真模型。
最为重要的是，TransModeler将交通仿真模型和GIS有机结合起来，路网等空间数据存储与管理完全采用GIS数据处理方式，并且可通过数据库管理系统来管理路网等空间数据.此外,TransModeler可在GIS图形界面上微观显示车辆运行状况及详细交通状况。
2 .主要微观交通仿真模型／系统性能比较交通仿真模型对交通现况的仿真效率和精度是衡量模型质量的重要标准。
考虑到各交通仿真模型各具特色，在不同的应用环境中有着各自不同的表现。
proteus仿真原理
proteus仿真原理
Proteus仿真原理是一种基于模拟的电子电路设计和验证软件，它可以帮助电子工程师在开发过程中进行电路设计和验证。
其核心原理是通过数学模型对电子设备的行为进行建模，并通过电路仿真技术对电路进行精确的模拟计算。
Proteus仿真原理的关键是建立电子设备的模型，这些模型可
以精确地描述电子元器件的工作特性。
模型的建立需要考虑到电子设备的物理特性、电气特性以及工作原理等因素。
在模型中，各种元器件被抽象成数学方程，描述其输入输出之间的关系。
这些数学方程通过计算机编程语言（如C++）进行实现，形成可执行的模型。
在进行仿真时，电路的拓扑结构以及元器件的参数被输入到仿真软件中，仿真软件会根据每个元器件的模型对电路进行仿真计算。
仿真软件会根据电路模型中的数学方程，模拟电路的行为，并输出电路在不同条件下的电压、电流以及功率等信号。
Proteus仿真软件还支持多种仿真技术，包括直流仿真、交流
仿真、传输线仿真等。
这些仿真技术可以帮助电子工程师对电路的性能进行全面的评估，避免在实际制造前出现问题。
此外，Proteus还提供了虚拟仪器界面，可以帮助工程师对电路进行
实时监测和调试。
总之，Proteus仿真原理是通过建立电子设备的数学模型，并
利用仿真软件对电路进行精确的模拟计算，从而帮助电子工程
师进行电路设计和验证。
这种原理在电子工程领域中得到广泛应用，为电子产品的快速开发和优化提供了有效的工具。
CORDIC算法原理及matlab仿真
CORDIC算法原理及matlab仿真.1、坐标旋转数字计算机CORDIC坐标旋转数字计算机CORDIC(COordinate Rotation DIgital Computer)算法，通过移位和加减运算，能递归计算常用函数值，如Sin，Cos，Sinh，Cosh等函数，由J. Volder于1959年提出，首先用于导航系统，使得矢量的旋转和定向运算不需要做查三角函数表、乘法、开方及反三角函数等复杂运算。
J. Walther 在1974年用它研究了一种能计算出多种超越函数的统一算法。
1.2、CORDIC原理如图所示，初始向量（X(0)，Y(0)）旋转θ角度之后得到向量（X1，Y1），此向量有如下关系：CORDIC算法X1=X0*cos(θ)-Y0*sin(θ)=cos(θ)(X0-Y0*tan(θ))Y1=Y0*cos(θ)+X0*sin(θ)=cos(θ)(Y0+X0*tan(θ))注：θ为待求角假设初始向量经过N次旋转之后得到新向量，且每次旋转角度δ正切值都为2的倍数，则第i次旋转角度为δ=arctan(2^(-i))，即cosδ=（1/（1+2^(-2i)））^0.5。
容易得到角度θ≈∑S(i)●δ(i)，其中S(i)=1或－1，表示旋转角度的方向，第i步旋转可以表示为：X(i+1)=(（1/（1+2^(-2i)））^0.5)●(X(i)-S(i)Y(i)2^(-i))Y(i+1)=(（1/（1+2^(-2i)））^0.5)●(Y(i)+S(i)X(i)2^(-i))其中（1/（1+2^(-2i)））^0.5)称为校模因子，当旋转次数一定时，趋于一个常数，Π（1/（1+2^(-2i)））^0.5)≈0.6073这样，算法每一步就可以简化为：X(i+1)=0.6073●(X(i)-S(i)Y(i)2^(-i))Y(i+1)=0.6073●(Y(i)+S(i)X(i)2^(-i))从而可以看出，对于移动的角度θ，现在只需要硬件加减法器和移位器就可以算出结果。
仿真算法知识点总结图解
仿真算法知识点总结图解一、仿真算法的基本原理1.1 仿真概念仿真是指通过模拟实际系统的运行过程来预测系统性能、评估方案、优化设计等的一种方法。
仿真可以用于模拟现实世界中的各种系统，如物理系统、信息系统、经济系统等。
1.2 仿真模型仿真模型是对实际系统的简化描述，它包括系统的结构、行为规则、参数等信息。
通过建立仿真模型，我们可以在计算机上进行模拟实验，以探索系统的性能、行为特征和优化方案。
1.3 仿真算法的分类根据系统类型和仿真目的的不同，仿真算法可以分为连续系统仿真算法和离散系统仿真算法。
连续系统仿真算法适用于连续变量的系统，如物理系统和控制系统；离散系统仿真算法适用于离散事件的系统，如排队系统和生产系统。
1.4 仿真算法的基本步骤仿真算法的基本步骤包括建模、验证、实验设计、模拟运行和结果分析等。
建模是仿真算法的核心，它涉及到系统结构的抽象化、参数的设定、规则的定义等。
验证是指通过比较仿真结果与实际观测数据的一致性来检验仿真模型的有效性。
实验设计是指设计合理的仿真实验以获取有用的信息。
模拟运行是指在计算机上运行仿真模型进行试验。
结果分析是指对仿真结果进行统计分析和评价。
1.5 仿真算法的评价指标仿真算法的评价指标包括仿真精度、仿真效率和仿真可信度等。
仿真精度是指仿真结果与实际观测数据的一致程度；仿真效率是指仿真模型的计算速度和资源消耗；仿真可信度是指仿真结果的合理性和可靠性。
二、连续系统仿真算法2.1 连续系统方程的数值解法连续系统方程通常是由微分方程或偏微分方程描述的，为了在计算机上进行仿真，需要采用数值解法对这些方程进行离散化处理。
常用的数值解法包括欧拉法、梯形法、四阶龙格-库塔法等。
2.2 连续系统仿真的模拟程序设计连续系统仿真的模拟程序通常包括系统方程的离散化模型、时间步长控制、数值解法的选择、边界条件处理等内容。
设计一个高效、稳定的连续系统仿真程序是非常具有挑战性的。
2.3 连续系统仿真的优化方法针对连续系统仿真的高维度、非线性等特点，通常需要采用一些优化方法来提高仿真效率和精度。
各大仿真软件介绍
各大仿真软件介绍在大规模仿真软件领域，有几个主要的软件平台被广泛应用于不同领域的仿真研究和工程应用中，包括MATLAB/Simulink、Ansys、Arena、AnyLogic和CESM等。
下面将对这些软件进行详细介绍。
MATLAB/Simulink是一个广泛应用于工程和科学计算领域的仿真环境。
它提供了一个强大的环境，支持建模、仿真和分析复杂的系统。
MATLAB/Simulink可以用于各种不同的领域，包括信号处理、控制系统、通信系统等。
其背后的核心原理是基于数值计算和模型预测控制的算法。
MATLAB/Simulink的主要特点是具有灵活性和可扩展性，用户可以使用内置的函数库或自定义函数来建立模型，并使用不同的算法进行仿真和分析。
Ansys是一个多物理场有限元仿真软件，用于解决工程领域中的结构分析、流体力学、电磁场等复杂问题。
Ansys的核心原理是通过将实际物理问题离散为有限的数学单元，并使用有限元法求解。
Ansys能够通过对应用场景的建模和网格划分，得到结构应力、位移、温度分布等物理量的计算结果。
Ansys的特点是具有高精度的数值计算和广泛的物理模型库，能够模拟各种不同类型的工程问题。
Arena是一种离散事件仿真软件，用于建模和模拟离散事件系统的运行。
它适用于各种各样的系统，包括生产线、物流系统、医院等。
Arena的核心原理是通过建立离散事件模型，模拟系统中事件的时序和相互作用，从而评估系统性能和进行优化。
Arena使用基于代理模型的算法，它通过对系统中的事件进行建模，并在仿真中模拟事件的触发和响应过程。
Arena的特点是能够对复杂系统进行快速的建模和分析，并且提供了一系列的分析工具，帮助用户评估和优化系统性能。
AnyLogic是一种多方法仿真软件，它可以同时支持离散事件仿真、系统动力学仿真和基于代理的仿真。
AnyLogic的核心原理是将不同的仿真方法结合在一起，从而可以建立更为准确和全面的仿真模型。
第6章 仿真软件简介
(4)第三代仿真语言阶段 20世纪70年代,仿真语言的功能大大加强. 出现了SLAM,GPSS/H,ASCL,SCI, DARE.M,DYNAMOⅢ等,它们是事实的 第三代仿真语言. (5)第四代仿真语言阶段 20世纪80年代至今,仿真语言得到了进一 步发展.YFSIM等语言可以称之为第四代 仿真语言.
(二)仿真语言CSSL
CSSL(Continuous System Simulation Language)是美国宾 州大学推出的仿真语言,它主要是针对连续系统进行动态 仿真.CSSL是在FORTRAN语言的基础上发展来的,它产 生FORTRAN程序,并以通用的方法编译连接和执行. CSSL是非过程性的语言,具有对动力学语句进行自动排序 的功能,因而,用户可自由地排列语句.CSSL具有如下的 特点: (1)独立于任何一种通用语言; (2)将模型分成3个区:
1967年,美国的Arizona大学开始了针对连续系统的仿真语 言DARE (Differential Analyzer Replacement),先后推出了 DARE-K,DARE-f,DARE-p(1974年),DARE-11(1976年); 1976年,美国的Mitchell and Gauthier Associates(MGA)开 发ACSL(Advanced Continuous Simulation Language); 1977年,GASP(General Activity Simulation Program)Ⅳ和 GSL(General Simulation Language)问世;此外,美国的 Pritsker&Associates Inc研制了针对连续离散混合系统的仿 真语言SLAM;美国的ISI(Integrated System,Inc)公司开发 了MATRIXx; 20世纪70年代末,Oren提出先进的仿真方法学,即建模-实 验-分析的概念框架,为一体化建模/仿真环境研制奠定了基 础; 1984年,加拿大GEST仿真软件系统研制成功,它通过数据 库系统,将建模,仿真执行及输出分析等阶段组成一个有 机整体;20世纪80年代后期以来,智能化建模与仿真环境 是研究的热点之一,亦有不少阶段性的成果.
国际各大仿真软件算法及原理介绍(经典)
使用 Ansoft HFSS，可以计算： 1）基本电磁场数值解和开边界问题，近远场辐射问题。 2）端口特征阻抗和传输常数。 3）S 参数和相应端口阻抗的归一化 S 参数。 4）结构的本征模或谐振解。
3.2 FIDELITY 仿真软件 FIDELITY 是基于非均匀网格的时域有限差分方法的全三维电磁 场仿真器，可以解决
具有复杂填充介质求解域的场分布问题。仿真结果包括 S-、Y-、Z-参数，VSWR，RLC 等 效电路，近场分布，波印廷矢量和辐射方向图等。FIDELITY 可以分析非绝缘和复杂介质结 构的问题。它在微波/毫米波集成电路（MMIC）、RF 印制板电路、微带天线、线电线和其它 形式的 RF 天线、HTS 电路及滤波器、IC 的内部连接和高速数字电路封装，EMI 及 EMC 方 面的应用。 FIDELITY 的特点有：
微带匹配网络微带电路微带滤波器带状线电路带状线滤波器过孔层的连接或接地偶合线分析pcb板电路分析pcb板干扰分析桥式螺线电感器平面高温超导电路分析毫米波集成电路ic设计和分析混合匹配的电路分析hdiltcc转换单层或多层传输线的精确分析多层的平面的电路分析单层或多层的平面天线分析平面天线阵分析平面偶合孔的分析e3d仿真软件ie3d是一个基于矩量法的电磁场仿真工具可以解决多层介质环境下的三维金属结构的电流分布问题
2.2 Sonnet 仿真软件 Sonnet 是一种基于矩量法的电磁仿真软件，提供面向 3D 平面高频电路设计系统以及在
各种仿真算法简述
∙1、蒙特卡罗算法（该算法又称随机性模拟算法，是通过计算机仿真来解决问题的算法，同时可以通过模拟可以来检验自己模型的正确性，是比赛时必用的方法）
∙ 2、数据拟合、参数估计、插值等数据处理算法（比赛中通常会遇到大量的数据需要处理，而处理数据的关键就在于这些算法，通常使用Matlab 作为工具）
∙3、线性规划、整数规划、多元规划、二次规划等规划类问题（建模竞赛大多数问题属于最优化问题，很多时候这些问题可以用数学规划算法来描述，通常使用Lindo、Lingo软件实现）
∙4、图论算法（这类算法可以分为很多种，包括最短路、网络流、二分图等算法，涉及到图论的问题可以用这些方法解决，需要认真准备）∙5、动态规划、回溯搜索、分治算法、分支定界等计算机算法（这些算法是算法设计中比较常用的方法，很多场合可以用到竞赛中）∙6、最优化理论的三大非经典算法：模拟退火法、神经网络、遗传算法（这些问题是用来解决一些较困难的最优化问题的算法，对于有些问题非常有帮助，但是算法的实现比较困难，需慎重使用）
∙ 7、网格算法和穷举法（网格算法和穷举法都是暴力搜索最优点的算法，在很多竞赛题中有应用，当重点讨论模型本身而轻视算法的时候，可以使用这种暴力方案，最好使用一些高级语言作为编程工具）
∙ 8、一些连续离散化方法（很多问题都是实际来的，数据可以是连续的，而计算机只认的是离散的数据，因此将其离散化后进行差分代替微分、求和代替积分等思想是非常重要的）
∙9、数值分析算法（如果在比赛中采用高级语言进行编程的话，那一些数值分析中常用的算法比如方程组求解、矩阵运算、函数积分等算法就需要额外编写库函数进行调用）
10、图象处理算法（赛题中有一类问题与图形有关，即使与图形无关，论文中也应该要不乏图片的，这些图形如何展示以及如何处理就是需要解决的问题，通常使用Matlab进行处理）。
各大仿真软件介绍
各大仿真软件介绍目前市面上有许多大型的仿真软件，以下是其中几个比较知名的仿真软件以及它们的算法和原理介绍。
1. AnsysAnsys是一款主要用于结构分析、流体分析和电磁分析的大型有限元分析软件。
它采用有限元方法进行建模和求解，通过将连续物体划分为有限数量的离散元素，将复杂的物理问题离散化为一系列简单的线性代数问题。
Ansys具有强大的分析功能和广泛的应用领域，在工程仿真领域得到了广泛的应用。
2. SimulinkSimulink是一款强大的数据流程仿真环境，用于建模、仿真和分析各种动态系统。
它基于数据流图的模型，可以方便地建立输入和输出之间的关系，使用图形化的方式进行仿真。
Simulink内置了许多常用的算法和模型，可以快速建立各种系统的仿真模型，例如控制系统、通信系统等。
3. solidThinkingsolidThinking是一个由浅入深的全能CAE软件，内含结构、流体、模态、温度分析器和拓扑优化系统。
它采用有限元法进行建模和求解，可以进行多物理场耦合分析。
通过拓扑优化系统，solidThinking可以对结构进行优化设计，实现结构材料的最优分布，减少结构重量和材料成本。
4. MatlabMatlab是一种用于科学计算、数据分析和可视化的高级编程语言和环境。
它提供了各种各样的数学和工程计算函数，可以用于解决各种复杂的数学和工程问题。
Matlab中的仿真工具箱提供了许多专门用于仿真的函数和工具，可以进行各种仿真实验和数据分析。
5. COMSOL MultiphysicsCOMSOL Multiphysics是一款基于有限元方法的多物理场仿真软件。
它可以进行多物理场耦合的仿真分析，如结构力学、电磁场、流体力学、传热和化学反应等。
COMSOL Multiphysics提供了丰富的物理模型和数值求解器，可以进行各种复杂的仿真分析。
总之，这些大型仿真软件都是借助各种数学算法和物理模型来模拟和分析各种复杂的工程和科学问题。
【免费下载】几款仿真软件的分析
【免费下载】几款仿真软件的分析几款地质仿真软件的简介本文将对ANSYS、ADINA、ABAQUS、MSC、FEPG、Femlab(Comsol)、Flac、PETREL进行简短的介绍。
有限元分析是对于结构力学分析迅速发展起来的一种现代计算方法。
有限元分析软件目前流行的有：ANSYS、ADINA、ABAQUS、Femlab(Comsol)、MSC、FEPG 等。
ANSYS软件在致力于线性分析的用户中具有很好的声誉，它在计算机资源的利用，用户界面开发等方面也做出了较大的贡献。
ABAQUS软件则致力于更复杂和深入的工程问题，其强大的非线性分析功能在设计和研究的高端用户群中得到了广泛的认可。
而ADINA软件除了求解非线性问题外，其在多物理场的流固耦合求解功能也是全球唯一的专利技术。
COMSOL公司是全球多物理场建模与仿真解决方案的提倡者和领导者，其旗舰产品COMSOL Multiphysics，使所有的物理现象可以在计算机上完美重现。
MSC是比较老的一款软件目前更新速度比较慢。
FEPG是一款国产有限元分析软件。
一、ANSYS、ADINA、ABAQUS、MSC四者的比较由于ANSYS产品进入中国市场早于ABAQUS，并且在五年前ANSYS 的界面是当时最好的界面之一，所以在中国，ANSYS软件在用户数量和市场推广度方面要高于ABAQUS。
ANSYS软件注重应用领域的拓展，目前已覆盖流体、电磁场和多物理场耦合等十分广泛的研究领域。
ABAQUS则集中于结构力学和相关领域研究，致力于解决该领域的深层次实际问题。
而ADINA软件和ANSYS软件一样都包括结构、温度、流体及流固耦合的功能，因此其应用领域也是相当广泛。
对于常规的结构线性问题，三种软件都可以较好的解决，在模型规模限制、计算流程、计算时间等方面都较为接近。
ABAQUS软件和ADINA软件在求解非线性问题时具有非常明显的优势；而ANSYS软件和ADINA软件则在流体和多物理场耦合功能方面具有无可比拟的优势。
仿真算法的原理
仿真算法的原理仿真算法是一种用来模拟复杂系统行为的计算机程序。
它可以对实际系统进行虚拟测试，来预测其在不同情况下的运行效果，从而在实际应用中节省时间和资源。
仿真算法包括几个主要步骤：建立模型、指定条件、运行仿真模拟和分析结果。
建立模型是仿真算法中的第一步，它涉及对要模拟的系统进行建模和描述。
其中包括系统的各种参数、输入、输出和行为。
为了建立这个模型，通常需要对物理定律、统计学方法、各种算法等进行研究和应用。
在建立模型中，主要使用两种方法：系统动力学建模和离散事件建模。
系统动力学建模方法针对大规模的连续动态系统进行建模，如复杂的制造过程或物流系统。
这种模型通常使用微分方程组或差分方程来描述系统状态变化。
由于系统动力学建模从系统的宏观角度出发，因此它对于整个系统的物理特性和运行机制有更好的理解。
离散事件建模方法针对离散事件系统而言，如银行系统、交通系统等。
这个方法使用状态转换图或Petri网的形式来描述系统状态转移方式。
由于离散事件系统通常是由离散事件所驱动的，因此离散事件建模更适合用来描述这样的系统。
指定条件是仿真算法中的第二步，这涉及到对模型进行参数化的过程。
模型的参数包括输入数据、边界条件、系统变量等。
在指定条件中，模型需要针对不同的性能指标进行测试。
这些性能指标根据习惯和需求的不同而各异。
例如，制造业模型可能会针对生产效率、生产质量、延误时间、资源利用率等方面进行测试；而交通系统模型可能会针对车辆流量、拥堵程度、交通信号灯等方面进行测试。
运行仿真模拟是仿真算法中的第三步，这一步骤涉及到模型的输出结果。
模型输出的结果可以是数字、图形、表格等。
这些结果可以方便地被处理和分析，从而帮助使用者进行进一步的评估和引导。
运行仿真模拟期间，系统会跟随不同的输入和环境条件来模拟各种场景下的系统行为。
这样可以帮助用户详细了解系统的行为方式，并预测在实际运行中所可能出现的问题。
分析结果是仿真算法中的第四步，这主要涉及到对模型输出结果的解释和评估。
仿真软件PROTUES介绍
1、功能特点
Proteus软件具有其它EDA工具软件（例： multisim）的功能。这些功能是：
（1）原理布图 （2）PCB自动或人工布线 （3）SPICE电路仿真
革命性的特点
（1）互动的电路仿真 用户甚至可Βιβλιοθήκη 实时采用诸如LED/LCD、键盘、
RS232终端等动态外设模型来对设计进行交互仿 真。
（3）除了现实存在的仪器外，Proteus还提供了 一个图形显示功能，可以将线路上变化的信号， 以图形的方式实时地显示出来，其作用与示波器 相似，但功能更多。这些虚拟仪器仪表具有理想 的参数指标，例如极高的输入阻抗、极低的输出 阻抗。这些都尽可能减少了仪器对测量结果的影 响。 （4）Proteus可提供的调试手段 Proteus提供了比较丰富的测试信号用于电路的测 试。这些测试信号包括模拟信号和数字信号。
（4）PROTEUS 是单片机开发 应用的工程开发环境。
随着科技的发展，“计算机仿真技术”已 成为许多设计部门重要的前期设计手段。 它具有设计灵活，结果、过程的统一的特 点。可使设计时间大为缩短、耗资大为减 少，也可降低工程制造的风险。相信在单 片机开发应用中PROTEUS也能茯得愈来愈 广泛的应用。
5、PROTEUS在 “单片机原理与应用技术”中的作
用
（1）PROTEUS 是单片机课堂教学的先 进助手。
PROTEUS不仅可将许多单片机实例功能形 象化，也可将许多单片机实例运行过程形 象化。前者可在相当程度上得到实物演示 实验的效果，后者则是实物演示实验难以 达到的效果。
（2）PROTEUS 是单片机实验教学的虚拟平台
仿真软件PROTUES介绍
Proteus软件是英国Labcenter electronics 公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其 它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单 片机及外围器件。它是目前最好的仿真单 片机及外围器件的工具。虽然目前国内推 广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事 单片机教学的教师、致力于单片机开发应 用的科技工作者的青睐。
常用数值计算方法及仿真软件简介a
1.1.1 常用数值计算方法自1864年麦克斯韦建立电磁场基本方程以来，电磁波理论与应用的发展已经过了100多年的历史。
对电磁分布边值问题的求解从图解、模拟、解析到目前所采用的数值计算方法，经历了四个过程。
解析方法只能解决一些经典问题，具体到复杂的实际环境，往往需要通过数值解得到具体环境中的电磁波特性。
随着高速和大容量计算机技术的飞速发展，电磁数值计算已经发展成为一门新兴的重要学科，已提出多种实用有效的求解麦克斯韦方程的数值方法，主要有矩量法（MOM）、有限元法（FEM）、有限积分法（FIT）、和时域有限差分法（FDTD）等。
基于这些数值计算方法开发出了许多优秀的电磁仿真软件。
一个好的数值算法可以很接近地模拟出微波器件的特性，这对于工程设计和研究而言，可以避免很多次的“cut-and-try”（试凑），节省时间从而提高了效率。
求解电磁问题的最终要求就是获得满足实际条件的Maxwell方程的解，借助于计算数学中的数值算法能够得到大多数电磁问题的近似解。
数值算法的基本思想就是把连续变量函数离散化，把微分方程化为差分方程；把积分方程化为有限和的形式，从而建立起收敛的代数方程组，然后利用计算机技术进行求解。
目前常见的几种数值分析方法如表错误！文档中没有指定样式的文字。
-1 电磁数值算法分类所示。
针对本论文所应用到的方法，下面简要叙述常用的几种数值方法及相应的商业软件。
1.1.1.1 有限元法基于有限元方法(FEM)计算电磁问题，其基本构想是将由偏微分方程表征的连续函数所在的封闭场域划分成有限个小区域，每个小区域用一个选定的近似函数来代替，于是整个场域上的函数被离散化，由此获得一组近似的代数方程，并联立求解，以获得该场域中函数的近似数值。
广义的来说，三维麦克斯韦方程是三维电磁问题的三维支配方程，但是，一般情况下为了方便求解和建模，大多选取由麦克斯韦方程组的前两个旋度方程导出的电场强度满足矢量亥姆赫兹方程作为支配方程。
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的电流分布问题。它利用积分的方式求解 ห้องสมุดไป่ตู้axwell 方程组，从而解决电磁波的效应、不连 续性效应、耦合效应、和辐射效应问题。仿真结果包括 s、y、z 参数，VWSR，RLC 等效电 路，电流分布，近场分布和辐射方向图，方向性，效率和 RCS 等。IE3D 在微波/毫米波集 成电路（MMIC）、RF 印制板电路、微带天线、线电线和其它形式的 RF 天线、HTS 电路及 滤波器、IC 的内部连接和高速数字电路封装方面是一个非常有用的工具。
4．基于有限元的微波 EDA 仿真软件
基于有限元的典型仿真软件是：Ansoft HFSS 是世界上第一个商业化的三维结构电磁场 仿真软件，可分析仿真任意三维无源结构的高频电磁场，可直接得到特征阻抗、传播常数、 S 参数及电磁场、辐射场、天线方向图等结果。该软件被广泛应用于无线和有线通信、计算 机、卫星、雷达、半导体和微波集成电路、航空航天等领域。
随着无线和有线设计向更高频率的发展和电路复杂性的增加，对于高频电磁场的仿真， 由于忽略了高阶传播模式而引起仿真的误差。另外，传统模式等效电路分析方法的限制，与 频率相关电容、电感元件等效模型而引起的误差。例如，在分析微带线时，许多易于出错的 无源模式是由于微带线或带状线的交叉、阶梯、弯曲、开路、缝隙等等，在这种情况下是多 模传输。为此，通常采用全波电磁仿真技术去分析电路结构，通过电路仿真得到准确的非连 续模式 S 参数。
2.2 Sonnet 仿真软件 Sonnet 是一种基于矩量法的电磁仿真软件，提供面向 3D 平面高频电路设计系统以及在
微波、毫米波领域和电磁兼容/电磁干扰设计的 EDA 工具。SonnetTM 应用于平面高频电磁 场分析，频率从 1MHz 到几千 GHz。主要的应用有：微带匹配网络、微带电路、微带滤波 器、带状线电路、带状线滤波器、过孔（层的连接或接地）、偶合线分析、PCB 板电路分析、 PCB 板干扰分析、桥式螺线电感器、平面高温超导电路分析、毫米波集成电路（ MMIC） 设计和分析、混合匹配的电路分析、HDI 和 LTCC 转换、单层或多层传输线的精确分析、 多层的平面的电路分析、单层或多层的平面天线分析、平面天线阵分析、平面偶合孔的分析 等。
2. 基于矩量法仿真的微波 EDA 仿真软件
基于矩量法仿真的 EDA 软件主要包括 ADS（Advanced Design System）、Sonnet 电磁仿 真软件、IE3D 和 Microwave office。
2.1 ADS 仿真软件 Agilent ADS(Advanced Design System)软件是在 HP EESOF 系列 EDA 软件基础上发展完
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磁仿真引擎，使对某些复杂问题的仿真更加有效。
3．基于时域有限差分的微波仿真软件
基于时域有限差分的仿真软件包括：CST MICROWAVE STUDIO、FIDELITY 和 IMST Empire
3.1 CST MICROWAVE STUDIO 仿真软件 CST MICROWAVE STUDIO™ (CST SD)是为快速、精确仿真电磁场高频问题而专门开
Ansoft HFSS 采用自适应网格剖分，ALPS 快速扫频，切向元等专利技术，集成了工业 标准的建模系统，提供了功能强大、使用灵活的宏语言，直观的后处理器及独有的场计算器， 可计算分析显示各种复杂的电磁场，并利用 Optimetrics 可对任意的参数进行优化和扫描分 析。
使用 Ansoft HFSS，可以计算： 1）基本电磁场数值解和开边界问题，近远场辐射问题。 2）端口特征阻抗和传输常数。 3）S 参数和相应端口阻抗的归一化 S 参数。 4）结构的本征模或谐振解。
3.3 IMST Empire 仿真软件 IMST Empire 是一种 3D 电磁场仿真软件。它是一种基于 3D 的时域有限差分的方法，
这种方法已经变成 RF 元件设计的标准。它的应用范围从分析平面结构、互联、的多端口集
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2.4 Microwave Office 软件介绍 “Microwave Office”软件是通过两个模拟器来对微波平面电路进行模拟和仿真的。对于
由集总元件构成的电路，用电路的方法来处理较为简便。该软件设有“VoltaireXL”的模拟器 来处理集总元件构成的微波平面电路问题。而对于由具体的微带几何图形构成的分布参数微 波平面电路则采用场的方法较为有效，该软件采用的是”EMSight”的模拟器来处理任何多层 平面结构的三维电磁场的问题。“VoltaireXL” 模拟器内设一个元件库，在建立电路模型时， 可以调出微波电路所用的元件，其中无源器件有电感、电阻、电容、谐振电路、微带线、带 状线、同轴线等等，非线性器件有双极晶体管， 场效应晶体管，二极管等等。”EMSight” 模拟器是一个三维电磁场模拟程序包，可用于平面高频电路和天线结构的分析。特点是把修 正谱域矩量法与直观的视窗图形用户界面(GUI)技术结合起来，使得计算速度加快许多。它 可以分析射频集成电路 (RFIC)、微波单片集成电路(MMIC)、 微带贴片天线和高速印制电 路(PCB)等电路的电气特性。Microwave Office 2002 增加了一些新功能，包括滤波器智能综 合、智能负载牵引，提高对存在的回路的电磁仿真，包括振荡器相位噪声分析和 3D 平面电
传统的电路仿真软件仿真是快速的，但是，当考虑集肤效应损耗和材料的复杂性，结果 的准确性将受到大幅度的影响。像 CST DS 的 3D 仿真软件克服了这种限制，可以解决任意 几何形状的下所建立的麦克斯韦方程，包括复杂的材料模式。CST MICROWAVE STUDIO™ 的可以应用在仿真电磁场领域包括大多数的高频电磁场问题上。移动通信、无线设计、信号 完整性和电磁兼容(EMC)等。具体应用范围包括耦合器、滤波器、平面结构电路、联结器、 IC 封装、各种类型天线、微波元器件、蓝牙技术和电磁兼容/干扰等。
成到微波波导、天线、EMC 问题。EMPIRE 基本覆盖了 RF 设计 3D 场仿真的整个领域。根 据用户的定义的频率范围，一次的仿真的运行，就可以得到散射参数、辐射参数和辐射场图。 对于结构的定义，3D 编辑器集成到 EMPIRE 软件中。AUTOCADTM 是一个流行的机械画 图工具，可以在 EMPIRE 环境中使用。监视窗口和动画可以给出电磁波的现象，并获得准 确的结果。
这些 EDA 仿真软件与电磁场的数值解法密切相关的，不同的仿真软件是根据不同的数 值分析方法来进行仿真的。通常，数值解法分为显示和隐示算法，隐示算法（包括所有的频 域方法）随着问题的增加，表现出强烈的非线性。显示算法，例如 FDTD、FIT 方法在处理 问题时表现出合理的存储容量和时间。本文根据电磁仿真工具所采用的数值解法进行分类， 对常用的微波 EDA 仿真软件进行论述。
3.2 FIDELITY 仿真软件 FIDELITY 是基于非均匀网格的时域有限差分方法的全三维电磁 场仿真器，可以解决
具有复杂填充介质求解域的场分布问题。仿真结果包括 S-、Y-、Z-参数，VSWR，RLC 等 效电路，近场分布，波印廷矢量和辐射方向图等。FIDELITY 可以分析非绝缘和复杂介质结 构的问题。它在微波/毫米波集成电路（MMIC）、RF 印制板电路、微带天线、线电线和其它 形式的 RF 天线、HTS 电路及滤波器、IC 的内部连接和高速数字电路封装，EMI 及 EMC 方 面的应用。 FIDELITY 的特点有：
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国际各大仿真软件算法及原理介绍
摘要： 关键词：
Richard Huang 2005-3-31
1.引 言
微波系统的设计越来越复杂，对电路的指标要求越来越高，电路的功能越来越多，电 路的尺寸要求越做越小，而设计周期却越来越短。传统的设计方法已经不能满足系统设计的 需要，使用微波 EDA 软件工具进行微波元器件与微波系统的设计已经成为微波电路设计的 必然趋势。随着单片集成电路技术的不断发展 GaAs、硅为基础的微波、毫米波单片集成电 路（MIMIC）和超高速单片集成电路（VHSIC）都面临着一个崭新的发展阶段，电路的设 计与工艺研制日益复杂化，如何进一步提高电路性能、降低成本，缩短电路的研制周期，已 经成为电路设计的一个焦点，而 EDA 技术是设计的关键。EDA 技术的范畴包括电子工程设 计师进行产品开发的全过程，以及电子产品生产过程中期望由计算机提供的各种辅助功能。 一方面 EDA 技术可为系统级、电路级和物理实现级三个层次上的辅助设计过程，另一方面 EDA 技术应包括电子线路从低频到高频，从线性到非线性，从模拟到数字，从分立电路到 集成电路的全部设计过程[1-2]。
1) 可对真正的三维金属和非绝缘介质结构进行建模； 2) 高效、高准确非均匀网格的 FDTD 仿真引擎； 3) 能方便地对分析目标排列定位和几何结构的编辑与检查； 4）可对非各向同性介质填充的同轴波导和矩形波导进行建模； 5）具有自动网格生成功能、网格优化功能和对输入的几何结构进行单独网格生成功能； 6）预定义同轴、微带、矩形波导和用户定义端口； 7）不同边界条件的实现（如 PML）； 8）集成的预处理和后处理功能，包括 S 参数提取和时域信号显示； 9）辐射方向图的计算、近场动态显示功能； 10）具有切片显示功能的三维和二维电场、磁场及坡印廷矢量的显示； 11）一次仿真即可得到宽带频谱的功能； 12）平面波激励和 SAR 计算功能
5. MAGSOFT 公司涵盖一切的设计软件[摘抄]
功能强大的工具，应用广泛的领域 MAGSOFT 公司与纽约州的 Rensselaer 工学院有密 切的联系：这些合作伙伴给了 MAGSOFT 公司在电磁计算和仿真方面的研究随时与科研院 所接近的机会。