系统仿真学是一门以计算机技术为基础,通过建立系统模型进行实验研究的综合性学科。其核心在于利用模型模拟真实系统或设计系统的行为,以分析、预测和优化系统性能。以下是具体说明:
一、基本定义
系统仿真学是研究如何通过构建系统模型,并利用计算机技术对模型进行实验和定量分析的科学领域。其目标是通过模拟真实系统的动态行为,揭示系统的内在规律,辅助决策。
二、学科基础与特点
理论基础 依托控制理论、相似理论、信息处理技术及计算机科学,结合专家经验、统计数据和实验结果进行分析。
技术手段
以计算机为核心工具,结合专用物理效应设备(如传感器、执行器)实现高精度模拟。
应用领域
广泛应用于航空、航天、交通、军事、化工、生物医学、社会经济等自然科学与社会科学领域。
三、核心功能
模型构建
根据系统分析需求,建立描述结构或行为的数学模型,包括静态系统(平衡状态)和动态系统(状态随时间变化)。
实验与分析
通过模型模拟进行“虚拟实验”,分析系统响应特性,如稳定性、鲁棒性等。
决策支持
提供优化方案,辅助工程师进行参数调整、路径规划等决策。
四、学科发展
自20世纪40年代末发展以来,随着计算机技术的进步,系统仿真学逐渐形成独立学科体系,成为现代工程与科学研究的重要支柱。
五、相关术语
连续系统: 状态变化随时间连续变化(如流体动力学)。 离散系统
仿真模型:包含实体、属性和活动关系的数学描述。
系统仿真学通过理论与实践的结合,为复杂系统的研究提供了高效、低成本的解决方案。