计算机仿真技术：第1章 仿真技术综述

1、主要内容主要内容第1章 仿真技术综述第2章 MATLAB语言简介及其应用第3章 系统模型及转换笫4章 控制系统分析与综合第5章 连续系统仿真原理与算法实现笫6章 SIMULINK工具箱简介与运用第一章第一章 仿真技术综述仿真技术综述 这一章将介绍计算机仿真的基本概念、它所包括的内容以及发展状况，即我们将从横向和纵向来阐述计算机系统仿真的内涵。 所有这些内容将为学习计算机仿真技术和以后更进一步的研究建立一个基础。 1.1 系统仿真的基本概念一、系统一、系统、系统的定义、系统的定义 一个系统可能非常复杂，也可能很简单。系统的一般定义是：系统就是一些具有特定功能的、相互间以一定系统就是一些具有特定功

2、能的、相互间以一定规律联系着的物体所组成的一个总体。规律联系着的物体所组成的一个总体。任何系统都存在三个方面的内容：即实体、属性和活任何系统都存在三个方面的内容：即实体、属性和活动。动。实体（对象）组成系统的具体单元；实体（对象）组成系统的具体单元；属性属性 描述系统中各个实体的特性；描述系统中各个实体的特性；行为行为 实体随着时间变化而发生的状态变化。实体随着时间变化而发生的状态变化。显然，系统是一个广泛的概念，毫无疑问它在现代科学研究和工程实践中扮演着重要的角色。不同领域的问题均可以用系统的框架来解决。但究竟一个系统是由什么构成的，这取决于观测者的观点。例如，这个系统可以是一个由一些电子部

3、件组成的放大器；或者是一个可能包括该放大器在内的控制回路；或者是一个有许多这样回路的化学处理装置；或者是一些装置组成的一个工厂；或者是一些工厂的联合作业形成的系统，而世界经济就是这个系统的环境。无论什么系统均具有4个重要的性质：整体性整体性相关性相关性有序性有序性动态性动态性 （1 1）系统的整体性）系统的整体性。各部分是不可分割的。就好像人体，它由头、身躯、四肢等多个部分组成，如果把这些部分拆开，就不能构成完整的人体。至于人们熟悉的自动控制系统，其基本组成部分(控制对象、测量元件、控制器等)同样缺一不可。整体性是系统的第一特性。（2 2）系统的相关性）系统的相关性。相关性是指系统内部各部分之

4、间相互以一定的规律联系着，它们之间的特定关系形成了具有特定性能的系统。有时系统各要素之间的关系并不是简单的线性关系，而呈现出复杂的非线性关系。也正是由于这种非线性，才构成了我们这个多彩的世界。 对于复杂的非线性关系，必须研究其复杂性与整体性。再以人体为例，人的双眼视敏度是单眼视敏度的610倍。此外，双眼有立体感，而单眼却无此特点。这就是一种典型的非线性特征，因此相关性是系统的第二特性，也是目前系统研究的主要问题。 （3 3）有序性和动态性）有序性和动态性 比如，生命是一种高度有序的结构，它所具有的复杂功能组织，与现代化大工业生产的“装配线”非常相似，这是一种结构上的有序性，对任何系统都是适用的

5、。又如图1.1.1所示，一个非平衡系统如果经过分支点A、B到达C，那么对C态的解释就必须暗含着对A态和B态的了解。这就是系统的动态性。图图1.1.1 系统的动态性系统的动态性、 系统分类 系统的分类取决于系统本身的特征，从研究的角度可以将系统分为不同的类型。v还有从研究的侧重面出发将系统分为不同的类别v线性系统、非线性系统v确定系统、不确定系统v时滞系统、非时滞系统v奇异系统、非奇异系统v随机系统 研究系统的重要内容一是探讨系统及输入、输出三者之间的动态关系。系统输入(包含干扰)可看成环境对系统的作用，而系统输出可看成系统的活动。系统、环境、输入和输出之间的关系可由图0-1来描述。 研究一个系

6、统主要目的是弄清系统各个组成部分之间的关系，系统及其组成部分的动态特性，并通过适当的策略改善系统的特性。为达到此目的，必须做以下几项工作： 系统建模、系统仿真、系统分析和综合。 以便能更准确地解决工程、自然界和现代社会中的种种复杂问题。定量地分析、综合系统最有效的方法是建立系统的模型并使用高效的数值计算工具和算法对系统的模型进行解算。 模型是系统的一种表示，是为了研究系统而开发的，是系统的内在联系及它与外界的关系的一种描述。它的理论基础是相似原理。 在进行系统仿真时用到的模型主要是v实体模型v数学模型。 实体模型是指根据相似性建立起来的系统的物理模型。数学模型是指对系统进行抽象、简化，能够准确

7、表达系统本质的由数学符号表示的一种模型形式。由于实体模型使用起来不经济而且耗时，数学模型具有形成简单、应用方便、经济，便于使用计算机技术等优点，所以系统仿真中通过模型描述系统时一般采用数学模型。二、模型 数学模型无论是在纯科学领域还是在数学模型无论是在纯科学领域还是在实际工程领域中都有着广泛的应用，通常实际工程领域中都有着广泛的应用，通常认为一个数学模型有两个主要的用途：认为一个数学模型有两个主要的用途： (1)(1)首先，数学模型可以帮助人们不断地加首先，数学模型可以帮助人们不断地加深对实际物理系统的认识，并且启发人们深对实际物理系统的认识，并且启发人们去进行可以获得满意结果的实验；去进行可

8、以获得满意结果的实验； (2)(2)其次，数学模型有助于提高人们对实际其次，数学模型有助于提高人们对实际系统的决策和干预能力。系统的决策和干预能力。 v解析法 根据物理，化学，生物学以及有关学科的定理、定律或公式，经过分析和演绎，找出系统内部各部分或环节之间的相互关系，推导出系统的数学模型。v系统辨识 根据系统的输入和输出的观测信息来估计它的数学模型。 v综合法 综合法就是将解析和实验结合起来的建模方法。 系统建模就是建立系统的数学模型，它是系统分析和综合的基础。系统数学模型是系统动态性能的描述和表达，揭示了系统的运动本质，准确地建立系统模型是一项十分重要的工作。系统模型建立的主要任务是确定系

9、统模型的结构和参数。系统建模通常有三种方法：三、仿真仿真仿真，就是模仿真实的事物，也就是用一个模型来模仿真实系统,对它进行实验，以便理解和评价系统的各种运行策略。而这里的模型是一个广义的模型，包含数学模型、非数学模型、物理模型等等。 随着现代工业的发展，科学研究的深入与计算机软、硬件的发展，仿真技术已成为分析、综合各类系统，特别是大系统的一种有效研究方法和有力的研究工具。既然是模仿，两者就不可能完全等同，但是最基本的内容应该相同，即模型必须至少反映系统的主要特征。显见，根据模型的不同，有不同方式的仿真。从仿真实现的角度来看，模型特性可以分为连续系统连续系统和离散事件离散事件系统两大类。由于这两

10、类系统的运动规律差异很大，描述其运动规律的模型也有很大的不同，因此相应的仿真方法不同，分别对应为连续连续系统仿真系统仿真和离散事件系统仿真离散事件系统仿真。1 连续系统仿真 连续系统仿真是指物理系统状态随时间连续变化随时间连续变化的系统，一般可以使用常微分方程或偏微分方程组描述。需要特别指出的是这类系统也包括用差分方程描述的离散时间系统。对于工科院校，因为主要研究的对象是工业自动化和工业过程控制，因此本教材主要介绍连续系统仿真。2 离散事件系统仿真 离散事件系统是指物理系统的状态在某些随机时间点上在某些随机时间点上发生离散变化发生离散变化的系统。它与连续时间系统的主要区别在于：物理状态变化发生

11、在随机时间点上，这种引起状态变化的行为称为“事件”，因而这类系统是由事件驱动的。离散时间系统的事件(状态)往往发生在随机时间点上，并且事件(状态)是时间的离散变量。系统的动态特性无法使用微分方程这类数学方程来描述，而只能使用事件的活动图或流程图。因此对离散事件系统的仿真的主要目的是对系统事件的行为作统计特性分析，而不像连续系统仿真的目的是对物理系统的状态轨迹作出分析。四、计算机仿真三要素与过程四、计算机仿真三要素与过程 仿真是一个建模实验分析修改模型再实验分析不断反复的过程，因此，良好的人一机交互性是系统仿真的重要特性。对动态系统的计算机仿真而言，仿真三个要素包括系统、模型和计算机。三者之间的

12、关系如图1.1.2所示。相应仿真过程可划分为三个基本活动：建模，模型实现和模型试验。三者之间的关系见图1.1.3。图1.1.2 仿真三要素关系图图1.1.3 仿真的三项基本活动1.2 1.2 连续系统仿真技术连续系统仿真技术 仿真的主要理论依据相似论相似论。 所谓相似，是指各类事物间某些共性的客观存在。相似性是客观世界的一种普遍现象，它反映了客观世界中不同物理系统和物理现象具备某些共同的特性和规律。 采用相似理论建立物理系统的相似模型，这是相似理论在采用相似理论建立物理系统的相似模型，这是相似理论在系统仿真中最基本的体现系统仿真中最基本的体现。 上一节我们讲过，仿真就是模仿一个真实系统，所遵循

13、的基本原则就是相似原理。根据相似论的研究方法和仿真技术的研究方法，在建立物理系统的模型时，我们认为物理系统和模型应该满足几何相似几何相似、环境相似环境相似和性能相似性能相似中的一种或几种。 几何相似几何相似就是把真实系统按比例放大或缩小，其模型的状态向量与原物理系统的状态完全相同。土木建筑、水利工程、船舶、飞机制造多采用几何相似原理进行各种仿真实验。 环境相似环境相似，就是人工在实验室里产生与所研究对象在自然界中所处环境类似的条件，比如飞机设计中的风洞，鱼雷设计中的水洞、水池等等。 性能相似性能相似，则是用数学方程来表征系统的性能，或者利用数据处理系统，来模仿该数学方程所表征的系统。性能相似原

14、理也是仿真技术遵循的基本原理。一、仿真分类 除了可按模型的特性分为连续系统仿真和离散事件系统仿真类型外，还可以从不同的角度对系统仿真进行分类。比较典型的分类方法是： 根据模型的种类模型的种类系统仿真可以分为三种：物理仿 真 、数学仿真和半实物仿真。 根据使用的仿真计算机使用的仿真计算机也可将系统仿真分为三种： 模拟计算机仿真、数字计算机仿真和数字模拟混合仿真。 根据仿真时间钟和实际物理系统时间钟的比例关仿真时间钟和实际物理系统时间钟的比例关系系，常将仿真分为实时仿真和非实时仿真。 根据仿真所遵循的相似原则基本含义，大致可将仿真分为三大类： 物理仿真：主要是运用几何相似、环境相似条件，构成物理模

15、型进行仿真。其主要原因可能是由于原物理系统是昂贵的、或是无法实现的物理场、或是原物理系统的复杂性难以用数学模型描述的。 数字仿真：运用性能相似，即将物理系统全部用数学模型来描述，并把数学模型变换为仿真模型，在计算机上进行实验研究。 半物理仿真：综合运用三个相似原则，把数学模型、实体模型、相似物理场组合在一起的仿真系统。这类仿真技术又称为硬件在回路中的仿真硬件在回路中的仿真(Hardware in the loop simulation)。 由于现代工业和科学技术的发展，单一的物理仿真和数字仿真往往不能满足其研究目的的要求，而这类物理仿真和数字仿真的结合称为半物理仿真，则可满足其要求。 本教材的

16、重点是向读者介绍数字仿真。 二、半实物仿真 半实物仿真是一种通俗而习惯的叫法。按前述的定义应该是：在全部仿真系统中、一部分是实际物理系统或以实际等价的在全部仿真系统中、一部分是实际物理系统或以实际等价的物理场物理场, ,另一部分是安装在计算机里的数学模型另一部分是安装在计算机里的数学模型。半实物仿真在科学研究和工程应用中扮演着非常重要的角色，从某种意义上半实物仿真技术的难度和实际应用性均超过全数字仿真。这主要是因为： (1) 对于一个大型的仿真系统，有时系统中的某一部分很难建立其数学模型，或者建立这部分的数学模型的代价昂贵，精度也难以保证。例如，在红外制导系统仿真时，其红外制导头以及各种物理场

17、的模型建立是相当困难的。为了能准确地仿真系统，这部分将以实物的形式直接参与仿真系统，从而避免建模的困难和过高的建模费用。 (2) 利用半实物仿真系统，可以检验系统中的某些部件的性能。例如，为了检验航行器的性能，可以将设计的控制部件以实物的形式进入仿真系统。 (3) 利用半实物仿真，可以进一步校正系统的数学模利用半实物仿真，可以进一步校正系统的数学模型。一个复杂的系统在完成初步设计以及分部件逐型。一个复杂的系统在完成初步设计以及分部件逐个研制出来后，为了验证和鉴定系统性能或检验定个研制出来后，为了验证和鉴定系统性能或检验定型产品，利用系统的半实物仿真可以从总体上更准型产品，利用系统的半实物仿真可

18、以从总体上更准确地检测外界因素的变化对系统的影响，更深入地确地检测外界因素的变化对系统的影响，更深入地暴露系统的内在矛盾。从而，在实验室内能较全面暴露系统的内在矛盾。从而，在实验室内能较全面地检验和评定系统设计的合理性和各部件工作的协地检验和评定系统设计的合理性和各部件工作的协调性，进而修改和完善设计。调性，进而修改和完善设计。(4) (4) 在有些仿真器中，半实物仿真是必需。因为在这在有些仿真器中，半实物仿真是必需。因为在这类仿真器中为了逼近物理系统的实际效应，许多部类仿真器中为了逼近物理系统的实际效应，许多部件必须以实物方式介入仿真系统中。例如，飞行驾件必须以实物方式介入仿真系统中。例如，

19、飞行驾驶员训练器，为了使飞行器有真实感，座舱往往是驶员训练器，为了使飞行器有真实感，座舱往往是以实物的方式介入系统的。以实物的方式介入系统的。 由以上原因可以看出，半实物仿真是一种更有实际意义的仿真实验，其技术难度和投资也往往大于全数字仿真。图1.2.1是某航行器指令制导半实物仿真系统的原理框图。 图图1.2.1 指令制导半实物仿真系统原理图指令制导半实物仿真系统原理图 三、数字仿真三、数字仿真 数字仿真的前提是系统的数学模型，数字仿真的工具是数字计算机，而其主要内容是数值计算方法、仿真程序、仿真语言以及上机操作。通常将计算机称为仿真的硬件工具，而将仿真计算方法和仿真程序称为仿真软件。数字仿真

20、的工作流程如图1.2.2所示 图图1.2.2 仿真实验的一般过程仿真实验的一般过程 从以上仿真过程可以看到，这里涉及三个具体的部分和三从以上仿真过程可以看到，这里涉及三个具体的部分和三个具体的活动：一是物理系统，二是数学模型，三是计算机，个具体的活动：一是物理系统，二是数学模型，三是计算机，如图如图1.2.3所示。并且有两次模型化和一次计算活动。第一次模所示。并且有两次模型化和一次计算活动。第一次模型化是将实际系统变成数学模型，第二次是将数学模型变成仿型化是将实际系统变成数学模型，第二次是将数学模型变成仿真模型。通常将一次模型化的技术称为系统辨识技术；而将第真模型。通常将一次模型化的技术称为系

21、统辨识技术；而将第二次模型化、仿真模型编程、校核和验证统称为仿真技术。二二次模型化、仿真模型编程、校核和验证统称为仿真技术。二者所采用的研究方法虽有较大的差别，但又有十分密切的联系。者所采用的研究方法虽有较大的差别，但又有十分密切的联系。校核和验证模型的过程实际上也就是不断修改模型使之更符合校核和验证模型的过程实际上也就是不断修改模型使之更符合实际的过程，因而从某种意义上讲，仿真也是建模过程的继续。实际的过程，因而从某种意义上讲，仿真也是建模过程的继续。图图1.2.3 计算机仿真三要素和三个基本活动计算机仿真三要素和三个基本活动四、数字仿真程序四、数字仿真程序 数字仿真程序是一种适用于一类仿真

22、问题的通数字仿真程序是一种适用于一类仿真问题的通用程序。一般采用通用语言编写。根据仿真过程的用程序。一般采用通用语言编写。根据仿真过程的要求，一个完整的仿真程序应具有以下三个基本阶要求，一个完整的仿真程序应具有以下三个基本阶段。段。 (1) (1) 初始化阶段初始化阶段 这是仿真的准备阶段，主要完成下列工作： 数组定维、各状态变量置初值。数组定维、各状态变量置初值。 可调参数、决策变量以及控制策略等的建立。可调参数、决策变量以及控制策略等的建立。 仿真总时间、计算步距、打印间隔、输出方仿真总时间、计算步距、打印间隔、输出方 式等的建立。式等的建立。(2) 模型模型运行阶段运行阶段 这是仿真的主

23、要阶段。规定调用某种算法，计算各状态变量和系统输出变量。当到达打印间隔时输出一次计算结果，并以数字或图形的方式表示出来。(3) (3) 仿真结果处理和输出阶段仿真结果处理和输出阶段 当仿真达到规定的总仿真时间时，对动力学来说，常常希望把整个仿真结果以曲线形式再显示或打印出来，或将整个计算数据存起来。针对不同的计算机和计算机外设的配置，该段的差别也较大。 仿真程序仿真程序一般只是一种用通用语言编写的专门用于仿真这类问题的程序，所以不受机型的限制，便于移植，而且可以减少工程技术人员大量的编写程序时间。属于这类仿真的程序编写程序编写、算法设计算法设计将是本书介绍的主要内容 系统仿真技术是分析系统仿真

24、技术是分析综合各类系统的一种有综合各类系统的一种有力的工具和手段。它目前已广泛地应用于几乎所有的力的工具和手段。它目前已广泛地应用于几乎所有的科学技术领域。科学技术领域。 本节仅从科学的角度出发，对接触最多本节仅从科学的角度出发，对接触最多发展最发展最快快比较重要的几个方面做一概括的介绍。比较重要的几个方面做一概括的介绍。1.3 1.3 仿真技术的应用仿真技术的应用系统仿真的应用类型系统仿真的应用类型 (1) 对已有系统进行分析时采用仿真技术。对已有系统进行分析时采用仿真技术。 (2) 对尚未有的系统进行设计时采用仿真技术。对尚未有的系统进行设计时采用仿真技术。 (3) 在系统运行时，利用仿真

25、模型作为观测器，给用户提供在系统运行时，利用仿真模型作为观测器，给用户提供有关系统过去的有关系统过去的(历史的历史的)现在的现在的(实时的实时的)甚至是未来的甚至是未来的(超实时超实时的的)信息，以便用户实时作出正确的决策。信息，以便用户实时作出正确的决策。 (4) 在系境运行前，利用仿真模型作为预测器，向用户提供在系境运行前，利用仿真模型作为预测器，向用户提供系统运行起来后，可能产生什么现象，以便用户修订计划或系统运行起来后，可能产生什么现象，以便用户修订计划或决馈决馈 (5) 利用仿真模型作为训练器，训练系统操作人员或管理人利用仿真模型作为训练器，训练系统操作人员或管理人员。员。1.41.

26、4仿真技术的现状与发展仿真技术的现状与发展 系统仿真技术，从系统仿真技术，从5050年代以来随着计算机发展年代以来随着计算机发展的过程，逐渐形成了一门新兴科学技术。的过程，逐渐形成了一门新兴科学技术。 例如，仿真计算机经过模拟计算机例如，仿真计算机经过模拟计算机数字计算数字计算机机混和计算机混和计算机全数字并行处理计算机的演变过全数字并行处理计算机的演变过程，相继出现了模拟仿真程，相继出现了模拟仿真数字仿真数字仿真混和仿真混和仿真全数字并行处理仿真技术。仿真软件也由数值计算全数字并行处理仿真技术。仿真软件也由数值计算方法方法仿真语言逐步扩大丰富。时至今日，仿真技仿真语言逐步扩大丰富。时至今日，

27、仿真技术已经应用在各技术领域术已经应用在各技术领域各学科内容和各工程部各学科内容和各工程部门。若要比较全面地介绍仿真技术的现状和发展，门。若要比较全面地介绍仿真技术的现状和发展，那不是比较简单的叙述就可以说清楚的问题，本节那不是比较简单的叙述就可以说清楚的问题，本节只针对仿真技术中发展较快并引人注目的一些主要只针对仿真技术中发展较快并引人注目的一些主要问题进行简单介绍。问题进行简单介绍。 1.4.1 1.4.1 仿真计算机的现状及发展仿真计算机的现状及发展 我国仿真技术的发展，早从我国仿真技术的发展，早从5050年代就开始，主要是在航空年代就开始，主要是在航空国防单位，以国防单位，以模拟仿真技

28、术模拟仿真技术为主。数字仿真技术还是从为主。数字仿真技术还是从7070年代年代开始在一些科研机关开始在一些科研机关设计院（所）以及高等院校逐渐发展起来设计院（所）以及高等院校逐渐发展起来的。目前所使用的计算机主要都是从国外引进的一些大中型计算的。目前所使用的计算机主要都是从国外引进的一些大中型计算机，如机，如FLEX-256,M-150,ACOS-400FLEX-256,M-150,ACOS-400等，此外，多数单位应用国产等，此外，多数单位应用国产100100系列机和一些引进的各种类型的微型机。混合机方面多用国系列机和一些引进的各种类型的微型机。混合机方面多用国产的产的TCMJ-1,HMJ-

29、200,TCMJ-1,HMJ-200,以及以及DJM300/DJS130,HAP-2A/DJS130DJM300/DJS130,HAP-2A/DJS130等。全等。全数字并行处理计算机数字并行处理计算机YH-F1YH-F1已研制成功。已研制成功。 国外仿真计算机已应用大型高速全数字并行处理计算机，以国外仿真计算机已应用大型高速全数字并行处理计算机，以适应适应大型大型实时实时准确准确快速快速的要求。例如，的要求。例如，AD-10,AP-AD-10,AP-120,BMAP-300,120,BMAP-300,这些计算机具有极快的处理速度和较多的处理功这些计算机具有极快的处理速度和较多的处理功能。混合

30、机真正向混合多处理机系统方面发展。能。混合机真正向混合多处理机系统方面发展。 从大型实时仿真系统的发展来看，仿真计算机是向全数字仿从大型实时仿真系统的发展来看，仿真计算机是向全数字仿真计算机发展。因为数字计算机技术不断进步，微处理机迅速发真计算机发展。因为数字计算机技术不断进步，微处理机迅速发展，并行处理技术日趋成熟，促使全数字并行处理机将代替混合展，并行处理技术日趋成熟，促使全数字并行处理机将代替混合计算机而占据仿真计算机的主流。计算机而占据仿真计算机的主流。 1.4.2 1.4.2 计算机软件的现状及发展计算机软件的现状及发展 计算机仿真软件在我国多数是移植国外的仿真程序包和仿计算机仿真软

31、件在我国多数是移植国外的仿真程序包和仿真语言。如连续系统仿真语言真语言。如连续系统仿真语言CSS,MIMIC,CSSLCSS,MIMIC,CSSL以及以及DARE-PDARE-P等，等，离散系统仿真语言离散系统仿真语言GPSSGPSS及及GASPIVGASPIV等。但近年我国自行设计的软等。但近年我国自行设计的软件逐渐增多，如件逐渐增多，如SBASIC,SSL-HSBASIC,SSL-H一类解释功能扩充的语言，一类解释功能扩充的语言，SDS-SDS-A A连续系统仿真程序包，此外还有混合操作语言连续系统仿真程序包，此外还有混合操作语言HYBASICHYBASIC等。等。 在国外，仿真软件发展的

32、较早，近年也比较活跃。在国外，仿真软件发展的较早，近年也比较活跃。例如，早期的连续系统语言有例如，早期的连续系统语言有MIDAS,MIMIC,CSMP,CSSL,CSSL MIDAS,MIMIC,CSMP,CSSL,CSSL ,DARE-P,DARE-P,以及近年发表的以及近年发表的ACSLACSL等；离散系统仿真语言有等；离散系统仿真语言有GPSS,SIMSCRIPT ,GPSS GPSS,SIMSCRIPT ,GPSS 等；在混合机软件方面有等；在混合机软件方面有ECSSL,HYSHAREECSSL,HYSHARE等。等。 但是，上述计算机仿真软件均存在一下不足之处：但是，上述计算机仿真软

33、件均存在一下不足之处：(1) (1) 要求用户的专家知识较高，尤其对一些大型的仿真系统要要求用户的专家知识较高，尤其对一些大型的仿真系统要求仿真工程师应具有良好的训练。求仿真工程师应具有良好的训练。(2) (2) 仿真模型的建立和实现过程复杂，难度大。据统计，从用仿真模型的建立和实现过程复杂，难度大。据统计，从用户提出问题，到建立仿真模型，并将它放到计算机上进行实户提出问题，到建立仿真模型，并将它放到计算机上进行实验所需要的时间大约要几周或几个月，建模时间过长会导致验所需要的时间大约要几周或几个月，建模时间过长会导致新思想和新方案的价值下降。新思想和新方案的价值下降。(3) (3) 计算机运行

34、时间较长，这不仅影响到得出结论的时间较长，计算机运行时间较长，这不仅影响到得出结论的时间较长，而且也增加了仿真的费用，这点不足主要取决于计算机硬件。而且也增加了仿真的费用，这点不足主要取决于计算机硬件。(4) (4) 仿真运行是开环的。仿真只能给出已知系统的响应，无法仿真运行是开环的。仿真只能给出已知系统的响应，无法对结果进行分析，更无法将仿真结果反馈到建模阶段。对结果进行分析，更无法将仿真结果反馈到建模阶段。(5) (5) 通讯能力差。这一点包括人与计算机的对话，计算机与外通讯能力差。这一点包括人与计算机的对话，计算机与外设之间的通讯，计算机与计算机之间的并网，以及仿真中的设之间的通讯，计算机与计算机之间的并网，以及仿真中的动画环境。动画环境。 当前仿真技术研究的主要方向也是针对以上5个不足之处进行的。例如： 研究结构化建模的环境与工具； 建立模型库及模型开发的专家系统，将专家知识嵌入到仿真软件中去，减少建模时间；降低对用户过高的专家知识要求； 开发一体化仿真软件系统，以便能实现闭环仿