仿真软件技术 课件 第2章 仿真软件概述

重点回顾加工制造后勤保障交通系统医药卫生通信网络计算机系统军事应用生态系统天气预报…课前思考（1）可执行程序是否等同于软件？（2）如何开发一款满足用户需求的仿真软件？仿真软件技术第2章仿真软件SimulationSoftwareTechnology第一专题仿真软件概述第2章仿真软件2.1仿真软件的概念2.2仿真软件的发展2.3如何选择仿真软件2.4常用的仿真软件本讲内容第2章仿真软件

①了解仿真软件的基本概念②了解常用的仿真软件③能够根据需求选择合适的仿真软件

①

②

③本讲目标

第2章仿真软件2.1仿真软件的概念2.2仿真软件的发展2.3如何选择仿真软件2.4常用的仿真软件本讲内容2.1仿真软件的概念软件在计算机系统的支持下，能够完成特定功能和性能的程序、数据和相关文档可执行部分不可执行部分数据文档1文档2程序软件的组成：2.1仿真软件的概念

仿真软件的定义根据仿真实验/试验目的，在分析参与仿真各要素及其相互关系的基础上，由模型、算法、引擎等仿真要素构建而成，用于模拟现有的现实世界或设想的虚拟世界的计算机应用软件。2.1仿真软件的概念基于通用程序设计语言（GPL）C++、Java、C#、Python优点：根据应用需求进行灵活调整和配置缺点：开发门槛稍高、复杂仿真应用开发周期长通用程序设计语言仿真程序设计语言仿真软件平台/环境三种方法设计开发仿真模型：2.1仿真软件的概念基于仿真程序设计语言（SPL）SIMSCRIPT、GPSS/H、

SIMAN等优点：针对仿真建模需求，通过SPL灵活组合和使用这些元素对相关的问题进行建模缺点：受限于自身的仿真范式，在扩展性和重用性上面临一定的挑战。通用程序设计语言仿真程序设计语言仿真软件平台/环境三种方法设计开发仿真模型：2.1仿真软件的概念基于仿真平台/环境AnyLogic、Extend、Fluent等优点：专业化和标准化更快速的建立仿真模型（图形化建模、可视化用户接口控制仿真实验）缺点：受限于特定类型的仿真应用，扩展性和灵活性受到更多限制。通用程序设计语言仿真程序设计语言仿真平台/环境三种方法设计开发仿真模型：关于仿真软件，下列说法错误的是（）仿真软件是由程序、数据、文档等构成仿真软件必须基于特殊的编程语言编写仿真软件是用于模拟现有的现实世界或设想的虚拟世界的计算机应用软件仿真软件一般受限于特定类型的仿真应用ABCD提交单选题3分第2章仿真软件2.1仿真软件的概念2.2仿真软件的发展2.3如何选择仿真软件2.4常用的仿真软件本讲内容2.2仿真软件的发展探索期初始期发展期现阶段

探索期（1955-1965）K.D.Tocher研制的通用仿真程序GSP进程交互GPSS通用仿真系统

兰德公司开发出SIMSCRIPTSIMULA仿真程序设计语言CSL活动扫描法2.2仿真软件的发展探索期初始期发展期现阶段

初始期（1966-1978）GPSS/360SIMSCRIPTIIECSLGPSS/NORDENGASP

IV2.2仿真软件的发展探索期初始期发展期现阶段

发展期（1979-2008）SLAMIISIMAN二维和三维可变比例绘图基于web的仿真仿真与实物模拟器的集成2.2仿真软件的发展探索期初始期发展期现阶段

现阶段（2010-）Simulink系统动力学仿真EventGraphArenaRepast第2章仿真软件2.1仿真软件的概念2.2仿真软件的发展2.3如何选择仿真软件2.4常用的仿真软件本讲内容2.3如何选择仿真软件建模特性运行环境可视化特性输出特性选择仿真软件时需要考虑很多特性：2.3如何选择仿真软件特性描述建模视角进程间的相互作用，基于事件的视角，以及持续建模，根据需要建模数据输入分析能力从原始数据中估计经验分布或统计分布图形化建模流程图，框图，或网络化方法条件路由根据预先定义的条件和属性确定实体的通行路径仿真程序开发使用高级仿真语言来添加流程逻辑的能力语法易于理解，语义一致，清晰明白建模简洁性功能强大的活动、操作块和节点建模特性运行环境可视化特性输出特性2.3如何选择仿真软件特性描述模型输入的灵活性仿真模型可以从外部文件、数据库或电子表格中接收数据，或者交互式的接收数据用户自定义对象可复用的对象、模板、子模板随机性包含可从常用统计分布生成随机变量的生成器，例如：指数分布、三角分布、正态分布专业化组件和模板物料搬运：运输车辆，传送带、桥式起重机、自动化存取设备（AS/RS）等连续流罐体、管道，或者散装料传送带通用程序语言接口在C、C++、Java或其他通用程序语言中的连接代码建模特性运行环境可视化特性输出特性2.3如何选择仿真软件特性描述运行速度针对不同场景和重复仿真需要运行很多次，影响仿真模型的开发和实验变量和属性的数量不应该有内在的限制交互调试程序在模型运行时监控仿真的细节和过程。有能力中断、设置陷阱、设定终止条件、单步执行；能够显示状态、属性和变量，等等模型状态和数据在仿真过程中随时可以显示模型状态和数据运行环境许可证在运行环境（注：运行环境不同于开发环境、只能运行已经设计完成的模型，而不能进行建模操作）中，可以改变参数，并运行模型（部署改变逻辑或新建一个模型）建模特性运行环境可视化特性输出特性2.3如何选择仿真软件特性描述动画类型真实图形缩放，或使用图标表示（比如流程框图）导入和目标文件计算机辅助设计（矢量格式）图纸、图标（位图或光栅图形）维度二维，二维透视效果，三维动作实体运动，或者状态指示器动作质量平滑运动，或者跳跃运动公共对象库外部扩展的预绘制图形建模特性运行环境可视化特性输出特性2.3如何选择仿真软件特性描述导航能力平移，缩放，旋转视角用户定义显示步长控制动画的速度可选择的对象根据用户选择显示实时变化的状态信息和统计信息硬件要求标准的或专用的视频卡建模特性运行环境可视化特性输出特性2.3如何选择仿真软件特性描述场景管理器创建用户自定义场景，并用于仿真运行管理器管理仿真运行（场景和响应），并且为未来的分析保存运行结果预热能力用于稳态分析独立重复仿真使用不同的随机数优化遗传算法，禁忌搜索，等等标准化的报告汇总报告，包括平均数、总数、最小值、最大值等定制化报告为管理者定制的演示报告建模特性运行环境可视化特性输出特性第2章仿真软件2.1仿真软件的概念2.2仿真软件的发展2.3如何选择仿真软件2.4常用的仿真软件本讲内容2.4常用的仿真软件AnyLogic一款对离散、系统动力学、多智能体和混合系统进行建模与仿真的软件。应用领域:物流运输、制造生产、交通仿真、城市规划、

港口机场等。建模技术都是以UML、Java和微分方程为基础实现，也拥有着直观、快速的“拖-拉”式建模方法提供了一系列针对不同领域的专业库，其独特的核心技术与领先的用户接口使其成为设计大型复杂系统的理想工具。AnyLogic行人疏散仿真2.4常用的仿真软件Arena基于计算机仿真语言SIMAN开发的用于管理系统模拟的仿真软件,用户可以根据需要设定参数，建立仿真模型，对实际系统进行分析和处理，实现了计算机模拟与可视化技术的有机集成。Arena既可以使用底层语言（如VB、C/C++）进行系统建模，也可以根据需要选择高级模板进行模型的开发，层次化的建模体系保证用户能灵活的进行各种水平的仿真建模，满足了各行各业使用者建模的需求。Arena购物仿真流程图2.4常用的仿真软件ExtendSimExtendSim是一个通用的仿真平台，它为不同层次的建模者提供了多种工具，使得仿真从建模、校验、确认到建立操作界面的每一步都得到了简化。ExtendSim包含了可重复使用的建模模块、终端用户界面开发工具、灵活的自定义报告图表生成机制、与其他应用系统集成的方法。ExtendSim的模块可以很容易搭建并组合在一起，使其在通讯、卫生、物流、军事等行业获得广泛认可，成为使用用户最多的系统仿真软件之一。ExtendSim银行业务仿真示意图2.4常用的仿真软件

作战仿真软件样本样本样本样本样本样本样本样本样本运行样本1运行样本2运行样本N基础仿真想定运行样本运行样本运行样本仿真想定编辑生成仿真实验参数规划仿真模型封装并行仿真可视化集成仿真模型仿真应用多样本调度管理并行仿真引擎二维显示三维显示实验结果分析评估数