仿真技术fangzhen jishusimulation technology

通过对所研究的系统、事件或过程建立数学模型或物理模型，借助于计算机和各类光、电、声、力学等物理效应装置，对系统的性能、事件的特征或过程的发展进行观察实验、试验研究、预测和分析评定的综合性技术。“仿真”源自拉丁文simulatio，原义为模仿或假装。仿真技术的基础是控制论、系统工程理论及软件工程技术。
仿真技术是第二次世界大战以后随着自动化武器系统研制的需要以及计算机技术的发展而迅速发展起来的，并随后推广应用到国民经济的各个领域，成为系统工程中的科学方法和有力工具。20世纪50年代，美国将仿真技术用于各类武器的火控系统、雷达或声纳控制台的研究，并用于飞机驾驶员的训练。60年代初，出现潜水艇战术训练器。70年代中期，6自由度系统的飞机训练器投入应用。80年代，计算机图像生成系统在各类武器仿真系统中广泛应用。90年代，美国建立起一个统一的分布节点式的可以协同进行大型仿真试验的国家试验网库。在国民经济领域，美国1957年研制出第一台用于核电站训练的仿真器。60年代初出现以计算机为基础的化学过程仿真器。70年代出现石油和天然气钻井操作人员的仿真器和医学仿真器。80年代，火车驾驶训练仿真器，登月车驾驶仿真器研制成功。90年代初，美国政府将仿真技术列入国家新兴技术计划之中。中国的仿真技术在50年代就开始应用于航空航天领域，在80年代建设成了一批具有较高水平的仿真实验室，现已应用于多种武器系统和工程控制系统的设计、评估与操作训练，如卫星与运载火箭、导弹和鱼雷等系统仿真，飞行模拟训练，以及作战模拟等。在电站、化工、交通、集成制造技术及其他民用领域的应用也日益广泛。90年代，中国将仿真技术作为国防关键技术给予支持和推动。
计算机系统是仿真技术研究的重要工具。它根据所建立的系统的数学模型运行和解算，在无系统实物参与下（不必要或无法引入时）完成数学仿真。在有系统实物参与的情况下，它完成系统有关数学模型的实时运算，同时进行与实物的信息交换，从而完成称之为半实物（半物理）仿真的试验。物理效应仿真设备是另一类重要仿真工具。一个设计得好的物理效应仿真设备应该是使其形成的模拟的物理效应与该效应的数学模型的误差尽可能的小，而且具有较广泛的适应性，即当这个物理效应的数学模型进行一定修正之后，它仍能十分精确地形成、产生与数学模型相符的物理效应。必须通过专门的理论研究以及实际测量来确认物理效应的数学模型是否确切地反映了真实的物理效应。这是仿真技术研究的重要课题，也是进行各类系统半实物（半物理）仿真之前必须完成的任务。物理效应仿真设备是根据所研究系统中物理效应敏感器的“感觉功能”来设置的，在人参与系统过程活动时，包括人的各种感觉功能，但并非仅仅依据人的感官功能。仿真软件是根据系统的数学模型包括物理效应数学模型编制的。根据研究问题的不同，可以编制在计算机上运行的繁简不同的软件，从而对系统性能、事件特征或过程发展进行综合分析。
在仿真试验完成之后，研究人员要根据对系统——被研究对象以及仿真试验系统的认识和了解，给出仿真试验结果在一定置信区间中的置信度。这是系统仿真的重要工作之一，但又不能仅仅在实验室里完成。它必须和系统的数学模型包括物理效应数学模型的校验、辨识和确认工作相结合，通过系统的实际运行、事件或过程的实际发生、演练或演习，获取可靠数据，进行科学处理，从而使数学模型描述实际系统和过程更加精确，人们通过仿真技术研究对实际系统过程的发展的认识也就更加正确。