基本思想：仿真的基本思想是利用物理的或數(shù)學的模型來類比模仿現(xiàn)實過程，以尋求過程和規(guī)律。它的基礎(chǔ)是相似現(xiàn)象，相似性一般表現(xiàn)為兩類：幾何相似性和數(shù)學相似性。當兩個系統(tǒng)的數(shù)學方程相似，只是符號變換或物理含義不同時，這兩個系統(tǒng)被稱為“數(shù)學同構(gòu)”。

仿真的方法可以分為三類：

(1)實物仿真。它是對實際行為和過程進行仿真，早期的仿真大多屬于這一類。物理仿真的優(yōu)點是直觀、形象，至今在航天、建筑、船舶和汽車等許多工業(yè)系統(tǒng)的實驗研究中心仍然可以見到。比如：用沙盤仿真作戰(zhàn)，利用風洞對導彈或飛機的模型進行空氣動力學實驗、用圖紙和模型模擬建筑群等都是物理仿真。但是要為系統(tǒng)構(gòu)造一套物理模型，不是一件簡單的事，尤其是十分復(fù)雜的系統(tǒng)，將耗費很大的投資，周期也很長。此外，在物理模型上做實驗，很難改變系統(tǒng)參數(shù)，改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也比較困難。至于復(fù)雜的社會、經(jīng)濟系統(tǒng)和生態(tài)系統(tǒng)就更無法用實物來做實驗了。

(2)數(shù)學仿真。就是用數(shù)學的語言、方法去近似地刻畫實際問題，這種刻畫的數(shù)學表述就是一個數(shù)學模型。從某種意義上，歐幾里德幾何、牛頓運動定律和微積分都是對客觀世界的數(shù)學仿真。數(shù)學仿真把研究對象(系統(tǒng))的主要特征或輸入、輸出關(guān)系抽象成一種數(shù)學表達式來進行研究。數(shù)學模型可分為：

●解析模型(用公式、方程反映系統(tǒng)過程);

●統(tǒng)計模型(蒙特卡羅方法);(一種基于隨機數(shù)的計算方法)

●表上作業(yè)演練模型。(用列表的方法求解線性規(guī)劃問題中運輸模型的計算方法。是指線性規(guī)劃一種求解方法。當某些線性規(guī)劃問題采用圖上作業(yè)法難以進行直觀求解時，就可以將各元素列成相關(guān)表，作為初始方案，然后采用檢驗數(shù)來驗證這個方案，否則就要采用閉回路法、位勢法或矩形法等方法進行調(diào)整，直至得到滿意的結(jié)果。這種列表求解方法就是表上作業(yè)法。)

然而數(shù)學仿真也面臨一些問題，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

●現(xiàn)實問題可能無法用數(shù)學模型來表達，即刻畫實際問題的表達式不存在或找不到;

●找到的數(shù)學模型由于太復(fù)雜而無法求解;

●求出的解不正確，可能是由模型的不正確或過多的簡化近似導致的。

(3)混合仿真。又稱為數(shù)學—物理仿真，或半實物仿真，就是把物理模型和數(shù)學模型以及實物聯(lián)合在一起進行實驗的方法，這樣往往可以獲得較好的效果。

2、計算機仿真

計算機仿真也稱為計算機模擬，就是利用計算機對所研究系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和行為以及參與系統(tǒng)控制的主動者——人的思維過程和行為，進行動態(tài)性的比較和模仿，利用建立的仿真模型對系統(tǒng)進行研究和分析，并可將系統(tǒng)過程演示出來。

1.2計算機仿真模型與方法

1、系統(tǒng)

系統(tǒng)是指相互聯(lián)系又相互作用的元素之間的有機組合。這里所指的系統(tǒng)是廣義的，它包含所有的工程系統(tǒng)和非工程系統(tǒng)。電氣、機械和通信系統(tǒng)都是工程系統(tǒng)，而經(jīng)濟、交通、管理和生物系統(tǒng)等都是非工程系統(tǒng)。

任何系統(tǒng)都存在三方面需要研究的內(nèi)容：

實體：組成系統(tǒng)的具體對象。

屬性：實體的特性(狀態(tài)和參數(shù))。即實體、屬性和活動。

由于組成系統(tǒng)的實體之間相互作用而引起實體屬性的變化，通常用“狀態(tài)”的概念來描述。研究系統(tǒng)就是研究系統(tǒng)狀態(tài)的改變，即系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變。simulink仿真是MATLAB中的一種可視化仿真工具，是一種基于MATLAB的框圖設(shè)計環(huán)境。是實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模，仿真和分析的一個軟件包，被廣泛應(yīng)用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號處理的建模和仿真中，它提供一個動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真、和綜合分析的集成環(huán)境。在該環(huán)境中，無需大量書寫程序，而只需要通過簡單直觀的鼠標操作，就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。具有適應(yīng)面廣，結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細、貼近實際、效率高，靈活等優(yōu)點。廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號處理的復(fù)雜仿真系統(tǒng)和設(shè)計。

利用File→New命令，可以建立新的仿真模型;利用File→Open命令，可以打開已經(jīng)建立好的模型文件。

單擊“Library Browser”按鈕，將打開Simulink模塊庫瀏覽器窗口。此時，可以通過鼠標將模塊庫中的模塊拖動到模型編輯窗口，再將各個模塊連接起來就構(gòu)成了仿真模型。

系統(tǒng)仿真模型的創(chuàng)建

模塊的添加:首先要在Simulink模塊庫瀏覽器窗口中找 到該模塊，然后用鼠標將這個模塊拖曳到模型編輯窗口中即可。

模塊的刪除或復(fù)制:需要先選定模塊，再按刪除鍵;或在模型編輯窗口選擇Edit菜單項中的Cut、Copy、Paste等剪貼板操作命令。

兩個模塊的連接:先將鼠標指針移動到一個模塊的輸出端當鼠標指針變成十字形光標時按住鼠標左鍵，移動鼠標指針到另一個模塊的輸入端，當連接線由虛線變成實線時，釋放鼠標左鍵就完成了兩個模塊的連接。

連線的分支:在先連好一條線之后，把鼠標指針移到分支點的位置。先按下Ctrl鍵，然后按住鼠標拖曳到目標模塊的輸入端，釋放鼠標和Ctrl鍵。

模型存盤的兩種方法：

在Simulink模型編輯窗口選擇File→Save命令或Save as命令。

單擊模型編輯窗口工具欄中的Save命令按鈕。

模塊參數(shù)的設(shè)置：

1.雙擊要設(shè)置的模塊。

2.選擇要設(shè)置的模塊，再選擇Diagram→Block Parameters命令。

3.右擊要設(shè)置的模塊，從快捷菜單中選擇Block Parameters命令。

仿真參數(shù)的設(shè)置

選擇Simulation→Model Configuration Paramerers命令。

單擊工具欄中的Model Configuration Paramerers命令按鈕。

我們來看一道例題：

利用Simulink仿真，分別顯示曲線y=sint和y=cost,同時顯示sint對cost的變化曲線。

matlab仿真工具Simulink具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細、貼近實際、效率高、靈活等優(yōu)點，并基于以上優(yōu)點Simulink已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計。同時有大量的第三方軟件和硬件可應(yīng)用于或被要求應(yīng)用于Simulink。

1豐富的可擴充的預(yù)定義模塊庫

2交互式的圖形編輯器來組合和管理直觀的模塊圖

3以設(shè)計功能的層次性來分割模型，實現(xiàn)對復(fù)雜設(shè)計的管理

4通過Model Explorer導航、創(chuàng)建、配置、搜索模型中的任意信號、參數(shù)、屬性，生成模型代碼

5提供API用于與其他仿真程序的連接或與手寫代碼集成

6使用Embedded MATLAB?模塊在Simulink和嵌入式系統(tǒng)執(zhí)行中調(diào)用MATLAB算法

7使用定步長或變步長運行仿真，根據(jù)仿真模式

(Normal,Accelerator,Rapid Accelerator)來決定以解釋性的方式運行或以編譯C代碼的形式來運行模型

8圖形化的調(diào)試器和剖析器來檢查仿真結(jié)果，診斷設(shè)計的性能和異常行為

9可訪問MATLAB從而對結(jié)果進行分析與可視化，定制建模環(huán)境，定義信號參數(shù)和測試數(shù)據(jù)10模型分析和診斷工具來保證模型的一致性，確定模型中的錯誤