2、用解析法所能求解的问题是有限的,而仿真适应范围广 实际中的许多问题,用解析法是不能或难以解决的,因为用解析法求解问题, 要求将系统的数学模型用一些特殊形式的数学公式表示,如代数方程、微分方 程。 ■为了能用较成熟的解析法求解,数学模型不能太复杂、阶次也不能太高,这往 往需要对系统进行抽象或近似,尽可能的简化数学模型,但模型的过度简化使 系统可能失去实际意义,以至使系统无法得到完整的、特殊形式的、并可用解 析法求解的数学模型。 ■由于大多数实际系统是非线性、分布参数的或高阶的复杂系统,其数学模型是 不易或不能用解析法求解的、非线性因素不能略去、高阶的复杂系统,就必须 使用仿真技术。 原则上仿真对于系统的数学模型的形式及复杂程度是没有限制的,但由于仿真 是通过一系列试验来进行研究的,当增加模型的复杂程度时,计算量也会迅速 增加
2、用解析法所能求解的问题是有限的,而仿真适应范围广 实际中的许多问题,用解析法是不能或难以解决的,因为用解析法求解问题, 要求将系统的数学模型用一些特殊形式的数学公式表示,如代数方程、微分方 程。 为了能用较成熟的解析法求解,数学模型不能太复杂、阶次也不能太高,这往 往需要对系统进行抽象或近似,尽可能的简化数学模型,但模型的过度简化使 系统可能失去实际意义,以至使系统无法得到完整的、特殊形式的、并可用解 析法求解的数学模型。 由于大多数实际系统是非线性、分布参数的或高阶的复杂系统,其数学模型是 不易或不能用解析法求解的、非线性因素不能略去、高阶的复杂系统,就必须 使用仿真技术。 原则上仿真对于系统的数学模型的形式及复杂程度是没有限制的,但由于仿真 是通过一系列试验来进行研究的,当增加模型的复杂程度时,计算量也会迅速 增加
■系统求解时,应先考虑采用解析法,当系统比较复杂, 采用解析法相对较困难时,则采用仿真方法。 ■在某情况下,可先将模型抽象、简化成能用解析法求 解的、较方便的形式,而后逐步考虑到实际或更复杂 情况,再采用仿真方法进行研究。此时是将仿真作为 一种补充手段来应用的。 ■如果系统太复杂,完全不能采用解析法时,仿真将是 唯一的方法
系统求解时,应先考虑采用解析法,当系统比较复杂, 采用解析法相对较困难时,则采用仿真方法。 在某情况下,可先将模型抽象、简化成能用解析法求 解的、较方便的形式,而后逐步考虑到实际或更复杂 情况,再采用仿真方法进行研究。此时是将仿真作为 一种补充手段来应用的。 如果系统太复杂,完全不能采用解析法时,仿真将是 唯一的方法
三、数字仿真与数值求解 ■数字仿真是指建立系统的数学模型并在计算机上运行和分 析的整个过程;数值求解则是仿真所采用的在计算机上求 解数学模型的方法。 ■确切地说,仿真是运行模型而不是求解模型。 对于连续系统常常利用数值解法将其数学模型转换成适合 于计算机编程的仿真模型 数值求解一般只是对数学模型在特定条件下进行一次数值 解算,并不构成仿真,而仿真是一种试验方法,一般需要 在不同条件下多次运行模型,通过在全过程运行时间内对 所观测的试验结果进行分析来求解问题
三、数字仿真与数值求解 数字仿真是指建立系统的数学模型并在计算机上运行和分 析的整个过程;数值求解则是仿真所采用的在计算机上求 解数学模型的方法。 确切地说,仿真是运行模型而不是求解模型。 对于连续系统常常利用数值解法将其数学模型转换成适合 于计算机编程的仿真模型。 数值求解一般只是对数学模型在特定条件下进行一次数值 解算,并不构成仿真,而仿真是一种试验方法,一般需要 在不同条件下多次运行模型,通过在全过程运行时间内对 所观测的试验结果进行分析来求解问题
数值求解每次运行只完成仿真的一次“解算”,只是整个 仿真过程的一环,所给出的解答只是一组特定条件下的特 殊解,只说明系统在这个特定条件下的性能。而要研究系 统中各种因素及它们之间的关系发生变化对系统性质的变 化,只能通过仿真用多次试验的方法进行分析,而不是由 仅获得一次特定参数条件的数值得出。 ■在某种意义上说,数字仿真与数值求解关系如森林与树木 之间的关系。 从数学模型的形式来看,数值求解是将整个系统的数学模 型整理成一组方程式的形式,这对于实际的复杂的系统是 难以做到的;仿真则用建立各子系统或环节的“模块化模 型”,以及确定各模块之间的连接关系来进行仿真
数值求解每次运行只完成仿真的一次“解算”,只是整个 仿真过程的一环,所给出的解答只是一组特定条件下的特 殊解,只说明系统在这个特定条件下的性能。而要研究系 统中各种因素及它们之间的关系发生变化对系统性质的变 化,只能通过仿真用多次试验的方法进行分析,而不是由 仅获得一次特定参数条件的数值得出。 在某种意义上说,数字仿真与数值求解关系如森林与树木 之间的关系。 从数学模型的形式来看,数值求解是将整个系统的数学模 型整理成一组方程式的形式,这对于实际的复杂的系统是 难以做到的;仿真则用建立各子系统或环节的“模块化模 型”,以及确定各模块之间的连接关系来进行仿真
四、解析解与数值解 ■在许多科学技术问题中,都需要解常微分方程初值问题。 这类问题最简单的数学形式是求函数y(x),适合一阶方程: (x)=f(x,y) X≥X0和初值条件(x0)=% ■在微分方程理论中,主要是研究诸如在什么条件下解存在且唯一 以及它的光滑性质,还讨论各种获得准确解(解析解)的方法。但这 种数学分析方法只能解决少数比较简单和典型的微分方程问题, 一般只能胜任常系数线性方程,对于变系数线性方程就有很大困 难,更不用说一般的非线性方程了
四、解析解与数值解 在许多科学技术问题中,都需要解常微分方程初值问题。 这类问题最简单的数学形式是求函数y(x),适合一阶方程: y (x) f (x, y) 0 x x 和初值条件 0 0 y(x ) y 在微分方程理论中,主要是研究诸如在什么条件下解存在且唯一 以及它的光滑性质,还讨论各种获得准确解(解析解)的方法。但这 种数学分析方法只能解决少数比较简单和典型的微分方程问题, 一般只能胜任常系数线性方程,对于变系数线性方程就有很大困 难,更不用说一般的非线性方程了