计算机仿真论文范文

想必大家在写论文的时候都会遇到烦恼，小编特意整理了一些《计算机仿真论文范文(精选3篇)》，仅供参考，希望能够帮助到大家。[摘要]随着系统科学等学科的研究和计算机技术突飞猛进的发展，计算机仿真技术已经成为众多领域研究和分析的重要方法和手段。着重介绍计算机仿真理论及其发展和应用，并对其伴随着信息技术高速发展的前景进行简单的分析和展望。

第一篇：计算机仿真论文范文

高铁计算机联锁仿真培训系统

摘要：高速铁路计算机仿真培训系统包括车站连接模拟器、车站模拟器和区段模拟器。联合站模拟器应具有人机界面显示功能、连接控制和培训研究功能;车站模拟器应具有车站设备模拟、耦合和列车运行模拟功能;区段模拟器具有模拟区段驾驶、模拟区段照明、模拟区段代码发送等功能。车站组合模拟器、车站模拟器和区段模拟器之间的以太网通信。本文在充分了解系统总体要求和系统结构设计的基础上，重点研究了高速列车组合控制功能和区段模拟器的设计与实现。闭塞控制功能包括：一般锁闭功能、特殊高速铁路锁闭功能、模拟互联处理功能、锁闭功能与培训功能的交互以及外部通信接口。这些功能包括特殊高速铁路连接功能、交叉口保护功能、灯开关打开和关闭功能、输入通讯器的黄色显示、发车控制功能、一次性路径锁定功能和限制功能。

关键词：高铁计算机;连锁仿真培训系统;联锁软件;研究

引言

计算机连锁是在传统继电联锁控制系统(6502集成电气装置系统)的基础上开发的。它与集中式电气装置6502电路的区别在于，阻塞软件的逻辑用于替换选择组和部分执行组的电路，并保持6502中相应外部设备(广播机、轨道电路)的传输电路。与计算机化齿轮箱相比，齿轮箱系统具有以下特点：体积小、可靠性高、易于开发、故障诊断少、维护少、易于设计和实施、易于操作和添加新功能。随着计算机技术和微电子技术的发展，计算机控制系统在实际和工程应用中不断取代传输，即铁路信号控制系统的发展方向。目前，随着高速列车的动态发展，计算机控制系统的功能、结构、技术应用和运行模式都在不断演变。计算机连接控制系统已逐渐与车站信号控制系统发生变化，车站信号控制系统独立确保交通安全，与其他系统交互，共同承担确保交通安全的任务。计算机连接系统正朝着高安全性、高可靠性、电子化、智能化、网络化和集成化方向发展。

一、计算机连锁系统的基本功能

(1) 操作命令处理功能：应评估操作员在人机界面上发出的操作命令的有效性，将合法命令传输至相关操作处理程序，评估非法命令的操作错误命令，并记录操作命令。

(2) 闭塞控制：完成连接的基本控制功能，包括路由处理、信号处理、频率处理等。

(3) 执行控制：收集现场设备状态信息，作为锁定逻辑的条件;根据计算出的设备操作信息生成控制命令，并通过IO接口层操作现场设备。

(4) 其他功能：除服务区的基本功能外，系统还根据现场情况具备功能，主要包括非进路调车、平面调车、与其他系统互联等。在提供传统逻辑连接控制功能和正常运行轨道的地面设备控制功能的基础上，连接到高速铁路网络的计算机系统还具有以下特定的传动功能：(接收限制)、发车控制功能、，照明控制、手动解锁延迟时间验证、控制台上列车广播员的显示、18号及以上控制开关的操作、综合计算机系统与列车控制系统之间的交互、，在无电缆连接的车站中，具有输入和输出通讯器的控制功能。

二、外部联锁系统接口

组合式高速铁路计算机系统应具有集中配电系统接口(CTC)、列车控制中心(TCC)、无线闭塞中心(RBC)、集中铁路信号监测系统(CSM)和相邻车站计算机连接系统的能力。在真正的高速铁路信号系统中，计算机连接系统的人机接口模块可通过串行通信接口连接到CTC，以便进行双边信息交换;锁闭系统计算机控制模块应通过列车接口模块连接至安全数据网络，并连接至车站控制中心(TCC)、无线锁闭中心(RBC)和相邻车站计算机系统;轨道信号监控系统(CSM)通过电子计算机维护机连接至锁闭系统。在列车控制系统中，计算机控制系统采用开放式网络环境。网络通信平台可以采用由基于TCP/IP协议的标准以太网组成的安全通信网络。在CTCS-3列车控制系统中，可通过双冗余配置在高速铁路沿线的车站、传输站和控制中心之间建立安全数据通信网络，以确保整个网络的可靠性。CCS列车控制接口模块可通过该安全数据网络安全连接至CCC列车控制中心和RBC无线CCS-3控制中心，交流高速铁路信号系统的安全信息，并配合完成CTCS-3列车控制系统的功能。

无线锁定中心(RBC)和计算机连接系统(CBI)可以执行双向信息传输。传输层采用TCP协议，安全层采用rssp-i协议。列车控制中心(TCC)和计算机连接系统(CBI)可以执行双向信息传输。传输层采用UDP协议，安全层采用rssp-i协议。在高速铁路信号系统中，CTC、CBI和CTC协同工作.主要工作流程如下：CTC系统向计算机连接系统发送进路配置命令，锁闭系统向列控系统地面设备发送排列的路径信息。(MA)根据路线信息、列车位置、限速信息和线路参数计算。车载列车控制系统设备有权驾驶(MA)可以注意到，高速综合控制指挥系統不再是一个孤立的车站信号控制指挥系统，而是与列车控制系统和CTC系统集成，共同完成与列车运行安全和交通管理有关的任务。

三、高速铁路计算机模拟培训系统的一般要求

高铁计算机模拟训练系统是基于实际计算机设备，具有训练功能的计算机连接模拟系统。模拟训练系统不同于实际的计算机连接系统，其特点特别包括：

(1) 系统高度模拟：包括两层含义：一是可以模拟现场设备，包括一个车站区段，使系统在逻辑箱上能够得到运行时控制装置的输入设备状态和输出性能参数;其次，系统的外观和运行模式必须与地面的实际设备严格一致。

(2) 综合功能范围：系统应首先包括大多数现有计算机相关设备的实际操作模式和操作，然后根据不同用户的培训和教学需求，集成完整的培训功能系统。

(3) 培训功能的直观性：培训材料以文本的形式直观地显示在人机界面上，并附有示例，以显示界面或演示动作示例，“手册”用于解释信号普及的专业知识，操作培训、问题解决培训和连接测试方法。

(4) 结合培训和考试：它可以评估在线培训师培训的影响，特别是培训师是否能够执行正确的操作，解决问题和错误，还可以通过阻塞测试发现与系统连接相关的错误。

(5) 系统结构灵活性：首先，系统集成度好，将一些与实际计算机系统培训无关的功能或接口转换为简化的仿真系统结构;其次，该系统可以根据用户的需要轻松地进行扩展。

四、联锁仿真软件功能需求分析

基于以上对系统总体要求的分析，本文件从以下几个方面提出了闭塞功能的要求：一般闭塞功能、高速铁路专用计算机功能、模拟互联处理功能、网络通信功能，闭塞功能与培训模块之间的交互以及组合的外部接口功能。

(1)一般闭塞功能

联锁模拟器已完成控制功能，其连接可执行列车接收和发车功能、频率动作、故障模拟等。

(2) 基本操作功能

基本操作包括单频激活、区段解锁、铅封按钮操作、频率锁定、频率锁定、广播员关闭、接发列车操作、列车交叉口操作、操纵操纵、半自动64D界面和区段修改。

(3)进路处理功能

进路处理主要包括进路、闭塞、信号开放和進路解锁。具体信息包括沿路线行驶、中途操纵、沿斜坡后退和继续处理。

(4) 控件的输出

操作命令激活后，必须发出控制命令，以控制模拟装置的操作或改变状态。

(5)设备的实际状态应连续提供

模拟器传输的设备状态信息，作为执行闭环控制的锁定逻辑操作的基础。

结语

计算连锁是车站信号控制的主要设备，是保证行车安全、提高运输效率的关键设备。在高速铁路信号系统中，计算机连接系统连接到集中配电系统(CTC)和轨道交通控制系统(CTC)，这充分发挥了其在通信和连接控制系统方面的优势。本文在分析实际计算机连接系统结构和功能的基础上，为培养新一代铁路技术人员，设计并实现了高速列车模拟器中车站速度模拟器的部分耦合功能和区段模拟器。

参考文献

[1]吴琼，鲁剑锋，杨璘，等. 计算机联锁与高铁信号仿真测试平台的接口和测试技术研究[J]. 铁道通信信号，2021，57(3)：37-41.

[2]赵一颖，姜志威. 基于实地模型的GSM-R仿真系统研究[J]. 铁道标准设计，2021，65(7)：178-182.

[3]郭欢. 基于改进DFS的联锁仿真教学系统的设计与实现[J]. 铁路计算机应用，2020，29(4)：66-70.

作者：苏曼

第二篇：计算机仿真技术及其应用

[摘要]随着系统科学等学科的研究和计算机技术突飞猛进的发展，计算机仿真技术已经成为众多领域研究和分析的重要方法和手段。着重介绍计算机仿真理论及其发展和应用，并对其伴随着信息技术高速发展的前景进行简单的分析和展望。

[关键词]计算机仿真技术 系统 步骤 仿真应用

一、引言

计算机仿真技术是一门利用计算机软件模拟实际环境进行科学实验的技术。它具有经济、可靠、实用、安全、灵活、可多次重复使用的优点，已经成为对许多复杂系统（工程的、非工程的）进行分析、设计、试验、评估的必不可少的手段。它是以数学理论为基础，以计算机和各种物理设施为设备工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行试验仿真研究的一门综合技术。

二、计算机仿真技术概述

（一）计算机仿真的基本概念

系统仿真是建立在控制理论、相似理论、信息处理技术和计算技术等理论基础之上的，以计算机和其他专用物理效应设备为工具，利用系统模型对真实或假想的系统进行试验，并借助专家经验知识"统计数据和信息资料对试验结果进行分析和研究，进而做出决策的一门综合性的试验性科学。计算机仿真就是以计算机为工具，用仿真理论来研究对象系统的技术。

（二）计算机仿真技术的发展

从历史上看，计算机仿真大致经历了四个发展阶段：1．模型试验。最原始的仿真思想，其模型试验是基于物理模型进行的，缺乏柔性和精度。2．数字化仿真。采用计算机进行分析计算，但是计算结果表达局限于记录文件和图表上，缺乏直观形象。3．图像化仿真。采用丰富的图形图像技术来表达仿真结果。4．虚拟现实技术。不光采用三维图形技术表达计算结果，而且采用特殊装置，使人有身临其境的感觉。

（三）计算机仿真技术的发展趋势

未来的计算机仿真技术可能会向如下几个方面发展：

1．分布式的计算机仿真技术。这既是数据分布的需要，也是用分布式计算环境进行并行计算并达到实时显示的手段。2．协同式的计算机仿真技术。随着高速主干网的使用，可以达到高速协同工作的目的，方便地达到应用共享。3．沉浸式的计算机仿真技术。使用沉浸式的显示设备，更有利于用户对数据获得直观的感受，有助于结果的分析。4．基于网络环境的计算机仿真技术。网络技术的发展会让计算机仿真技术更快捷和普及。

（四）计算机仿真的步骤

一般计算机仿真的步骤为：1．建立数学模型。 建立数据模型主要是通过各种分析方法建立一个特定对象的有限边界的数学模型。这里通常要考虑到特定对象的预定目标和边界、观测数据、专家经验等因素。2．数据模型的程序化。它包括两个方面的内容，即设计仿真算法及编制仿真程序。目前对于某些特定领域，已能提供面向对象、可交互操作、具有自动编程能力和算法库的软件如CSSL、CSMP、ACSL、DYNAMO等。3．仿真实验。仿真实验是系统仿真另一个十分重要的活动，它主要是按照预先设置的实验方案来运行仿真模型，得到一系列的仿真结果。

（五）计算机仿真的关键技术

目前，计算机仿真计算的关键技术主要包括：1．面向对象的仿真。其主要是通过整个系统的功能设计和实现归属为对对象的操作及对象信息的彼此综合利用来实现，对象间信息的传送引起了系统的活动。2．分布交互仿真。主要是通过计算机网络将分散在各地的仿真设备互连，构成时间与空间互相耦合的虚拟仿真环境。3．智能仿真。主要是以知识为核心和人类思维行为作背景的智能技术，引入整个建模与仿真过程，构造各处基本知识的开发途径。是人工智能与仿真技术的集成化。

三、计算机仿真技术的应用

计算机仿真技术被广泛应用在众多的领域，包括声学、航天、航海、农业、营养学、气象学、天文学和天文物理学、自动装置、动力系统、军事应用、生物学、医学、卫生系统、化工、采矿、机械制造业、通信、计算机网络、计量学等。可以大体将其概括为三大部分，即系统分析与设计、系统理论研究、专职人员培训三个方面。

（一）在系统分析与设计中的应用

计算机仿真在系统分析与设计中的应用主要有以下几个方面：1．对尚未建立起来的系统进行方案论证及可行性分析，为系统设计打下基础。2．在系统的设计过程中利用计算机仿真技术可以帮助设计人员建立系统模型，进行模型简化及验证，并进行优化设计。3．在系统建成之后，可以利用计算机仿真技术来分析系统的运行状况，寻求改进系统的最佳途径，找出最优的控制策略。例如在工业制造业中，计算机仿真被广泛地应用与机械的设计、加工、故障诊断等方面；医学领域中可以通过计算机仿真技术来模拟手术操作，加强了手术的精确性和安全性；城市规划中用计算机仿真技术来模拟城市交通等；军事方面，在新式武器与装备的研制和应用、武器对抗效能评估方面，军事仿真可以取得很好的效果。而且仿真和建模方法也可以应用到核武器使用以及信息作战中去。

（二）在系统理论研究中的应用

计算机仿真技术为系统理论研究提供了一个十分有利的工具，它不仅可以验证理论本身的正确与否，而且还可以进一步暴露系统理论在实际应用中的矛盾与不足，为理论研究提供新的研究方向。目前，在最优控制、自适应控制和大系统的分解协调控制等理论问题的研究中都应用了计算机仿真技术。

（三）在专职人员训练与教育方面的应用

计算机仿真在训练和教育领域中，达到了提高效率、节约能源及保证安全等积极的效果。例如军事领域中的虚拟战场、作战训练等；航天领域中火箭发射、航天员训练等仿真实验；通过计算机网络仿真和教学实验仿真的仿真教学等。

四、总结

计算机仿真技术是研究分析体统的重要的方法和工具，随着计算机技术的发展，它必定会得到突飞猛进的进步，因为：1．计算机科学技术与通信科学技术紧密融合、相互渗透，大大加速人类社会信息化进程。在这种大的背景下，作为计算机应用一个重要分支的计算机仿真技术必将得到快速的发展。2．新型元器件的发展，体系结构的发展，以及实现技术的发展，大大提高了计算机仿真系统的性能价格比，促进了计算机仿真技术的发展。3．新技术将大大提高计算机仿真软件的功能与性能，解决计算机仿真系统开发中的软件瓶颈问题。4．在全球经济一体化的推动下，计算机仿真技术必将达到产业化，从而更大地促进其发展。

因此，计算机仿真技术必将得到越来越广泛的应用，成为计算机领域的一块绚丽夺目的新天地。

参考文献：

[1]刘瑞叶. 计算机仿真技术基础. 北京：电子工业出版社，2004.3.

[2]张锋. 计算机仿真技术. 电脑知识与技术，2007.9.

[3]黄柯棣等. 系统仿真技术. 长沙：国防科技大学出版社，1998.

[4]何江华. 计算机仿真导论. 北京：科学出版社，2001.

作者：龚小刚

第三篇：动态系统计算机仿真技术综述

摘 要 计算机仿真技术随着计算机等相关技术的发展而快速发展，其应用范围也越来越广，而且在众多领域的发展中也发挥出关键的作用。文章详细论述了计算机仿真技术，并探讨了连续变量动态系统的仿真建模和离散事件动态系统的计算机仿真建模。

关键词 动态系统;计算机仿真;仿真建模

1 计算机仿真技术

计算机仿真技术即利用计算机制作真实系统模型，用来进行系统评估的技术手段。具体说就是将真实系统作为仿真模型的根据，通过运行具体仿真模型和对计算机输出信息的分析，实现对实际系统运行状态和变化规律的综合评估与预测，进而实现对真实系统设计与结构的改善或优化。随着计算机技术的快速进步，计算机仿真技术主要是用来进行系统分析和设计，应用于多项领域。计算机仿真技术作为一种可以客观分析现有系统运行状态和评价现有设计系统性能的技术手段，在很多领域(例如航空航天、经济管理、通信网络等)的发展中起到极为重要的促进作用。可以这样说，计算机仿真技术已经成为现代和高科技产业中不可或缺的进行系统分析和研究的一项关键性技术手段。

由于在实际的操作过程中，需要根据实际情况来选择合适的计算机类型，因此根据在仿真过程中采用的计算机类型以及计算机仿真技术的发展过程，可以将计算机仿真技术的类别划分为模拟机仿真、数字机仿真和模拟—数字混合机仿真。计算机仿真技术在20世纪50年代兴起，模拟计算机是当时采用的主要计算机仿真技术，其工作原理是：在仿真系统数学模型明确的前提下，通过一系列运算器和无源器件建立一个仿真的电路，通过这个仿真电路进行后期的实验研究。但是，随着计算机数字化的快速发展，在20世纪60年代后期，计算机仿真技术开始由模拟形式转变为数字机仿真。但是，航空航天等大规模复杂系统的发展对计算机仿真技术提出更高的要求，传统的数字机对信息的处理能力等方面已不能满足仿真系统的需求。为了尽快解决这一问题，使计算机仿真技术能够为更多的领域提供最佳的服务，以数字机与模拟机混合而成的数字混合机应运而生。数字混合机不仅能够满足航空航天等复杂系统的应用，而且也极大程度的促进了这些领域的快速发展。而后仿真技术随着计算机技术的发展而迅速发展。

计算机仿真主要三个方面的内容组成：一是系统;二是模型;三是计算机。而这三方面的内容主要是通过仿真实验、仿

图1 仿真三方面内容之间的关系图

真模型的建立以及系统模型的建立相互联系在一起的。图1描述了这三者之间的关系。

在模型活动的基础上，可以将计算机仿真的全过程划分为下面三个阶段。

1)计算机模型的建立，通过建立系统的数学模型，可以确定系统的原始状态，计算机模型的准确建立是计算机仿真系统有效性的基础技术。2)计算机模型的转变，此过程通过将数学模型转变成为相应的模拟电路等可以用计算机语言表达出来的仿真模型，并通过编写相应的数据处理软件，变成可以直接应用的计算机仿真工具。3)计算机仿真实验阶段，利用仿真输出信息与实际存在的系统信息进行比较，发现问题，对已有的系统进行改善和完善。

2 仿真模型的建立

模型分析之所以得到广泛的应用成为现代科学研究最常用的方法之一，是因为它可以根据实际系统抽象或是对事物本质的描述来建立简化的数学模型或物理模型，这种模型与实际系统之间存在同构或同态关系的，我们就可以通过此模型来分析实际系统，进而对实际系统进行合理的控制和优化。下面主要详细讨论两种形式的仿真建模。

首先针对连续变量动态系统的仿真建模是由时间驱动，状态连续变化等一类物理系统。根据系统中时间和取值方式，可以将连续变量动态系统划分为连续时间动态系统、离散时间动态系统(工程采样系统是最为常见的系统)和连续-离散时间混合的动态系统等多种类型。同时，对连续变量动态系统仿真系统常用的数学模型有多种，最常见的是常/偏微分方程模型，另外还有滑动平均(MA)模型和受控自回归滑动平均(CARMA)模型等。

其次，离散事件动态系统(DEDS)的仿真建模。离散事件动态系统多是人造系统，相对于其他系统离散事件的变化关系较为复杂，常规的方程模型难以较准确的对其进行描述。人们针对离散事件动态系统模型的设计方法进行了多方改进，自20世纪80年代初以来出现了多种形式。例如，常见的依据事件发生时间对所考察对象变化过程的分析而言是否有必要这一条件作为研究范围，将离散事件动态系统划分为：带时标的离散事件动态系统(TIM/RTIL模型、双子代数模型等)和不带时标的离散事件动态系统(Petri网络模型、过程代数模型等)，同时也可以依据系统输入信息以及状态演变的确定性与否，将其划分为确定性离散事件动态系统和不确定性离散事件动态系统模型。

从现有的很多文献以及不同种类的离散事件动态系统(DEDS)描述来看，离散事件动态系统模型的建立和分析研究仍不完善，有很大的发展空间。此系统模型种类多，那么在模型种类之间就需要必要的转换关系，对每一种模型的描述方式通常仅适用于一种或是几种问题。

分析目前已有的系统建模方法，离散事件动态系统最常用的方法主要包括网络图或事件图法和形式语言与自动机方法等。虽然离散事件动态系统模型的建立为离散事件动态系统的仿真创造了条件，但是并不是所有的离散事件动态系统模型都能直接用于计算。例如，常用的GSMP模型，可以用于描述多种模型方式不具备的或是很难描述的复杂过程，但GSMP模型在计算机上的实际应用却很复杂，需要专业的相关知识。离散事件动态系统仿真的核心问题是仿真模型的有效性，保障与真实系统行为具有某种同构或同态关系。在CVDS中的方法是使用以物理规则为根据，通过方程式的方法来描述模型设计，这样并不完全适用于离散事件动态系统仿真模型的建立。另外一方面的问题是由于离散事件动态系统多是人造系统，变化形式表现出复杂的非线性。随着需求的不断变化计算机仿真技术需要不断的改进，针对不同时间要选择适当的模型。

参考文献

[1]胡峰，孙国基.动态系统计算机技术综述(Ⅰ)：仿真模型[J].计算机仿真，2000(1).

[2]吕雁.计算机仿真与建模技术综述[J].电子科技杂志，2001(11).

[3]蔡洁华，路多.动态系统计算机电源仿真技术研究[J].计算机光盘软件与应用，2013(13).

[4]胡峰，孙国基.动态系统计算机仿真(下)[J].导弹试验技术，1999(3).

[5]邵双全，石文星.制冷空调系统计算机仿真技术综述[J].制冷与空调(北京)，2002(3).

作者：宫婷