计算机仿真论文范文精选

一、计算机仿真技术在制造业中的应用分类

（1）计算机仿真计算在产品模型为中心的应用：在产品模型引入计算机仿真技术可以对产品的静态及动态性能、可制造型、可装配性等情况进行分析。一个产品的研究与开发，需要考虑其实用功能、实际需求、产品外观、产品尺寸、产品的可制造型、产品的可批量生产性等方面的因素，计算机仿真技术很好的完成这些工作，在产品模型中发挥作用。

（2）计算机仿真技术在制造系统模型为中心的应用：制造业中的制造系统模型中包括了制造设备的高仿真智能运用。复杂制造系统的模拟等过程，计算机仿真系统在检测设备的运行能力、监控设备的实际运行状况中发挥着巨大的作用。

（3）计算机仿真技术在开发过程模型为中心的应用：在这个分类中，计算机仿真技术主要是在产品设计和制造中起到作用。产品的制造过程引入计算机仿真技术就是利用仿真技术将制造系统模型和产品模型进行有效的结合，进行多方位的模拟、全面的运算，以及全面的考虑生产批量、产品成本等问题，开发出合格并且满足需求的产品。

二、计算机仿真技术在制造业中的应用

计算机仿真技术作为一种高新的科学技术在制造业中具有广泛的应用，在工业、军事、医疗等汗液都有应用，特别是在航空行业、国防行业等大规模、复杂的系统研发中具有很高的应用价值。计算机仿真技术在制造行业中的应用可以减少不必要的损失、节约经费、缩短产品开发周期、提高产品质量。在制造行业中，计算机仿真技术涵盖了产品的设计、制造、测试运行的全过程，已经成为了制造业不可或缺的重要技术手段。　计算机仿真技术中的虚拟现实技术可以使用户通过电脑屏幕进入一个三维世界，其可以为产品提供一个可视化的三维环境，对物体进行交互操作，从而对质量和数量进行综合决策，这种可视化的解决策略可以对快速化及批量化生产的发展起到推动作用[2]。虚拟现实技术可以实现人机互动，对产品的性能和运行状况进行测试与监控，这种技术将计算机图文学、高仿真技术、计算机传感技术等多种技术手段进行了结合，这种技术对产品的各个阶段都可以进行支持，使用者通过操作可以检验产品的各个部件是否合格，检验产品的各个性能进的稳定性，检验产品功能的实用性。　计算机仿真技术中的虚拟制造技术将三维模型和虚拟仿真进行有有效的集成，从而可以对实际世界中的物体进行操作，是一种计算机辅助系统技术，是一种实现生产制造过程的应用技术[3]。虚拟制造技术在制造业中的引入可以实现实际生产线或车间中少人力、物力、财力并在短时间内进行产品的设计验证[4]，为产品的生产奠定坚实的基础。

三、制造业中计算机仿真技术的研究展望

计算机仿真技术实现了企业的生产过程的信息化、数字化、以及网络化，为企业产品的设计与制造提供了包含生产源、工艺流程、管理等多种动态信息的分析方法。在传统的制造方法却无法对生产线进行快速化设计，无法进行小批量多品种的产品的生产，对于产品的设计、制造、控制都很难达到预期的效果，而计算机仿真技术的引入就可以很好地解决这些问题。

摘要：本文首先介绍了定性仿真的产生背景及理论发展状况，然后说明了定性仿真在各领域的应用情况，最后对定性仿真的发展方向进行了探讨。

关键词：定性仿真，定性模型

1定性仿真的产生与理论现状

定性仿真(QualitativeSimulation)是以非数字手段处理信息输入、建模、行为分析和结果输出等仿真环节，通过定性模型推导系统的定描述。定性仿真是系统仿真的一个分支，是系统仿真与人工智能理论交叉产生的新领域。相对于传统的数字仿真，定性仿真有其独到之处：这种仿真能处理多种形式的信息，有推理能力和学习能力，能初步模仿人类思维方式，人机界面更符合人的思维习惯，所得结果更容易理解。

定性仿真的研究中，美国学者起步较早。70年代后期，美国XEROX实验室的JohndeKleer和SeelyBrown在设计一个电路教学系统时发现，以常规的数学模型和仿真方法难以使学生很快明白电路的工作过程，而在实际教学中，老师并不是先给出数学公式，而是先讲解电路的工作原理，采用定性的描述方法，那么是否可以用计算机来模拟这一方法呢？同样在许多的实际工作中，人们更多的是依靠这种对系统原理性的理解，而这种理解的基础就是定性知识。很多专家学者开始探索如何在数字仿真中引入定性知识。

1983年，JohndeKleer和SeelyBrown发表了有关定性仿真的第一篇论文AQualitativePhysicsBasedOnConfluence?[1]，产生了巨大反响，揭开了定性仿真研究热潮的序幕。美国麻省理工学院的KennethD.Forbus则对定性仿真理论作了全面的总结[2]；1986年美国德州大学的BenjaminKuipers在QualitativeSimulation”一文中提出了动态仿真算法QSIM[3]，使定性仿真接近于实用。1984年人工智能杂志第一次出版了关于定性问题的专集。此后定性问题的研究成为人工智能和系统建模与仿真领域的一个热点，许多学者加入到这一研究领域中，产生了大量的研究成果。1991年，人工智能杂志又出版了有关定性推理的第二本专集，标志着该领域理论研究逐渐成熟并且向应用领域扩展。90年代以来，该领域的研究情况可谓方兴未艾，在IEEE的相关杂志上和撊斯ぶ悄軘等国际刊物上经常可以看到定性仿真方面的研究成果。国内该领域的研究起步较晚，目前从事定性理论研究的仅限于少数院校的少数研究者。

定性仿真产生之后，在理论上出现了百家争鸣的局面，研究者们根据自己的见解提出了各自的建模和仿真理论。目前，基本可分为三个理论派别，即模糊仿真方法、基于归纳学习的方法和朴素物理学方法。

模糊数学方法可以解决模型信息与测量数据的不确定性，所以在定性理论中一般用来作为一种描述手段。最初，系统的定性值是采用区间模糊数的行为来描述的，英国的QiangShen进一步将其发展到用凸模糊数来描述定性值[4]，在数据表示上前进了一大步。此后，又有人在其基础上引入了概率论，来度量生成的多个行为的可信度。当前的模糊定性理论，在模糊数表示方面都存在一大弱点，那就是系统真实值与模糊量空间的映射问题，即如何确定描述系统的模糊量。

1我国的物流运作现状分析

我们通过对2003年的第四次中国物流市场的供需状况调查进行分析，调查出来的结果显示出我国的物流行业运转情况并不是很好。2.1企业的库存期过长、周转时间太慢通过该项调查我们可以看出，有百分之八十的企业原材料库存时间在一周到三个月期间，百分之八十四的生产企业产品库存都在三个月以下，百分之七十的商品企业销售库存在一个月以下，这就表明我国的企业产品库存时间太长，周转时间太慢，主要还是物流情况差劲导致的，在此我们也能看出我国的物流情况急需得到相应改善，从而改变现在这种状况。2.2人们对物流的满意度较低生产企业里面的3PL相比较自理物流来看，在满意度方面差别很大，对于自理物流的评价主要是不完全满意，对第三方的物流评价就不是这么固定了，分布相对分散，满意、不完全满意和不满意都有一部分。而在商业企业中，对物流不完全满意的比例是最大的，这就表明第三方的物流服务是好于自理物流的。再从不满意的原因分析，企业内部对于物流服务的关心侧重在于物流信息的操作质量以及运作能力，对运作成有不满意的评价也占一小部分，这就说明我国的物流系统还是不够完善，物流行业的成本需要进一步降低。通过上述现状我们可以看出，我国现如今的物流运作水平还是比较落后的，所以说我们应该加大对物流系统的优化工作，提高物流系统的服务水平已经在物品运输上的成本的降低，只有这样才能保证我国的物流行业继续发展下去，才能让企业的竞争优势得以凸显。

2基于计算机仿真技术的自动化物流系统设计

2.1企业内部的生产物流系统

当企业内部开始安排并且计划着在生产领域实行物流系统并且提出运行的总体方案时，应该根据企业内部的实际情况以及生产出的产品的需求多设计出几套不同的物流方案，然后对这些方案进行分析比较，不论是对哪一套方案进行分析，都需要在企业内部的产品生产系统中采集需要的样品进行分析。此外，我们可以在这一流程里面融入计算机仿真技术，这样就能够对多套方案进行实际情况下的运作模拟操作、物流运作的绩效评估以及企业产品的生产试验等等。一般而言，计算机仿真技术在企业的物流系统中加以应用，主要在原材料的购买、运输以及储存，还有整套产品的生产流水线以及产品的加工、出库这些方面有所体现，它能够对上述的过程进行动态化的仿真模拟操作，从而能够对生产环节的效率进行提升，还能够降低原材料等物质的运输成本，可以让企业内部的物流系统各项指标得到改善。此外，通过计算机仿真技术的物流系统我们可以有效地对生产设备的功能进行检查，还可以检验企业的订单要求和生产环节的匹配程度，还有交通工具的有效利用，物流的运输方式和运输路线是否最优，生产物资的原材料经过的环节是否达到了最简等等。现在看来，物流系统中融入自动化计算机仿真技术可以有效地对企业物流的各个方面进行检验，能够极大的对物流系统进行完善，在促进其优化方面起着重要的作用。

2.2适用于港口的物流系统

在港口的物流系统中加以应用计算机仿真技术，主要是在港口物流系统的环节以及相关领域的规划方面得以体现，即船舶泊位设计、货柜堆场设计、装运搬卸工艺设计等的合理分配和资源优化上，另外对于现实港口管理系统的策略制定和优化方面也是计算机仿真系统要解决的一个重点问题，最主要的目标就是想对港口物流作业的调度进行实时化的实现，包括港口生产调度、货柜堆场作业控制、车辆作业路线等，我们对这些线路环节进行仿真操作以及分析，能够对港口的物流作业系统有一个科学合理的评判，对其整体的流程进行有一定的积极影响，此外，还能实现对于物流系统整体的钱能诊断以及深入分析。我们在分析之后的基础上对港口物流系统进行改进优化，选择最优的改进方案，就能达到最好的改进效果。目前计算机仿真技术在港口物流货柜堆场的管理中已经实现了实时立体化全景象管理和控制，这在很大程度上对各种货柜的存放、搬运以及出入情况进行了改善，操作起来更加的方便，从而提高了企业的生产效率。

3结论

一、计算机仿真理论教学内容改革

现代控制理论近年来发展迅速，使得我们对各类控制对象有了更好的理解，能够很好地刻画实际对象中事件驱动的动态过程，提出了离散事件系统，它的动态行为是由一系列随机出现的事件驱动的，而且控制理论界已经给出了很多建模方法和建模工具，如Gracefet图、自动机和Petri网[2,3]。而现有的计算机仿真内容主要是面向连续动态系统，虽然也涉及离散事件系统，但是对离散事件系统建模和仿真方法少有涉猎。离散事件系统的模型大部分来自计算机科学研究领域，现代控制理论和控制工程都离不开计算机，对此类建模工具的了解可以拓宽自动化专业学生的知识结构，提升他们思考和解决计算机控制工程问题的能力。为此，在计算机仿真课程内容中，我们增加了自动机和Petri网的基本概念。考虑到学生缺乏离散数学的基础，我们拟根据实际对象建模需要，结合Matlab中的stateflow工具箱，介绍离散事件系统的建模和仿真方法。具体内容包括：

(1)离散事件系统概念；

(2)自动机模型；

(3)Petri网模型；

(4)离散事件系统的自动机模型的建模方法；

(5)离散事件系统Petri网模型的建模方法；

(6)自动机的仿真模型的设计方法；

一、SystemView通信仿真系统

SystemView通信仿真系统是针对现代电子通信科研和教学开放的一种专业的电子通信仿真系统，在实践应用中可以实现信号处理、滤波器设计以及复杂的通信系统数学模型建立等不同形式、不同层次的设计和仿真，在电子通信领域具有广阔的应用前景。从结构设计角度来看，SystemView通信仿真系统是在Windows平台基础上形成的一种动态仿真系统，在具象的实验应用中能够实现可视化的动态电子通信系统的动态设计、分析和仿真。在当前电子通信领域广泛存在的模拟、数字、数模混合，在各种多速率系统中的应用效果显著，仿真活动延续到各种线性、非线性控制系统领域，能够进行各种系统的时域与频域分析、谱分析，以及对各种逻辑电路、射频、模拟电路进行理论分析和失真分析等，这广泛应用于现代数字信号处理、通信系统以及控制系统的设计与仿真领域。

二、虚拟仿真实验的开展

1.软硬件实验环境的建设

虚拟仿真实验的开展是建立在对虚拟仪器技术和计算机模拟仿真技术的基础之上的，所以虚拟仿真实验在电子通信领域的应用一定要从电子通信的角度出发，对相应的虚拟仪器和计算机模拟仿真技术进行研究，并在电子通信技术的基础上以数据交换为主要手段实现二者的有机结合，提升虚拟仿真实验开展的水平和质量。同时，针对电子通信领域所特有的一些现象和规律，借助计算机模拟仿真软件进行模拟仿真，将电子通信的技术和理论环境模拟做到极致，为电子通信技术的虚拟仿真实验营造一个最大限度接近真实的实验环境。

2.虚拟仿真实验项目的合理选择

虚拟仿真实验在电子通信领域的应用是一种工具性的应用，所以其功能的发挥是从电子通信角度出发的，只有从专业培养方案的要求角度出发，对每门课程中的每一个实验目的、内容、要求和实验过程中经常出现的问题进行分析、归纳，才能将电子通信的教学内容与虚拟仿真实验紧密地结合在一起，才能发挥虚拟仿真实验的真正作用。电子通信是现代社会经济不可或缺的学科内容，其自身的发展质量将会对社会经济产生广泛而深远的影响，因此对基于开放式虚拟实验室电子通信学科计算机仿真实验进行的研究具有鲜明的现实意义。本文从计算机仿真实验的概念、作用、设计实现和应用四个方面对这一问题进行了简要分析。

作者：陆兴华 冯志鸿 单位：广东工业大学华立学院

1计算机仿真技术与物流系统分析

我们利用物理系统运行的相关理论框架以及模型来实现物流系统的仿真操作，首先需要对流程有一个具体的分析以及解读，并且要对企业的物流运作流程和机制有一个认识，之后再通过计算机来实现相关软件的规划工作，主要是通过对企业的实际物流操作进行一次次的过程模拟，然后对物流的效果以及仿真技术的机制进行综合评价，对不好的地方进行相应修改，这样就能更好地把计算机仿真技术运用在物流系统之中了。从性质上分析物流系统的仿真技术，它其实是一种较为典型的系统仿真，主要特点是面向物流业务的离散型事件，其最关键的地方就是对于事件的调度以及随机变量和仿真时钟技术的应用，这三个核心技术是物流系统中的关键所在。仿真时钟技术的作用在于对企业物流系统中对于各个离散不连续的物流操作点进行合理的链接以及处理，这样就可以及时地对大型的物流机电系统比较长的运作周期进行调整，从而实现对各个离散事件的业务操作点进行操作，并且还能够把其作为主要研究对象，构建出一整套的物流仿真系统运行机制，把物流业务和对象之间的关联也一并制定下来。随机变量指的是在现实中进行物流操作的时候，对于物流操作的各个环节的细节内容已经各个工件的主要动作进行虚化，通过这些环节里面的受影响因素分析随机变量对物流系统的各方面影响，从而建立起更加完善的仿真系统，是否能够进行准确的评价往往都是依靠随机变量提供的信息，并且能够对基于计算机仿真技术的自动化物流系统进行完善。

2我国的物流运作现状分析

我们通过对2003年的第四次中国物流市场的供需状况调查进行分析，调查出来的结果显示出我国的物流行业运转情况并不是很好。

2.1企业的库存期过长、周转时间太慢

通过该项调查我们可以看出，有百分之八十的企业原材料库存时间在一周到三个月期间，百分之八十四的生产企业产品库存都在三个月以下，百分之七十的商品企业销售库存在一个月以下，这就表明我国的企业产品库存时间太长，周转时间太慢，主要还是物流情况差劲导致的，在此我们也能看出我国的物流情况急需得到相应改善，从而改变现在这种状况。

2.2人们对物流的满意度较低

通过表1我们可以看出，生产企业里面的3PL相比较自理物流来看，在满意度方面差别很大，对于自理物流的评价主要是不完全满意，对第三方的物流评价就不是这么固定了，分布相对分散，满意、不完全满意和不满意都有一部分。而在商业企业中，对物流不完全满意的比例是最大的，这就表明第三方的物流服务是好于自理物流的。再从不满意的原因分析，企业内部对于物流服务的关心侧重在于物流信息的操作质量以及运作能力，对运作成有不满意的评价也占一小部分，这就说明我国的物流系统还是不够完善，物流行业的成本需要进一步降低。通过上述现状我们可以看出，我国现如今的物流运作水平还是比较落后的，所以说我们应该加大对物流系统的优化工作，提高物流系统的服务水平已经在物品运输上的成本的降低，只有这样才能保证我国的物流行业继续发展下去，才能让企业的竞争优势得以凸显。

1计算机仿真技术在轧钢工艺当中的实际应用探究

1.1计算机仿真软件

制造业是我国当前的主力发展领域，是我国经济的支柱产业，这其中就涵盖着机械制造以及各种型材的制造等。制造业在当前所面临的是产品的竞争，所以要在具体的指标上要能够得到满足，要求产品的价格是最低的，以及以短时间完成从概念设计到产品上市这一过程，要能够对客户的需求的到满足，对产品所提供的服务要是最好的。为此我国在计算机仿真软件的使用上就显得非常必要，这几个软件主要是一体化制造系统仿真软件，这一软件主要是在车间设计和分析的建模以及仿真软件，在具体的功能上主要有自动生成离散事件仿真模型，并能够对这一模型进行仿真。另外就是在制造车间的生产计划和工艺路径可以通过表格的形式进行输入，既能够通过手工进行输入同时也能够通过工艺规划的模块进行读入。再者就是加工过程仿真器，为能够有效的价格产品设计和开发周期得到有效缩短，在CIMS当中尤其是强调计算机辅助设计和计算机辅助制造的集成，也就是要求从CAD输出产品设计信息可以直接通过网络传送到计算机辅助加工工艺规划系统，并使其产生刀位轨迹文件。为能够有效确保加工工艺的合理性及NC代码正确，要对真实零件切削加工前进行一次试切削。在这一过程中主要就是通过木模进行替代真实的零件，这显然会对开发的周期有着延长，并在成本上也会比较高。针对加工过程仿真器可以为CAM/CAD集成，尤其是检验NC代码正确性和减少加工过程的碰撞干涉提供支持，所以在这一软件的应用下能够起到部分的代替试切的作用。

1.2计算机仿真在轧钢工艺中的实际应用

现场生产中，小规格的圆钢在冷床上的运动方式和一般圆钢有着很大区别，故此要对冷床的基本结构及原理等进行研究，在计算机上根据建立运动模型进行仿真试验后，结果表明当前生产的最小规格圆钢能够利用现有冷床进行生产。研究当中涉及到的冷床是步进回转式冷床，具有两种齿板，分别是V型齿板及U型齿板，借助它们相互错动使得圆钢一方面做步进运动，而另一方面绕其自身轴进行旋转。针对这一结构可能出现的问题进行仿真机现场实验，要能够从理论的角度进行分析，在半径小的圆钢方面可能在翻过V形的齿轮的第二个齿峰的过程中，不能和第二个V形齿的左壁相接触，这也是其中的一个重要问题，属于冷床翻钢的极限。主要就是造成翻钢的过程中会有不稳定的情况发生，这样就造成了冷却不均。根据这一图示就能看出，在V形齿的第二齿峰和小圆钢那样相交或是相切的过程中，U形齿会向下向前，而V形齿则是向上向后，这样就会出现翻钢的情况，这只是必要的条件。然后根据磨损的情况和具体的规格进行仿真实验，针对不同型号的圆钢进行建模和仿真，正常情况下对90号钢进行分析，从实际的仿真计算以及表现情况能够看出小圆钢在冷床上运动的比较稳定冷却效果较好。而75号钢的仿真系统当中的数字模拟仿真，冷床上运动稳定冷却效果佳，但在稳定性方面相对较差。

2结语

总而言之，当前我国的计算机技术有了很大程度的发展，相关的技术已经在诸多领域得到了广泛应用，其中在轧钢工艺当中的应用就发挥了很大作用，促进其工艺质量的提升。通过对计算机仿真技术在轧钢工艺当中的应用分析，能够在一定程度上加强理论的科学性，由于篇幅限制不能进一步深化研究，希望能够起到抛砖引玉的作用以待佳作。

作者：陈亚倩 董有宝 单位：山东石横特钢集团有限公司小型车间

一、教育创新大背景下的CDIO

1.竞争全球化视野下创新型人才培养面临巨大挑战

长期以来，我国高等教育受前苏联模式的影响，以及人才匮乏、教学资源紧缺的现实，存在着偏重理论知识的传授而忽视学生独立动手能力、综合分析问题和解决问题能力的问题，统一培养口径、重“学”轻“术”、偏重课堂教学、忽视实践锻炼等做法，使得我们培养出的人才实践能力严重不足，创新能力严重欠缺。当今世界，各主要国家无不把竞争与创新上升到国家战略高度。美国从2004年推出了创新型人才培养的国家战略，强调将仿真作为核心技术手段，推动国家技术进步。也是从2004年起，我国政府把自主创新从一般性号召提升到国家战略高度，也非常重视仿真技术的研究与应用，创立了若干与仿真有关的国家级实验室与工程技术中心，以响应科技发展需求。以创新型国家战略目标为衡量标准，就必须关注高校教育的创新问题[1]。

2.CDIO理念成为教育创新的最佳模式

CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate，构思—设计—实现—运行）是一个新型的工程教育模式，它由美国麻省理工学院、瑞典查尔姆斯技术学院、瑞典林克平大学、瑞典皇家技术学院等4所工程大学发起，全球23所大学参与，合作开发的一个国际工程教育合作项目。CDIO在当前得到了国际高等工程教育的共识，这种人才培养模式的理念主要体现在以下4个方面：具有国际先进性、具有实践可操作性、具有全面系统性及具有普遍适应性。

二、基于CDIO理念的仿真新概念的提出

1.仿真的基本定义

1961年，G.W.Morgenthater首次将“仿真”定义为“在实际系统尚不存在的情况下对于系统或活动本质的实现”。这一定义忽略了实际系统存在时仍然需要做仿真的情形，对此，Korn在其1978年出版的著作《连续系统仿真》中，将“仿真”定义修正为“用能代表所研究的系统的模型做实验”。这一概念从研究角度强调了仿真是一种类型的实验。Spriet认为模型是仿真的基础，于1982年将“仿真”定义为“所有支持模型建立与模型分析的活动即为仿真活动”。考虑到仿真已广泛应用于产品开发与技能培训等众多方面，Oren于1984年建立了仿真的基本概念框架“建模-实验-分析”，并在此基础上定义“仿真是一种基于模型的活动”，并从此开创了现代仿真技术。但是，如果将所有基于模型的活动都定义为仿真，而不对“活动”加以界定，则难免忽略了仿真过程的完整性，比如，不能认为“基于模型的评估活动”为仿真，那只是仿真过程中的一个阶段。

1PLC部分仿真实现

1．1梯形图指令解释实现

在特殊指令解释时，需要将起始和终止共两次的扫描状态进行对比，来最大限度地保证其正确性。具体操作时可选用两个虚拟内存条，并引入“备用堆栈”和“备用结果寄存器”来保存起始扫描的计算结果，以及“堆栈”和“结果寄存器”来保存结束扫描的算结果，以下进行具体说明:(1)常开(及常闭)触点的实现流程。取出触点内存地址将结果寄存器中的现有数据放入堆栈将地址值(常闭触点则取反)放入结果寄存器;(2)线圈作用的实现。将结果寄存器中的值输出至分别起输出、辅助、保持作用的“继电器”内存地址中。

1．2梯形图程序运行实现

仿真系统通过梯形图程序的运行并根据其转化后的指令语句，即可实现对真实PLC控制系统的模拟。各输入点的状态被依次扫描，并由系统软件中用户编制的程序进行逻辑解算进一步转化成指令进行执行，指令的执行结果可以被后续待扫描的指令所利用，然后依次对应向各输出点发出控制信号。梯形图程序运行的流程为:在梯形图编辑器中，用户点击“运行”按钮触发系统定时器系统初始化内存地址(常开触点置零，常闭触点的定时器及计数器清空)逐一扫描各元器件并同时进行其指令解释直至该条指令结束自动进入下一条指令的扫描直至用户点击“停止”按钮。

2电路搭建部分仿真实现

在仿真系统中，本文通过在软件中设置元素来模拟元器件，这里以设置通用继电器的模拟元件为例来进行分析。在元器件编辑器中，用户可以在两个菜单中分别选择元器件(如继电器、开关按钮、接触器、熔断器、电磁阀、限位开关、电铃、传感器以及声光指示装置)以及对应的元器件元素(如线圈、接线柱、触头、连接线以及保险丝等)。在通用继电器设计初始，用户须通过定义边框确定元器件大小，然后设置线圈及接线柱并用连接线连接，并设置一动一静两个触头以及若干开关，设置完成后即可点击生成一个通用继电器。在对电路进行仿真之前，还需要对电子元器件进行解释，这里仍以通用继电器为例来说明解释的原理和过程，由于电路解释时需要即时刷新，这会导致电路中元件的动作之间产生相互影响，本文这里引入“树”的概念来解释电路，通过将电路中的元器件作为单个节点加入到“树”中，用户在设置时，可首先新建“树”，接着清空“树节点(元器件)”的状态，然后对各节点进行循环检查，当发现控制电路不通时停止循环，最后遍历节点并给出各元器件输出值。

3应用实例分析

摘要：本文首先介绍了定性仿真的产生背景及理论发展状况，然后说明了定性仿真在各领域的应用情况，最后对定性仿真的发展方向进行了探讨。

关键词：定性仿真，定性模型

1定性仿真的产生与理论现状

定性仿真(QualitativeSimulation)是以非数字手段处理信息输入、建模、行为分析和结果输出等仿真环节，通过定性模型推导系统的定描述。定性仿真是系统仿真的一个分支，是系统仿真与人工智能理论交叉产生的新领域。相对于传统的数字仿真，定性仿真有其独到之处：这种仿真能处理多种形式的信息，有推理能力和学习能力，能初步模仿人类思维方式，人机界面更符合人的思维习惯，所得结果更容易理解。

定性仿真的研究中，美国学者起步较早。70年代后期，美国XEROX实验室的JohndeKleer和SeelyBrown在设计一个电路教学系统时发现，以常规的数学模型和仿真方法难以使学生很快明白电路的工作过程，而在实际教学中，老师并不是先给出数学公式，而是先讲解电路的工作原理，采用定性的描述方法，那么是否可以用计算机来模拟这一方法呢？同样在许多的实际工作中，人们更多的是依靠这种对系统原理性的理解，而这种理解的基础就是定性知识。很多专家学者开始探索如何在数字仿真中引入定性知识。

1983年，JohndeKleer和SeelyBrown发表了有关定性仿真的第一篇论文AQualitativePhysicsBasedOnConfluence?[1]，产生了巨大反响，揭开了定性仿真研究热潮的序幕。美国麻省理工学院的KennethD.Forbus则对定性仿真理论作了全面的总结[2]；1986年美国德州大学的BenjaminKuipers在QualitativeSimulation”一文中提出了动态仿真算法QSIM[3]，使定性仿真接近于实用。1984年人工智能杂志第一次出版了关于定性问题的专集。此后定性问题的研究成为人工智能和系统建模与仿真领域的一个热点，许多学者加入到这一研究领域中，产生了大量的研究成果。1991年，人工智能杂志又出版了有关定性推理的第二本专集，标志着该领域理论研究逐渐成熟并且向应用领域扩展。90年代以来，该领域的研究情况可谓方兴未艾，在IEEE的相关杂志上和撊斯ぶ悄軘等国际刊物上经常可以看到定性仿真方面的研究成果。国内该领域的研究起步较晚，目前从事定性理论研究的仅限于少数院校的少数研究者。

定性仿真产生之后，在理论上出现了百家争鸣的局面，研究者们根据自己的见解提出了各自的建模和仿真理论。目前，基本可分为三个理论派别，即模糊仿真方法、基于归纳学习的方法和朴素物理学方法。

模糊数学方法可以解决模型信息与测量数据的不确定性，所以在定性理论中一般用来作为一种描述手段。最初，系统的定性值是采用区间模糊数的行为来描述的，英国的QiangShen进一步将其发展到用凸模糊数来描述定性值[4]，在数据表示上前进了一大步。此后，又有人在其基础上引入了概率论，来度量生成的多个行为的可信度。当前的模糊定性理论，在模糊数表示方面都存在一大弱点，那就是系统真实值与模糊量空间的映射问题，即如何确定描述系统的模糊量。