半物理仿真?半物理仿真,又名物理數(shù)學(xué)仿真或半實(shí)物仿真,是一種將部分被仿真的系統(tǒng)以實(shí)物形式融入仿真過程,而其余部分則以數(shù)學(xué)模型形式描述的獨(dú)特仿真方法。以下是關(guān)于半物理仿真的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):混合策略:半物理仿真采用混合策略,將難以數(shù)學(xué)化描述或關(guān)鍵的系統(tǒng)部分以實(shí)物或物理模型的形式呈現(xiàn),那么,半物理仿真?一起來了解一下吧。
一.半物理仿真又稱物理-數(shù)學(xué)仿真,或半實(shí)物仿真,半物理仿真是指針對(duì)仿真研究?jī)?nèi)容,將被仿真對(duì)象系統(tǒng)的一部分以實(shí)物(或物理模型)方式引入仿真回路;被仿真對(duì)象系統(tǒng)的其余部分以數(shù)學(xué)模型描述,并把它轉(zhuǎn)化為仿真計(jì)算模型。借助物理效應(yīng)模型,進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)學(xué)仿真與物理仿真的聯(lián)合仿真
二.物理仿真也稱實(shí)體仿真,一般仿真的過程是以物理性質(zhì)和幾何形狀相似為基礎(chǔ),其他性質(zhì)不變的仿真。
在系統(tǒng)的物理模型上進(jìn)行試驗(yàn)的技術(shù)。物理模型是用幾何相似或物理類比方法建立的,它可以描述系統(tǒng)的內(nèi)部特性,也可以描述試驗(yàn)所必需的環(huán)境條件。如風(fēng)洞試驗(yàn),是將按比例縮小的飛機(jī)模型懸掛在具有亞音速或超音速氣流的風(fēng)洞內(nèi),測(cè)定飛機(jī)的各種氣動(dòng)系數(shù)。飛機(jī)模型和風(fēng)洞就是物理模型。又如將水域的地形,水壩按比例縮小做成實(shí)物模型,進(jìn)行水流試驗(yàn);將飛機(jī)的姿態(tài)角傳感器(陀螺儀)安裝在能復(fù)現(xiàn)飛機(jī)的俯仰、橫滾、偏航三個(gè)角運(yùn)動(dòng)的三自由度飛行仿真轉(zhuǎn)臺(tái)上,進(jìn)行飛行控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)等。物理仿真與數(shù)學(xué)仿真(見仿真)的主要區(qū)別在于
三.與數(shù)學(xué)仿真的不同點(diǎn)
①物理仿真是通過建立物理模型來實(shí)現(xiàn)的。物理仿真系統(tǒng)是真實(shí)系統(tǒng)的幾何相似物或物理類比物。幾何相似是指同一個(gè)物理過程(如機(jī)械運(yùn)動(dòng)過程或電的動(dòng)態(tài)過程等)的不同尺寸系統(tǒng)之間的相似關(guān)系。
半物理仿真,又名物理-數(shù)學(xué)仿真或半實(shí)物仿真,是一種獨(dú)特的仿真方法。它在仿真研究中采用了混合策略,即部分被仿真的系統(tǒng)通過實(shí)物(或物理模型)的形式融入到仿真過程中,這部分通常是關(guān)鍵的或難以數(shù)學(xué)化描述的部分。
而系統(tǒng)的其余部分,則被以數(shù)學(xué)模型的形式進(jìn)行描述,并轉(zhuǎn)化為可進(jìn)行仿真計(jì)算的模型。這種方法的創(chuàng)新之處在于,它將實(shí)時(shí)的數(shù)學(xué)仿真與物理仿真相結(jié)合,通過物理效應(yīng)模型來增強(qiáng)仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性和真實(shí)性。
具體應(yīng)用可見常同立等人在《航空學(xué)報(bào)》2007年7月的一篇文章中,他們?cè)敿?xì)探討了空間對(duì)接地面半物理仿真臺(tái)系統(tǒng)仿真研究,其工作著重于如何有效地融合物理模型和數(shù)學(xué)模型,以實(shí)現(xiàn)更高效和精確的仿真效果,具體頁面為976頁。這種方法在工程設(shè)計(jì)、航空航天等領(lǐng)域具有重要的實(shí)踐價(jià)值。
1. 明確結(jié)論:半實(shí)物仿真是一種仿真方法,其與純軟件仿真的區(qū)別在于使用了實(shí)物物理模型或其部分組件,而不是完全依靠計(jì)算機(jī)模擬。相比之下,仿真則泛指通過計(jì)算機(jī)模擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的方法。
2. 解釋原因:半實(shí)物仿真相比于純軟件仿真,能夠更真實(shí)地模擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景,并提供更具體的反饋和測(cè)量數(shù)據(jù)。這也使半實(shí)物仿真成為一種更為貼近實(shí)際的仿真手段,適用于一些需要更為精細(xì)模擬的場(chǎng)景。
3. 內(nèi)容延伸:在半實(shí)物仿真中,常用的物理模型包括機(jī)械、電子以及化學(xué)等系統(tǒng)。在建立半實(shí)物仿真模型的過程中,需要對(duì)實(shí)際物理模型進(jìn)行測(cè)量、分析,確定其主要的物理特性、形態(tài)以及工作原理。同時(shí),需要將這些數(shù)據(jù)編程成計(jì)算機(jī)語言,以便于進(jìn)行仿真分析。
4. 具體步驟:建立半實(shí)物仿真模型的步驟通常包括以下幾個(gè)方面:首先,進(jìn)行實(shí)物模型的測(cè)量與分析,確定其主要的特性參數(shù);其次,根據(jù)實(shí)際物理模型的工作原理與運(yùn)動(dòng)特性,設(shè)計(jì)一個(gè)相關(guān)的控制系統(tǒng),與其進(jìn)行集成;接著,編寫仿真程序,將物理模型的數(shù)學(xué)表示導(dǎo)入初始參數(shù),利用計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行模擬運(yùn)行的分析;最后,根據(jù)仿真結(jié)果,提取所需的數(shù)據(jù),來評(píng)估實(shí)際物理模型的性能、總體指標(biāo)等。
綜上所述,半實(shí)物仿真與仿真的區(qū)別在于是否使用實(shí)際物理模型進(jìn)行仿真。
半物理仿真的逼真度較高,所以常用來驗(yàn)證控制系統(tǒng)方案的正確性和可行性,進(jìn)行故障模式的仿真以及對(duì)各研制階段的控制系統(tǒng)進(jìn)行閉路動(dòng)態(tài)驗(yàn)收試驗(yàn)。此外,用航天仿真器來訓(xùn)練航天員和用飛行仿真器來訓(xùn)練飛行員也屬于半物理仿真性質(zhì),后者更著重于視景模擬和人機(jī)關(guān)系。以仿真計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)模型和以航天器計(jì)算機(jī)或控制系統(tǒng)電子線路為實(shí)物的閉路試驗(yàn),也可認(rèn)為是半物理仿真,這種仿真重點(diǎn)在于檢驗(yàn)控制計(jì)算機(jī)軟件的正確性或研究控制方式中某些功能和參數(shù)。
縮短研制周期、降低試驗(yàn)成本、減少試驗(yàn)危險(xiǎn)。半物理仿真是利用仿真模型替代一部分物理實(shí)物,并與其它實(shí)物構(gòu)成實(shí)時(shí)回路的一種系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真方法,建立半物理仿真平臺(tái)可以縮短研制周期、降低試驗(yàn)成本、減少試驗(yàn)危險(xiǎn)。
以上就是半物理仿真的全部?jī)?nèi)容,半物理仿真,又名物理-數(shù)學(xué)仿真或半實(shí)物仿真,是一種獨(dú)特的仿真方法。它在仿真研究中采用了混合策略,即部分被仿真的系統(tǒng)通過實(shí)物(或物理模型)的形式融入到仿真過程中,這部分通常是關(guān)鍵的或難以數(shù)學(xué)化描述的部分。而系統(tǒng)的其余部分,則被以數(shù)學(xué)模型的形式進(jìn)行描述,并轉(zhuǎn)化為可進(jìn)行仿真計(jì)算的模型。內(nèi)容來源于互聯(lián)網(wǎng),信息真?zhèn)涡枳孕斜鎰e。如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系刪除。