1.1 系统仿真技术概述

系统只指客观世界中具有某些特定功能、相互联系、相互作用的元素的集合。这里的系统是指广义上的系统，泛指自然界的一切现象与过程。系统的分类方法是多种多样的，习惯上依照其应用范围可以将系统分为工程系统和非工程系统：工程系统是指由相互关联部件组成的一个整体，实现特定的目标，例如控制系统、通讯系统等；非工程系统涵盖的范围更加广泛，大至宇宙，小至微观世界都存在着相互关联、相互制约的关系，形成一个整体，实现某种目的，所以均可以认为是系统。

系统模型是对实际系统的一种抽象，是对系统本质（或是系统的某种特性）的一种描述。模型具有与系统相似的特性。好的模型能够反映实际系统的主要特征和运动规律。模型可以分为实体模型和数学模型两类。

（1）实体模型又称物理效应模型，是根据系统之间的相似性而建立起来的物理模型，如建筑模型等。

（2）数学模型包括原始系统数学模型和仿真系统数学模型：原始系统数学模型是对系统的原始数学描述，是描述系统动态特性的数学表达式，用来表示系统运动过程中的各量的关系，是分析、设计系统的依据；

仿真系统数学模型是一种适合于在计算机上演算的模型，主要是根据计算机的运算特点、仿真方式、计算方法和精度要求将原始系统数学模型转换为计算机程序。

常见的系统模型有连续系统、离散时间系统、离散事件系统、混杂系统等，还可以细分为线性、非线性、定常、时变、集中参数、分布参数、确定性、随机等系统。

仿真是以相似性原理、控制论、信息技术及相关领域的有关知识为基础，以计算机和各种专用物理设备为工具，借助系统模型对真实系统进行试验的一门综合性技术。仿真可分为实物仿真、数学仿真、半实物仿真：实物仿真是指研制某些实体模型，使之能够重现原系统的各种状态。早期仿真大多属于这一类；数学仿真是用数学语言去描述一个系统，并编制程序在计算机上对实际系统进行研究的过程；半实物仿真又称数学物理仿真或者混合仿真。为了提高仿真的可信度或者针对一些难以建模的实体，在系统研究中往往把数学模型、物理模型和实体结合起来组成一个复杂的仿真系统，这种在仿真环节中存在实体的仿真称为半物理仿真或者半物理仿真，如飞机半实物仿真等。

计算机仿真是在研究系统过程中根据相似性原理，利用计算机来逼真模拟研究系统。研究对象可以是实际的系统，也可以是设想中的系统。计算机仿真可以用于研制产品或设计系统的全过程，包括方案论证、技术指标确定、设计分析、故障处理等各个阶段。

MATLAB，这一被国际公认的最优秀的科技应用软件，其强大的功能、友善的交互界面、简单的语言、开方的编程，使其成为计算机仿真不可缺少的基础软件。