動態模擬

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動態模擬(Dynamic simulation)是用電腦程式來模擬系統在不同時間下的特性。系統一般會用常微分方程偏微分方程來描述。

数学模型加入了真實世界中的一些限制(例如背隙或是急停後的反彈),系統會有非線性特性,因此會需要利用數值方法來求解問題。计算机模拟會在一定的時間內,計算其導數曲線下的面積,以此方式來計算積分量的近似值。有些方式在每一次增加的時間量是固定值,有些方式則會自動調整增加的時間量,一方面使誤差維持在可允許範圍內,也可以節省運算時間。有些方式則是在模擬模型的不同部份使用不同的時間增加量。動態系統有許多工業應用例,範圍包括核電廠汽輪機、車輛建模的六自由度分析、馬達、計量經濟模型、生物系統機械手臂、質量-彈簧-阻尼系統、液壓系統、以及通過人體遷移的藥物劑量等。這些模型可以實時執行,其虛擬反應類似真實系統。在过程控制机械电子学系統中格外適用,在設計自动控制系統時,配合動態模擬,可以在連接真實系統之前先進行調適,也可以在人員控制實際系統之前先進行訓練。

模擬也常用在電腦遊戲中,也可以用物理引擎進行加速。物理引擎是許多计算机图形软件(例如3ds MaxMayaLightWave 3D等)中使用的強大技術,可以模擬實際的物理特性。在電腦模擬中,可以針對像毛发液体或是顆粒來進行建模,而動畫師繪製的是較簡單的物件。電腦為基礎的動畫最早用在1989年皮克斯动画工作室短片Knick Knack中,內容是將雪及小石頭移到魚缸中。

動態模擬的例子[编辑]

動畫是由系統動態模擬軟體以及3D建模器所製作。計算的值和活塞桿及曲柄的參數有關。

在此例中是用曲柄來驅動,可以改變轉動速度、活塞桿的長度及半徑,而活塞的參數(例如內部的壓力)也會隨之改變。

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