動態模擬
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或偏微分方程來描述。
當數學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。計算機模擬會在一定的時間內，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。在過程控制及機械電子學系統中格外適用，在設計自動控制系統時，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。物理引擎是許多計算機圖形軟體（例如3ds Max、Maya、LightWave 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，可以針對像毛髮、布、液體、火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年皮克斯動畫工作室的短片Knick Knack （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）中，內容是將雪及小石頭移到魚缸中。
動態模擬的例子
[編輯]
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。
相關條目
[編輯]- 物理引擎
- ADAMS— 自動進行機械系統動態分析的軟體
- SimulationX— 模擬多領域動態系統的軟體
- AMESim — 模擬多領域動態系統的軟體
- AGX Multiphysics — 模擬多領域動態系統的物理引擎
- EcosimPro — 模擬連續/離散系統的模擬工具
- Hopsan — 模擬多領域動態系統的軟體
- MapleSim — 模擬多領域動態系統的軟體
- Modelica — 非專屬、物件導向、以方程式為基礎的動態模擬語言
- VisSim — 非線性動態模擬的視覺化語言
- EICASLAB — 可以進行非線性動態模擬的軟體套件
- PottersWheel — Matlab工具箱，可以調校動態系統的參數