现代仿真技术与应用PDF电子书下载

第一章 概论 1

1.1 系统与模型 1

1.1.1 系统 1

1.1.2 模型 4

1.2 系统仿真 6

1.2.1 定义 6

1.2.2 系统仿真的作用 7

1.3 系统仿真的分类 8

1.3.1 根据计算机分类 8

1.3.2 根据仿真时钟与实际时钟的比例关系分类 9

1.3.3 根据仿真系统的结构和实现手段不同分类 9

1.4.1 仿真的工作流程 10

1.4 系统仿真的工作流程和基本概念框架 10

1.3.4 根据虚实结合的程序分类 10

1.4.2 现代仿真的基本框架 11

1.5 仿真算法和仿真软件 13

1.5.1 仿真算法 13

1.5.2 仿真软件 13

1.6 系统仿真技术研究和应用的趋势 14

1.6.1 系统仿真技术的发展 14

1.6.2 系统仿真技术应用的发展 18

参考文献 20

第二章 系统的数学模型 21

2.1 连续系统的数学模型 21

2.1.1 常用的数学模型 21

2.1.2 数学模型之间的转换 22

2.1.3 系统状态初始值设置 32

2.2 离散时间系统的数学模型 34

2.2.1 常用的数学模型 34

2.2.2 连续系统的离散化 35

2.2.3 采样数据系统的数学模型 41

思考题 43

参考文献 44

第三章 连续系统的数字仿真 45

3.1 数值积分法 45

3.1.1 几种常用的积分法 45

3.1.2 变步长法 50

3.1.3 算法误差和稳定性问题 52

3.1.4 算法的比较和选择 54

3.1.5 病态系统的仿真方法 55

3.2 离散相似法 57

3.2.1 典型环节的离散相似模型 57

3.2.2 面向结构图的离散相似法 60

3.3 间断非线性系统的数字仿真算法 61

3.3.1 平均值法 63

3.3.2 条件函数求零算法 64

3.3.3 间断点估计法 68

3.4 分布参数系统仿真算法 68

3.4.1 差分解法 68

3.4.2 线上求解法 71

3.5.2 用SIMULINK仿真模型 73

3.5.1 基本功能 73

3.5 控制系统仿真工具SIMULINK 73

3.5.3 SIMULINK仿真举例 80

思考题 83

参考文献 84

第四章 离散事件系统仿真 85

4.1 离散事件系统与模型 85

4.1.1 描述离散事件系统的基本要素 86

4.1.2 离散事件系统模型 86

4.2 随机数和随机变量的产生 89

4.2.1 随机数的产生 89

4.2.2 连续随机变量的产生 90

4.2.3 离散随机变量的产生 94

4.3.1 离散事件系统仿真模型 95

4.3 离散事件系统的仿真模型和仿真策略 95

4.3.2 离散事件系统仿真策略 98

4.4 排队系统仿真 100

4.4.1 排队系统的组成 100

4.4.2 到达模式 100

4.4.3 服务机构 101

4.4.4 排队规则 101

4.4.5 排队模型的分类和系统的主要统计性能 102

4.4.6 单服务台排队系统仿真 103

4.5 随机库存仿真 104

4.5.1 库存系统简介 104

4.5.2 确定性库存系统 105

4.5.3 随机库存系统 107

4.5.4 库存系统的仿真 108

4.6 决策系统仿真 109

4.6.1 离散事件决策系统的组成与分类 109

4.6.2 决策系统的特点 110

4.6.3 离散事件决策系统仿真建模的研究内容 110

4.6.4 决策者决策的数学模型框架 111

4.6.5 多人决策模型框架 112

4.6.6 决策建模方法的应用实例 112

4.7 Petri模型 116

4.7.1 Petri网图 116

4.7.2 事件逻辑关系的网图 119

4.7.3 Petri网仿真 120

4.8 离散事件系统的形式化 121

4.9 离散事件系统仿真语言 123

思考题 126

参考文献 127

第五章 面向对象的仿真 128

5.1 面向对象的技术 128

5.1.1 面向对象的基本概念和特征 128

5.1.2 面向对象的分析(OOA) 133

5.1.3 面向对象的设计(OOD) 136

5.1.4 面向对象的程序设计(OOPD) 138

5.2 面向对象的仿真 140

5.2.1 面向对象的仿真的优点 140

5.2.2 面向对象方法在仿真中的应用 141

5.3.1 面向对象仿真的设计语言 142

5.3 面向对象仿真的设计语言和软件 142

5.3.2 UML统一建模语言和Rational Rose软件 145

5.4 面向对象的系统仿真应用举例 151

5.4.1 面向对象的离散事件系统仿真应用 151

5.4.2 面向对象的复杂系统仿真应用——鱼雷武器系统仿真软件设计 153

参考文献 166

第六章 分布交互仿真 167

6.1 引言 167

6.2 DIS系统的设计原则与关键技术 168

6.2.1 设计原则 168

6.2.2 关键技术 169

6.3 DIS系统体系结构 170

6.3.1 DIS中的仿真节点 170

6.3.2 网络接口单元(NIU) 171

6.3.3 DIS系统组成 172

6.4 DIS标准 174

6.4.1 标准分类 174

6.4.2 PDU的类型、结构组成和格式设计 175

6.4.3 通信层及应用层的标准化 176

6.4.4 通信体系结构标准 177

6.5 DIS时空一致性 178

6.5.1 形成时空不一致的原因 178

6.5.2 保证时空一致性的途径 179

6.6 DR技术 181

6.6.1 DR技术的基本思路 182

6.6.2 DR模型和算法 182

6.6.3 DR技术的实现方法 183

6.7 计算机生成兵力(CGF) 184

6.7.1 CGF简介 184

6.7.2 目前CGF研究的特点和主要关键技术 185

6.7.3 CGF系统举例 185

6.8 DIS系统管理技术 186

6.8.1 DIS系统管理 186

6.8.2 分布式数据库技术 188

6.9 高层体系结构(HLA)仿真技术 189

6.9.1 HLA产生的背景 189

6.9.2 HLA的组成和功能 190

6.9.3 HLA和DIS的主要区别 192

6.10.1 分布交互仿真系统的需求设计 193

6.10 分布交互仿真应用实例 193

6.10.2 系统软件结构组成和开发环境 194

6.10.3 系统中采用的仿真策略 194

参考文献 198

第七章 可视化、多媒体、虚拟现实仿真 200

7.1 概述 200

7.1.1 科学计算可视化及可视化仿真 200

7.1.2 多媒体仿真 204

7.1.3 虚拟现实技术及其系统组成 207

7.2 多媒体图形仿真技术 209

7.2.1 OpenGL引言 210

7.2.2 OpenGL的基本操作过程 210

7.2.3 OpenGL的图形变换和图像处理 211

7.2.4 基于OpenGL的三维图形建模方法研究 214

7.3 武器系统多媒体仿真技术应用 219

7.3.1 基于OpenGL的鱼雷雷体三维建模 219

7.3.2 基于3DSMAX的三维物体建模 225

7.3.3 仿真演示系统的总体结构框架及多媒体功能的实现 228

7.3.4 提高场景渲染速度的几种方法 231

7.3.5 仿真过程中的多媒体人机交互技术 233

7.4 虚拟现实仿真技术的应用 234

7.4.1 虚拟现实技术的主要研究内容 234

7.4.2 分布式虚拟现实 237

7.4.3 虚拟现实仿真技术的应用 238

参考文献 241

8.1.1 VVA的基本概念 242

8.1 VVA技术 242

第八章 建模与仿真VVA技术 242

8.1.2 VVA过程 244

8.2 模型校核 246

8.2.1 系统仿真误差源校核 246

8.2.2 程序校核 247

8.3 模型验证 249

8.3.1 置信区间法 250

8.3.2 假设检验法 254

8.3.3 动态关联分析法 256

8.3.4 谱分析法 258

8.4 系统仿真结果统计分析 259

8.4.1 蒙特卡洛法 259

8.4.2 CADET法 261

8.5 鱼雷系统仿真精度和置信度分析方法应用实例 264

8.5.1 用CADET法进行鱼雷半实物仿真精度统计分析 264

8.5.2 用灰关联度、TIC和谱分析法进行鱼雷系统模型验证 266

参考文献 268

第九章 制导控制系统的仿真 269

9.1 鱼雷制导控制系统的基本概念 269

9.1.1 制导系统和控制系统 269

9.1.2 制导控制系统设计方法与仿真应用 270

9.1.3 鱼雷制导控制系统仿真的特点 271

9.1.4 制导控制系统仿真试验内容 272

9.2 制导控制系统的数学仿真 272

9.2.1 数学模型 273

9.2.2 仿真模型 276

9.2.3 鱼雷控制系统的数学仿真 278

9.2.4 鱼雷制导控制系统全弹道仿真 284

9.3 制导控制系统的半实物仿真 286

9.3.1 系统的组成与主要技术要求 286

9.3.2 专用仿真软件 296

9.3.3 控制系统半实物仿真应用的实例 298

9.3.4 基于实时网络的分布式半实物仿真系统 303

9.4 鱼雷武器系统仿真技术的发展 305

9.4.1 战术运用仿真 305

9.4.2 指挥控制系统仿真 306

参考文献 306

附录 鱼雷控制系统数学仿真程序 307