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第1章 导论 1

1.1 系统仿真的基本概念 2

1.1.1 系统 2

1.1.2 模型 4

1.1.3 仿真 8

1.2 系统仿真的分类 11

1.2.1 根据模型的种类分类 11

1.2.2 根据仿真计算机类型分类 12

1.2.3 根据仿真时钟与实际时钟的比例关系分类 12

1.2.4 根据系统模型的特性分类 13

1.3 计算机仿真 14

1.3.1 计算机仿真定义的分析 14

1.3.2 计算机仿真方法的特点 16

1.3.3 计算机仿真方法的作用 17

1.3.4 计算机仿真的步骤 18

1.4 仿真技术的应用 19

1.4.1 仿真技术在系统设计中的应用 21

1.4.2 仿真技术在产品开发及制造过程中的应用 21

1.4.3 仿真技术在教育与训练中的应用 22

参考文献 23

思考题 23

第2章 连续系统建模方法 24

2.1 仿真建模的基本要求 24

2.1.1 清晰性 24

2.1.2 切题性 24

2.1.3 精密性 24

2.1.4 集合性 24

2.2.2 实验建模法 25

2.3 动力学系统的数学模型 25

2.2.3 综合建模法 25

2.2.1 机理建模法 25

2.2 仿真建模的基本途径 25

2.3.1 连续时间系统模型 26

2.3.2 离散时间系统 27

2.3.3 连续-离散混合模型 28

2.3.4 实用建模举例 28

2.4 数学模型之间的相互转化 30

2.4.1 微分方程转化为状态方程 30

2.4.2 结构图转换成状态方程 34

2.4.3 传递函数转换成状态方程 34

2.4.4 状态方程转换成传递函数 36

参考文献 37

练习题 37

第3章 连续系统仿真 38

3.1 数值积分法 38

3.1.1 数值积分法基本原理 38

3.1.2 Runge-Kutta积分法 43

3.1.3 线性多步法 46

3.1.4 积分方法的选择 48

3.1.5 积分步长的确定 49

3.1.6 数值积分法稳定性分析 51

3.2 替换法 53

3.2.1 简单替换法 54

3.2.2 双线性替换法 56

3.3 离散相似法 59

3.3.1 离散相似概念 59

3.3.2 Z域离散相似法 61

3.3.3 时域离散相似法 63

3.3.4 离散相似模型的精度与稳定性分析 66

3.4 数字控制系统的仿真 70

3.4.1 数字控制系统的组成 70

3.4.2 数字控制系统的仿真方法 71

3.4.3 数字控制器采样周期的调整 74

3.4.4 差分方程的仿真 76

3.4.5 纯延迟环节的仿真 77

3.4.6 数字式PID调节系统的仿真 78

练习题 78

参考文献 80

第4章 仿真系统与仿真软件 81

4.1 仿真系统 81

4.1.1 仿真系统的定义 81

4.1.2 仿真系统的分类 81

4.1.3 半实物仿真系统的组成 82

4.1.4 几个典型的半实物仿真系统 82

4.2 仿真软件及其分类 85

4.2.1 国外仿真软件 86

4.2.2 国内仿真软件 87

4.2.3 仿真软件的发展阶段 87

4.2.4 仿真软件的分类 88

4.3 连续系统仿真语言 88

4.3.1 仿真程序S35 88

4.3.2 仿真语言CSSL 90

4.3.3 仿真语言ACSL 92

4.3.4 YFSIM一体化仿真软件 93

4.3.5 MATLAB/simulink仿真软件 98

4.3.6 其它仿真软件 100

4.4.1 仿真软件在航空、航天领域中发挥得淋漓尽致 102

4.4 仿真软件的现在 102

4.4.2 仿真软件在兵器、船舶领域的应用继续深化 103

4.4.3 仿真软件在电子、电力领域的应用如火如荼 103

4.4.4 仿真软件在通讯领域取得了广泛的应用 104

4.4.5 仿真软件在化工领域的应用日趋成熟 105

4.4.6 仿真软件在建筑领域的应用已经全面展开 105

4.4.7 仿真软件在军事作战领域的应用后来居上 106

4.4.8 针对教育和培训的仿真软件方兴未艾 106

4.4.9 针对车辆的仿真软件崭露头角 107

4.4.11 仿真软件开始涉足一些其它工业领域 108

4.4.10 仿真软件开始进入嵌入式软件测试领域 108

4.5 仿真软件的未来 109

4.5.1 仿真软件向应用的全生命周期发展 109

4.5.2 仿真软件向简单易用的方向发展 109

4.5.3 仿真软件向集成多媒体、虚拟现实技术的方向发展 110

4.5.4 仿真软件向一体化、系列化的方向发展 110

4.5.5 仿真软件向融合智能化技术的方向发展 110

4.5.6 仿真软件向采用面向对象方法的方向发展 110

4.5.7 仿真软件向大量采用网络技术的方向发展 111

4.5.8 仿真软件向大纵深、大范围的方向发展 111

4.5.9 仿真软件向大集成、大融合的方向发展 111

参考文献 112

4.6 小结 112

思考与练习题 112

第5章 离散事件系统仿真 114

5.1 基本概念 114

5.1.1 离散事件系统仿真的基本思想 114

5.1.2 描述离散事件系统模型的基本概念 115

5.1.3 描述离散事件系统仿真模型的基本概念 117

5.1.4 离散事件系统仿真程序的结构 119

5.2 事件推进策略 120

5.2.1 事件调度法（Event Scheduling） 121

5.2.3 进程交互法（Process Interaction） 122

5.2.2 活动扫描法（Activity Scanning） 122

5.3 离散事件系统仿真语言 123

5.3.1 离散事件系统仿真语言的分类 124

5.3.2 常见的离散事件系统仿真语言与软件 125

5.3.3 GPSS仿真语言举例 129

思考与练习题 131

参考文献 132

第6章 计算机作战仿真 133

6.1 概述 133

6.1.4 计算机作战仿真 134

6.1.3 实兵演习 134

6.1.2 沙盘模拟 134

6.1.1 思维模拟 134

6.2 典型作战行动建模 135

6.2.1 作战仿真建模的途径与特点 136

6.2.2 射击过程的建模 138

6.2.3 机动过程的建模 139

6.2.4 目标观察过程的数学建模 143

6.3 兰切斯特方程 147

6.3.1 兰切斯特线性律与平方律方程 148

6.3.2 兰切斯特方程的军事含义 155

6.3.3 兰切斯特方程的发展 157

6.3.4 小结 161

6.4 计算机作战仿真在军事领域应用 162

6.4.1 训练仿真器 163

6.4.2 作战指挥模拟训练 164

6.4.3 作战概念评估与验证 166

6.4.4 基于仿真的采办 167

思考与练习题 170

参考文献 170

第7章 计算机仿真的发展 171

7.1 发展回顾 171

7.2.1 概述 174

7.2 面向对象仿真 174

7.2.2 面向对象的基本概念 175

7.2.3 面向对象仿真的基本方式 177

7.2.4 面向对象仿真软件 181

7.3 先进分布仿真 184

7.3.1 起因与发展 184

7.3.2 SIMNET 186

7.3.3 分布交互仿真DIS 187

7.3.4 聚合级仿真协议ALSP 188

7.3.5 高层体系结构HLA 189

7.4.1 虚拟现实的定义与特征 190

7.4 虚拟现实 190

7.4.2 VR系统的类型与组成 192

7.4.3 虚拟现实系统中的关键技术 193

7.5 定性仿真 195

7.5.1 定性仿真方法的产生和发展 195

7.5.2 定性仿真方法 196

7.5.3 定性仿真的应用 199

参考文献 201

附录A L变换与L反变换 202

附录B Z变换与Z反变换 204

附录C 状态空间方程表示 207