系统建模仿真技术与应用PDF电子书下载

第一部分　基础篇 3

第1章 概论 3

1.1 系统仿真基本概念 3

1.2 系统仿真三要素 4

1.2.1 系统 4

1.2.2 模型 5

1.2.3 计算机及试验平台 5

1.3 系统仿真的作用及意义 5

1.4 系统仿真的主要理论框架 8

1.4.1 相似理论 8

1.4.2 离散事件系统描述规范 9

1.5 系统仿真的分类 9

1.6 仿真的基本步骤 12

1.7 系统仿真技术的应用 13

思考题 15

参考文献 15

第2章 连续系统建模与仿真 16

2.1 连续系统模型描述 16

2.2 连续系统建模方法 20

2.2.1 离散化原理 20

2.2.2 数值积分 21

2.2.3 时域离散相似法 30

2.2.4 采样控制系统仿真 33

2.3 连续系统仿真的主要工具Simulink 38

2.4 连续系统仿真实例 40

2.4.1 二阶系统的单位阶跃响应仿真 40

2.4.2 Simulink示波器仿真 42

思考题 44

参考文献 44

第3章 离散事件系统描述规范DEVS 45

3.1 离散事件系统建模的特点及建模语言 45

3.2 经典的DEVS描述规范 45

3.3 耦合的DEVS描述规范 46

3.4 仿真器及协调器的设计 47

3.5 交通信号灯系统的DEVS描述规范 49

3.5.1 交通信号灯系统DEVS原子模型 49

3.5.2 耦合交通信号灯模型 52

思考题 54

参考文献 54

第4章 离散事件系统建模与仿真 55

4.1 离散事件系统建模仿真基础知识 55

4.1.1 一般概念 55

4.1.2 离散事件系统仿真的一般步骤 57

4.1.3 随机分布基础知识 57

4.1.4 随机过程基础知识 60

4.2 离散事件系统建模方法 62

4.2.1 实体流图法 62

4.2.2 活动周期图法 65

4.3 离散事件系统仿真方法 69

4.3.1 随机变量的产生及检验 69

4.3.2 离散事件系统仿真方法 72

4.4 离散事件系统仿真结果分析 83

4.4.1 终态仿真结果的分析 83

4.4.2 稳态仿真结果的分析 85

4.5 排队系统 88

4.5.1 排队系统基本概念及排队模型 88

4.5.2 单队列、单服务台排队系统的模型与仿真方法 90

4.6 库存系统 95

4.6.1 库存系统的基本概念 95

4.6.2 库存系统的模型与仿真方法 95

4.7 加工系统 100

4.7.1 加工系统模型 100

4.7.2 仿真程序设计及结果 102

4.8 Petri网建模 103

4.8.1 Petri网的基本概念 104

4.8.2 基本网系统与条件事件系统 107

4.8.3 Petri网的分析技术 108

4.8.4 Petri网的扩展 109

4.8.5 着色Petri网 110

4.8.6 层次Petri网 111

思考题 112

参考文献 113

第二部分 仿真技术高级篇 117

第5章 系统三维可视化建模及仿真技术 117

5.1 三维可视化建模技术概述 117

5.1.1 可视化仿真简介 117

5.1.2 可视化建模相关概念及类型 117

5.1.3 构建三维模型工具及环境 120

5.2 生成真实感三维图像的基本理论 122

5.2.1 可视化建模中曲线曲面的数学基础 122

5.2.2 光线跟踪技术 125

5.2.3 辐射度方法 125

5.3 实时仿真的视景生成 126

5.3.1 OpenGL概念建立 126

5.3.2 OpenGL工作流程 126

5.3.3 OpenGL图形操作步骤 127

5.3.4 OpenGL的基本功能 127

5.4 实时视景生成和显示技术 128

5.4.1 可见性判定和消隐技术 128

5.4.2 细节层次模型 129

5.4.3 虚拟环境显示中获得稳定帧速率的适应性策略 130

5.4.4 纹理映射技术 131

5.5 建模环境及工具 132

5.6 可视化仿真中的碰撞检测技术 135

5.6.1 碰撞检测算法的分类 135

5.6.2 常用几种包围盒 138

5.6.3 基于层次包围盒的碰撞检测算法 143

5.7 仿真引擎及工具 146

5.7.1 三维图形技术在游戏和仿真领域的层次 146

5.7.2 三维仿真软件和主要产品 147

5.8 可视化仿真中的碰撞检测案例 153

5.8.1 实验场景搭建 153

5.8.2 定向碰撞实验 156

思考题 157

参考文献 158

第6章 高级分布交互仿真HLA 159

6.1 HLA概述 159

6.2 HLA的组成及标准 163

6.3 对象模型模板OMT 166

6.3.1 OMT的作用 166

6.3.2 OMT中的对象模型 167

6.3.3 OMT的组成 167

6.3.4 HLA中的对象模型与面向对象（OO）的关系 172

6.4 运行支撑环境（RTI） 173

6.5 运行支撑平台RTI的六大管理服务 175

6.5.1 联邦管理服务 175

6.5.2 对象管理服务 179

6.5.3 声明管理服务 183

6.5.4 所有权管理 188

6.5.5 时间管理 192

6.5.6 数据分发管理 196

6.6 任务空间的概念模型 204

6.6.1 任务空间概念模型的定义 204

6.6.2 CMMS组成 204

6.7 一个破障分队仿真系统案例 207

6.7.1 破障分队仿真系统 207

6.7.2 破障仿真系统体系结构 208

6.7.3 基于HLA仿真系统开发过程 210

6.7.4 仿真系统联邦成员设计 214

6.7.5 破障仿真系统联邦开发 215

6.7.6 破障仿真系统功能实现 221

6.7.7 破障仿真系统联邦运行 225

6.7.8 破障仿真系统总结分析 229

思考题 230

参考文献 230

第7章 计算机生成兵力 231

7.1 计算机生成兵力（CGF）及其作用 231

7.1.1 CGF的基本概念 231

7.1.2 典型CGF系统介绍 232

7.1.3 CGF的特点及关键技术 234

7.1.4 CGF的作用及不足 235

7.2 CGF的研究内容及体系结构 235

7.2.1 CGF研究重点 235

7.2.2 三种CGF体系结构 236

7.3 基于VR-Forces环境的兵力生成 237

7.3.1 VR-Forces简介 237

7.3.2 VR-Forces软件架构 238

7.3.3 基于实体参数数据库的构造模型 238

7.3.4 实体行为仿真框架 239

7.3.5 VR-Forces仿真API及其扩展 240

7.3.6 VR-Forces的对象创建及描述 241

7.4 VR-Forces其他技术 242

7.4.1 实体 242

7.4.2 组件——Component 243

7.4.3 消息 243

7.4.4 VR-Forces通信机理 244

7.4.5 任务 245

7.4.6 计划 245

7.4.7 地形 246

7.4.8 一个VR-Forces的例子 246

7.5 基于STAGE的兵力生成 248

7.5.1 STAGE作战想定软件 248

7.5.2 STAGE作战仿真软件的体系结构 248

7.5.3 STAGE作战仿真软件的典型应用 249

7.5.4 基于STAGE的指挥信息系统建模与仿真 250

7.5.5 举例分析 252

思考题 256

参考文献 256

第8章 严格式兵棋体系及其技术 257

8.1 兵棋推演来源 257

8.2 兵棋要素及其涵义 258

8.2.1 兵棋的棋盘 258

8.2.2 兵棋算子 259

8.2.3 兵棋的规则 260

8.2.4 随机数生成器——打骰子 260

8.3 兵棋规则 261

8.3.1 机动规则 261

8.3.2 作战规则 261

8.3.3 裁决规则 261

8.4 博弈论与兵棋推演 262

8.4.1 博弈论 262

8.4.2 兵棋中的博弈 262

8.5 典型兵棋推演规则及分析 264

8.5.1 第七舰队兵棋推演 264

8.5.2 兵棋推演的次序 264

8.5.3 战略回合 265

8.5.4 行动回合 268

8.5.5 结束回合 269

思考题 269

参考文献 270

第三部分 仿真应用篇 273

第9章 基于DEVS的突发事件应急响应仿真建模与应用 273

9.1 基于OODA的突发事件应急响应机理框架 273

9.1.1 OODA作战环 273

9.1.2 基于OODA的突发事件应急响应机理框架构建 273

9.2 突发事件应急响应机理形式化建模 274

9.2.1 DEVS形式化建模理论 274

9.2.2 单一应急响应单元OODA环的DEVS描述 275

9.2.3 应急协同响应OODA过程的DEVS复合模型 277

9.2.4 应急仿真策略 280

9.3 应急响应过程建模与仿真应用 285

9.3.1 基于STAGE的应急响应过程建模 286

9.3.2 突发事件应急响应过程仿真 288

思考题 290

参考文献 290

第10章 一个登陆舰的可视化仿真案例 291

10.1 概述 291

10.1.1 建模与仿真技术的总体框架 291

10.1.2 采用的建模与仿真工具 292

10.2 建模与仿真关键技术 293

10.2.1 建模技术 293

10.2.2 DOF技术 294

10.2.3 碰撞检测 296

10.3 仿真程序设计 297

10.3.1 Vega Prime仿真程序工作流程 297

10.3.2 基于MFC的仿真程序设计 298

10.4 登陆舰装载过程仿真例子 300

思考题 302

参考文献 303

第11章 一个兵棋推演分析案例 304

11.1 想定背景 304

11.2 多方案下的战术想定推演与分析 306

11.3 基于War Game案例分析 307

思考题 316

参考文献 316