系统仿真技术PDF电子书下载

1.1　系统仿真技术及应用 1

1.1.1　系统仿真技术定义 1

第1章 绪论 1

1.1.2　系统仿真技术在复杂产品研制中的应用 4

1.1.3　系统仿真技术在操作人员培训中的应用 6

1.2　仿真分类及任务 8

1.2.1　按被仿真对象性质分类——连续系统仿真和离散事件系统仿真 8

1.2.2　按功能及用途分类——工程仿真和训练仿真 9

1.2.3　按仿真系统体系结构分类——单平台仿真和多平台分布交互仿真 9

1.2.4　按分布仿真中虚实结合程度分类——构造仿真、虚拟仿真、实况仿真 9

1.2.5　按仿真时钟与墙钟时间（自然时间）的比例关系分类——实时仿真、欠实时仿真和超实时仿真 10

1.2.6　按系统数学模型描述方法分类——定量仿真和定性仿真 10

1.3.2　硬件在回路仿真 11

1.3.3　软件在回路仿真 11

1.3　工程领域连续系统仿真方法分类及任务 11

1.3.1　数学仿真 11

1.3.4　人在回路仿真 12

1.4　现代建模／仿真技术的应用及发展 12

1.4.1　现代建模／仿真技术 12

1.4.2　现代建模／仿真技术体系 13

第2章 系统仿真基础知识 16

2.1　名词术语 16

2.1.1　数学模型 16

2.1.2　仿真模型 16

2.1.5　高层体系结构 17

2.1.3　实时仿真 17

2.1.4　分布交互仿真 17

2.1.6　建模／仿真的校核、验证与确认 18

2.1.7　基于仿真的采办 18

2.1.8　虚拟样机 19

2.1.9　虚拟制造 19

2.1.10　仿真网格 19

2.1.11　虚拟现实技术 20

2.2　操作系统、编程语言／开发环境的比较与选择 20

2.2.1　操作系统 20

2.2.2　编程语言及开发环境 25

2.2.3　面向对象建模方法及统一建模语言（UML） 28

2.3.1　仿真系统中常用的数据库及特点 32

2.3　数据库、模型库 32

2.3.2　仿真系统数据库、模型库的开发、管理及应用 36

习题 39

参考文献 39

第3章　连续系统数学模型 40

3.1　引言 40

3.2　常用确定性连续系统数学模型 40

3.2.1　数学模型 40

3.2.2　数学模型间的转换 41

3.3.4　离散系统结构图 48

3.3.3　离散状态空间表达式 48

3.3.2　z传递函数 48

3.3　离散时间系统数学模型 48

3.3.1　差分方程 48

3.3.5　关于采样系统 49

3.4　随机系统数学模型 50

3.4.1　连续随机系统描述方法 50

3.4.2　离散随机系统描述方法 50

3.4.3　随机系统建模／仿真中的专门问题 51

习题 51

参考文献 52

第4章　连续系统仿真的数值积分法 53

4.1　数值积分法原理 53

4.2.2　改进欧拉法 54

4.2　欧拉方法 54

4.2.1　欧拉法 54

4.2.3　几个基本概念 56

4.3　龙格-库塔法 58

4.3.1　龙格-库塔法的基本原理 58

4.3.2　固定步长的龙格-库塔法 59

4.3.3　龙格-库塔法的稳定区 61

4.3.4　实时龙格-库塔法公式 63

4.3.5　变步长龙格-库塔法 64

4.4　亚当姆斯法 66

4.4.1　亚当姆斯显式公式 66

4.4.2　亚当姆斯隐式公式 67

4.4.3　预估校正公式 68

4.4.4　亚当姆斯法的稳定区 69

4.5　刚性方程的数字仿真 70

4.5.1　刚性方程 70

4.5.2　吉尔法 71

4.5.3　单步多值法的误差估计 75

4.5.4　单步多值法阶与步长的控制 76

4.6　计算方法和计算步长的选择 77

4.6.1　积分方法的选择 77

4.6.2　计算步长的选择 79

习题 80

参考文献 80

5.1　替换法 81

第5章　连续系统的离散化仿真 81

5.1.1　简单替换法 82

5.1.2　双线性变换法 83

5.2　根匹配法 87

5.2.1　根匹配法的步骤 87

5.2.2　根匹配法的稳定性和精度 90

5.3　离散相似法 93

5.3.1　离散相似法的含义和特点 93

5.3.2　离散相似法的精度和稳定性 95

5.4　状态方程的离散化 101

5.4.1　离散化模型的推导 102

5.4.2　状态转移矩阵的近似计算 103

5.5.2　不同输入信号下的增广状态方程 107

5.5　增广矩阵法 107

5.5.1　增广矩阵法的基本思想 107

5.6　面向结构图的数字仿真 112

5.6.1　连接矩阵法 113

5.6.2　例题 115

习题 118

参考文献 119

第6章 随机控制系统仿真 120

6.1　随机控制系统概述 120

6.1.1　随机控制系统模型 120

6.1.2　随机控制系统仿真的专门问题 121

6.1.3　随机控制系统仿真方法 130

6.1.4　仿真结果统计特性计算 132

6.2　蒙特卡罗仿真法 133

6.2.1　仿真原理及仿真算法 133

6.2.2　仿真结果分析 136

6.3　伴随系统仿真法 136

6.3.1　仿真原理 137

6.3.2　伴随系统在确定性控制系统仿真中的应用 142

6.3.3　伴随系统在随机控制系统仿真中的应用 146

习题 149

参考文献 149

第7章　实时仿真系统 150

7.1　实时仿真系统概述 150

7.1.1　实时仿真系统分类 150

7.1.2　实时仿真系统基本组成及特点 151

7.2　硬件在回路仿真——半实物仿真系统 153

7.2.1　半实物仿真概述 153

7.2.2　半实物仿真主要物理效应设备 154

7.2.3　飞行器半实物仿真系统 157

7.2.4　制导武器半实物仿真系统 158

7.3　人在回路仿真 160

7.3.1　人在回路仿真概述 160

7.3.2　人在回路仿真系统——飞行模拟器 160

7.3.3　飞行模拟器结构、原理和仿真模型 161

7.3.4　飞行模拟器环境仿真关键设备 165

7.4　平台级分布交互仿真系统 169

7.4.1　分布交互仿真标准、协议和通信机制 170

7.4.2 应用实例——航空兵攻防对抗仿真系统和基于网络的飞行仿真器 181

习题 186

参考文献 186

第8章　虚拟现实技术及其在系统仿真中的应用 188

8.1　概述 188

8.1.1 虚拟现实（VR）技术的产生、定义、特点及系统组成 188

8.1.2　人-机多维信息交互原理及显示方式 193

8.1.3 VR系统人机接口 198

8.2　视觉反馈原理及三维图像生成 206

8.2.1　计算机实时三维图像生成基本过程 206

8.2.2　三维图像数字化建模 206

8.2.3　坐标变换 207

8.2.5　纹理与光照效果 209

8.2.4　剪裁与消隐 209

8.2.6　立体成像 210

8.2.7　视觉环境的构造方式 214

8.3　三维虚拟声的生成原理与显示方法 214

8.3.1　三维虚拟声的生成与显示 214

8.3.2　声音的距离仿真 216

8.3.3　声音的运动仿真 216

8.3.4　三维虚拟声音的合成与定位 217

8.3.5　三维音响的显示 219

8.4　触觉／力感反馈系统 220

8.4.1　触觉／力感反馈原理 220

8.4.2　触觉／力反馈仿真设备 221

8.4.3　虚拟操作及力反馈系统举例 222

8.5　虚拟现实（VR）技术及在仿真系统中的应用 224

8.5.1　VR技术在训练仿真器中的应用 224

8.5.2　VR技术在虚拟样机及虚拟制造中的应用 225

8.5.3 VR技术在虚拟战场中的应用 227

8.5.4 VR技术在科普及娱乐中的应用 229

8.5.5　虚拟人 230

习题 230

参考文献 231

9.2　建模与仿真的VV A 232

9.2.1 VV A概念 232

9.1　引言 232

第9章 建模与仿真的VV A技术 232

9.2.2　VV A的基本原则 234

9.2.3 VV A的工作过程 236

9.2.4　V V的主要技术方法 238

9.3 M S、VV A与T E的关系 242

9.3.1 M S与T E的关系 242

9.3.2 VV A与T E的关系 243

9.4 飞行模拟器的VV A与T E过程 244

习题 246

参考文献 246

10.1.1 MATLAB的基本计算功能 247

10.1 MATLAB功能简介 247

第10章 系统建模／仿真工具——MATLAB 247

10.1.2　图形与可视化 248

10.1.3　控制系统模型与分析 251

10.2 图形建模／仿真环境——SIMULINK主要功能及应用实例 257

10.2.1 SIMULINK模型库 258

10.2.2　SIMULINK模型的建立及模型特点 258

10.2.3　SIMULINK仿真运行 259

10.2.4　SIMULINK应用实例 261

10.3　SIMULINK实时代码生成方法及应用实例 262

10.3.1 RTW代码自动生成和实时系统开发环境 262

10.3.2　应用实例 266

习题 268

参考文献 268