第1章 概论 1
1.1 引言 2
1.2 仿真的类型 3
1.3 仿真的应用 5
1.4 仿真的层次 7
1.5 仿真的作用与限制 11
1.5.1 仿真的作用 11
1.5.2 仿真的限制 12
1.6 仿真的开发过程 13
1.7 仿真模型设计 16
1.7.1 基本概念 16
1.7.2 仿真模型的开发过程 18
1.7.3 仿真模型的设计原则 21
1.7.4 模型设计的误区 23
1.7.5 基本的模型设计方法 24
1.7.6 仿真模型的设计方法 26
1.7.7 仿真模型的工程化 27
1.8 本书的组织 29
本章练习 30
本章研究实践 30
本章相关阅读文献 33
第2章 仿真技术基础 34
2.1 仿真模型设计 35
2.1.1 系统模型描述规范 35
2.1.2 模型基本组成要素 37
2.1.3 行为抽象 42
2.1.4 描述抽象和功能抽象 44
2.1.5 模型的简化 44
2.1.6 蒙特卡罗仿真方法 46
2.2 仿真模型执行 47
2.2.1 时间片法 47
2.2.2 基本事件调度法 48
2.2.3 结构化的事件调度 49
2.3 仿真中的概率统计模型 57
2.3.1 概率统计基本概念 57
2.3.2 常用概率分布 60
2.3.3 分布假设与检验 67
2.4 随机变量生成 74
2.4.1 伪随机数 74
2.4.2 伪随机数生成方法 75
2.4.3 反变换法 77
2.4.4 函数变换法 79
2.4.5 拒绝法 80
2.5 仿真结果分析 81
2.5.1 终态仿真结果分析 82
2.5.2 稳态仿真结果分析 83
本章练习 88
本章研究实践 91
本章相关阅读文献 91
本章相关软件 92
第3章 仿真概念模型设计 93
3.1 仿真概念模型 95
3.1.1 仿真概念模型的定义 95
3.1.2 仿真概念模型的组成 95
3.1.3 仿真概念模型的评价 97
3.2 仿真概念模型的开发 99
3.2.1 仿真需求交互 99
3.2.2 仿真概念模型的开发过程 99
3.2.3 仿真需求和概念模型定义 101
3.2.4 概念模型分解 101
3.2.5 表示抽象 103
3.2.6 仿真概念模型文档 104
3.3 基于UML的仿真概念模型开发 104
3.3.1 UML简介 105
3.3.2 基于UML的概念模型的开发过程 106
3.3.3 知识抽取 109
3.4 使命空间概念模型 115
3.5 DoDAF 118
3.5.1 作战视图 118
3.5.2 系统视图 120
3.5.3 技术视图 121
3.5.4 DoDAF标准架构开发过程 122
3.5.5 作战视图开发 123
3.5.6 系统视图开发 123
3.5.7 技术视图开发 124
3.6 SysML 124
3.6.1 SysML语义 125
3.6.2 SysML的图形表示 127
本章练习 135
本章工程实践 136
本章相关阅读文献 136
本章相关软件 137
第4章 描述模型设计方法 138
4.1 描述模型概述 139
4.2 基于状态的模型设计 140
4.2.1 有限状态自动机建模 140
4.2.2 非确定状态自动机建模 151
4.2.3 超状态 155
4.3 基于事件的模型设计 157
4.3.1 有限事件自动机建模 157
4.3.2 关键帧动画 158
4.3.3 增广事件图 160
4.4 状态事件混合建模 162
4.4.1 状态-事件图 162
4.4.2 库存控制 163
4.5 事件图建模 165
4.5.1 事件图定义 165
4.5.2 事件图建模 168
4.5.3 事件图组合建模 171
4.6 面向活动的模型设计 172
4.6.1 实体流程图方法 173
4.6.2 活动周期图方法 176
4.6.3 面向活动的仿真算法 180
4.7 Petri网建模 184
4.7.1 Petri网的定义 185
4.7.2 Petri网仿真算法 188
4.7.3 建模示例 191
4.8 面向进程的模型设计 194
4.8.1 SLAM仿真模型设计 194
4.8.2 SIMSCRIPT防真模型设计 196
4.8.3 进程交互仿真算法 202
本章练习 204
本章工程实践 207
本章相关阅读文献 209
本章相关软件 210
第5章 基于功能的建模 211
5.1 综述 212
5.2 模块图建模 213
5.2.1 模块图建模概述 213
5.2.2 模型结构 215
5.2.3 模型调度算法 217
5.2.4 模块图建模举例 220
5.2.5 方法的问题与不足 225
5.3 系统动力学 225
5.3.1 概述 225
5.3.2 模型的结构表示 226
5.3.3 模型的仿真算法 232
5.3.4 相关应用和示例 234
5.3.5 方法的不足与发展趋势 239
5.4 箱格模型 239
5.4.1 箱格模型概述 239
5.4.2 箱格建模 244
5.4.3 箱格建模示例 248
5.4.4 箱格建模小结 253
5.5 贝叶斯网络 254
5.5.1 贝叶斯网络概述 254
5.5.2 贝叶斯网络的基本结构 255
5.5.3 贝叶斯网络建模实例——功夫游戏 260
5.6 影响图建模 263
5.6.1 影响图建模概述 263
5.6.2 影响图的模型表示 263
5.6.3 影响图的建模过程 266
5.6.4 影响图模型解算 268
5.6.5 相关建模方法 273
5.6.6 Analytica建模软件 276
本章练习 281
本章工程实践 282
本章相关阅读文献 284
本章相关软件 284
第6章 约束建模 287
6.1 约束模型概述 288
6.2 差分方程 289
6.2.1 离散延迟 289
6.2.2 Fibonacci增长 290
6.2.3 循环队列的差分方程编码 291
6.2.4 差分方程的规范形式 292
6.3 微分方程 293
6.3.1 微分方程算法 293
6.3.2 捕食者与被捕食者生态模型 298
6.3.3 弹道 300
6.3.4 简谐振动 301
6.3.5 混沌行为——Lorenz系统 303
6.3.6 时滞微分方程 303
6.4 电路图 304
6.5 Bond Graph 306
6.5.1 Bond Graph的引入 306
6.5.2 Bond Graph的基础 308
6.5.3 Bond Graph的图元 309
6.5.4 Bond Graph建模过程 315
6.5.5 因果分析 319
6.5.6 应用实例 322
6.6 Modelica 326
6.6.1 微分方程模型 327
6.6.2 Modelica语言基础 335
6.6.3 基于组件的Modelica模型 340
本章练习 348
本章工程实践 349
本章相关阅读文献 351
本章相关软件 352
第7章 空间建模 354
7.1 空间建模概述 355
7.2 元胞自动机 356
7.2.1 元胞自动机概述 356
7.2.2 生命游戏 357
7.2.3 森林火灾模型 360
7.2.4 格子气自动机 362
7.3 基于Agent建模 363
7.3.1 概述 363
7.3.2 Agent的基本概念 366
7.3.3 SMART框架 368
7.3.4 Agent建模过程 369
7.3.5 Agent环境和交互模式 372
7.3.6 Agent仿真模型设计 375
7.3.7 Agent建模示例——狼羊捕食模型 378
7.4 L-System建模 382
7.4.1 L-System建模概述 382
7.4.2 上下文无关的L-System 383
7.4.3 上下文相关的L-System 390
7.5 电子表格建模 391
7.5.1 电子表格建模概述 391
7.5.2 电子表格空间划分方法与建模步骤 392
7.5.3 电子表格建模的适用性 394
7.5.4 电子表格建模实例——赶工问题 395
本章练习 398
本章研究实践 400
本章相关阅读文献 401
本章相关软件 401
第8章 多层次抽象建模 404
8.1 多层次抽象建模概述 405
8.2 模型的聚集和分解 406
8.3 模型的抽象和细化 407
8.4 模型抽象的同态性 408
8.5 系统的非连续性 412
8.6 多方法建模的抽象和细化 413
8.7 多方法建模实例和应用 415
8.7.1 摆的相位空间 415
8.7.2 双水壶系统 417
8.7.3 工业控制 420
8.7.4 加热水 421
8.7.5 细化Petri网 427
8.7.6 柔性制造系统实例 431
8.8 多分辨率建模 434
本章练习 436
本章工程实践 437
本章相关阅读文献 437
本章相关软件 438