第一部分 基础 2
第1章 系统建模概念介绍 2
1.1 系统规范的形式体系 2
1.1.1 与面向对象的关系 4
1.1.2 系统形式体系的演化 4
1.1.3 连续与离散形式体系的合并 5
1.1.4 量化系统 6
1.1.5 DEVS的扩展 7
1.2 系统知识的层次 8
1.3 系统规范的层次结构介绍 10
1.4 非形式化表示的规范层次 11
1.4.1 观测构架 11
1.4.2 I/O行为与I/O功能 12
1.4.3 状态转移系统规范 13
1.4.4 耦合组件系统规范 14
1.5 系统规范态射：基本概念 14
1.6 总结 17
1.7 参考文献 17
第2章 建模与仿真框架 19
2.1 框架中的实体 20
2.1.1 源系统 20
2.1.2 试验构架 20
2.1.3 模型 22
2.1.4 仿真器 22
2.2 实体间的主要关系 23
2.2.1 建模关系：有效性 23
2.2.2 仿真关系：仿真器的正确性 24
2.3 其他重要关系 24
2.3.1 作为有效简化的建模 24
2.3.2 试验构架：模型关系 25
2.4 时间 26
2.5 总结 27
2.6 参考文献 27
第3章 建模形式体系及其仿真器 28
3.1 绪论 28
3.2 离散时间模型及其仿真器 28
3.2.1 离散时间仿真 30
3.2.2 元胞自动机 31
3.2.3 元胞自动机仿真算法 33
3.2.4 元胞自动机仿真的离散事件方法 34
3.2.5 开关自动机/串行机 35
3.2.6 线性离散时间网络及其状态行为 36
3.3 微分方程模型及其仿真器 38
3.3.1 连续系统仿真 39
3.3.2 连续系统中的反馈 42
3.3.3 基本线性系统 43
3.3.4 非线性振荡器：有限周期和混沌行为 47
3.3.5 连续系统仿真语言与系统 49
3.4 离散事件模型及其仿真器 51
3.4.1 概述 51
3.4.2 离散事件元胞自动机 51
3.4.3 离散事件世界视图 54
3.5 总结 56
3.6 参考文献 57
第4章 离散事件系统规范介绍 59
4.1 简介 59
4.2 经典DEVS系统规范 59
4.2.1 DEVS实例 61
4.2.2 带端口的经典DEVS 67
4.2.3 经典DEVS耦合模型 68
4.3 并行DEVS系统规范 71
4.3.1 带缓冲器的处理器 72
4.3.2 并行DEVS耦合模型 73
4.4 层次化模型 74
4.5 DEVS的面向对象实现：入门 75
4.6 总结 77
4.7 参考文献 77
第5章 系统规范的层次结构 79
5.1 时基 79
5.2 段和轨道 80
5.2.1 分段连续段 82
5.2.2 分段定常段 82
5.2.3 事件段 83
5.2.4 序列 84
5.3 I/O观测构架 84
5.4 I/O关系观测 85
5.5 I/O功能观测 86
5.6 I/O系统 87
5.6.1 从系统结构到行为 88
5.6.2 定常系统 90
5.6.3 特殊情况：无输入和无记忆系统 92
5.7 迭代式系统规范 93
5.7.1 产生器段 94
5.7.2 产生器状态转移系统 96
5.8 多变量集合和结构化系统 99
5.9 多组件系统规范 100
5.10 系统规范网络（耦合系统） 102
5.10.1 耦合系统规范 102
5.10.2 结构化系统层的耦合系统规范 103
5.11 总结 105
5.12 参考文献 106
第二部分 建模形式体系与仿真算法 110
第6章 基本形式体系：DEVS、DTSS、DESS 110
6.1 基本系统规范形式体系 110
6.2 离散事件系统规范（DEVS） 111
6.2.1 经典DEVS 111
6.2.2 DEVS说明的结构 112
6.2.3 合理性：何时由DEVS说明的结构是一个真正的系统 114
6.3 并行DEVS 115
6.4 离散时间系统规范（DTSS） 116
6.5 微分方程系统规范（DESS） 117
6.6 小结 119
第7章 基本形式体系：耦合多组件系统 120
7.1 离散事件说明的网络形式体系 120
7.1.1 经典DEVS耦合模型 121
7.1.2 并行DEVS的耦合模型 123
7.2 多组件离散事件系统形式体系 126
7.2.1 事件调度模型 128
7.2.2 事件调度和活动扫描的组合仿真策略 129
7.2.3 进程交互模型 130
7.2.4 将非模块化多组件DEVS模型转化为模块化模型 131
7.2.5 在分布式仿真中的状态更新 132
7.3 离散时间说明的网络形式体系 132
7.4 多组件离散时间系统形式体系 135
7.5 微分方程描述的网络形式体系 136
7.6 多组件微分方程描述的系统形式体系 137
7.7 总结 139
7.8 参考文献 140
附录 141
第8章 基本形式体系仿真器 143
8.1 DEVS仿真器 144
8.1.1 基本DEVS仿真器 145
8.1.2 模块化DEVS网络仿真器 147
8.1.3 根协调器 151
8.2 DEVS总线 152
8.2.1 事件调度多组件DEVS仿真器 152
8.2.2 活动扫描和进程交互多组件DEVS仿真器 154
8.3 DTSS仿真器 156
8.3.1 原子DTSS仿真器 157
8.3.2 瞬时函数仿真器 159
8.3.3 非模块化多组件DTSS仿真器 159
8.3.4 耦合DTSS仿真器 160
8.3.5 根协调器 163
8.4 DESS仿真器 163
8.4.1 DESS因果仿真器 164
8.4.2 DESS非因果仿真器 165
8.5 总结 167
8.6 参考文献 167
第9章 多形式体系建模与仿真 168
9.1 特殊形式体系简介 168
9.1.1 DESS的次形式体系：系统动力学和Bond图 168
9.1.2 DEVS的次形式体系：Petri网和状态图 169
9.2 多形式体系建模 170
9.3 DEV＆DESS：组合离散事件和微分方程说明的系统 171
9.3.1 一个简单例子：装桶机的DEV＆DESS模型 173
9.3.2 由一个DEV＆DESS说明的系统 176
9.4 基于DEV＆DESS的多元建模 176
9.5 耦合DEV＆DESS：多形式体系模型的网络 179
9.5.1 基本形式体系包含于DEV＆DESS之中 179
9.5.2 耦合的DEV＆DESS形式体系 181
9.6 DEV＆DESS仿真器 183
9.6.1 DEV＆DESS的仿真器和协调器 184
9.6.2 集成不同建模形式体系 187
9.7 参考文献 189
附录A DEV＆DESS说明的系统 191
附录B 多形式体系说明的系统——DEV＆DESS网络的耦合封闭性 193
第10章 基于离散事件系统规范（DEVS）的扩展形式体系 195
10.1 随机系统：处理不确定性的传统方法 196
10.2 DSDEVS（动态结构DEVS） 197
10.2.1 DSDEVS的耦合封闭性 199
10.2.2 实例：自适应的处理结构 199
10.3 符号DEVS 202
10.3.1 符号DEVS的耦合模型 202
10.3.2 实例：基本结构的性能评价 203
10.4 模糊DEVS 207
10.4.1 基本的模糊DEVS形式体系 208
10.4.2 在DEVS中嵌入模糊DEVS 211
10.4.3 实例：锅炉系统的模糊DEVS模型 211
10.5 实时DEVS（RT-DEVS） 212
10.5.1 实时DEVS模型的形式化规范 213
10.5.2 RT-DEVS模型的运行 213
10.5.3 RT-DEVS的实例：电梯控制 214
10.5.4 实时仿真和RT-DEVS 217
10.6 总结 218
10.7 参考文献 218
第11章 并行和分布式离散事件仿真 220
11.1 并行离散事件仿真的问题特征 221
11.2 保守并行离散事件仿真 222
11.3 乐观并行离散事件仿真 230
11.3.1 时间弯曲DEVS仿真器 232
11.3.2 无风险的乐观DEVS仿真器 237
11.4 并行DEVS仿真器 240
11.5 总结 243
11.6 参考文献 244
第三部分 系统态射：抽象，表示，逼近 250
第12章 系统多态的层次 250
12.1 I/O构架的映射 251
12.2 I/O关系观测的态射 252
12.3 I/O功能态射 253
12.4 I/O系统态射 255
12.4.1 I/O系统态射推导IOFO和IORO映射 257
12.4.2 划分格和系统的简化版本 258
12.5 迭代说明的系统的系统态射 261
12.5.1 迭代规范态射包含I/O系统态射 262
12.5.2 迭代说明的系统态射的特殊化 262
12.6 结构化系统的态射 264
12.7 多组件系统态射 266
12.8 系统网络态射 269
12.9 同态和级联复合 272
12.10 可实现的I/O关系和功能的描述 274
12.11 总结 277
12.12 参考文献 277
第13章 抽象：构建模型族 279
13.1 范围/分辨率/交互乘积 279
13.1.1 复杂度 280
13.1.2 数目/分辨率的权衡：简化方法 281
13.1.3 目标和试验构架如何决定抽象可能性 283
13.2 模型的集成族 284
13.2.1 集成模型族示例：太空旅行 284
13.2.2 太空旅行基础模型 284
13.3 聚合：齐性/耦合无差别原则 287
13.3.1 匿名施加的耦合条件 289
13.3.2 构建基于身份清除聚合的集总模型 291
13.3.3 全对一耦合 294
13.3.4 聚合模型构建实例：太空旅游 295
13.3.5 通过状态和块加细构建聚合 297
13.3.6 时间比例尺关系 298
13.3.7 身份清除聚合的通用性/适用性 298
13.4 基于事件控制的抽象 299
13.4.1 基于边界的DEVS 300
13.4.2 DEVS抽象：太空旅行例子 301
13.5 参数态射 303
13.5.1 线性系统的参数态射 304
13.5.2 可集总例子：线性DTSS和参数态射 304
13.5.3 对参数和状态空间的约束：解聚 305
13.5.4 集成模型族中参数态射的运用 306
13.6 总结 307
13.7 参考文献 307
第14章 校核、验证、近似态射：与误差共存 310
14.1 校核 310
14.2 行为层次的验证 311
14.2.1 定量比较 313
14.2.2 定性比较 314
14.3 性能/有效性权衡（如速度/准确度） 314
14.4 近似态射与误差行为 317
14.4.1 近似态射与规范层次结构 317
14.4.2 近似同态与误差传播 318
14.4.3 实例：近似线性系统同态 321
14.5 耦合系统层的近似态射 323
14.6 结构层次的验证 325
14.6.1 校准、参数辨识、灵敏度 326
14.6.2 局部/全局、跨模型验证 326
14.7 参考文献 327
第15章 DEVS和类DEVS系统：普遍性和唯一性 328
15.1 经典DEVS与并行DEVS之间的关系：有一种还是两种DEVS 329
15.2 DEVS的普遍性和唯一性 330
15.2.1 具有DEVS接口的系统 330
15.2.2 类DEVS系统的行为 331
15.2.3 DEVS的普遍性 332
15.2.4 例子：类DEVS系统的实现 333
15.2.5 DEVS的唯一性 334
15.3 DTSS的DEVS表示 335
15.3.1 无输入Moore 335
15.3.2 多端口FNSS 336
15.3.3 有输入的Moore DTSS 337
15.3.4 Mealy DTSS 337
15.3.5 DTSS耦合模型的DEVS强仿真 337
15.4 DTSS网络的高效DEVS模拟 339
15.5 总结 340
15.6 参考文献 340
附录用DEVS同态地表示类DEVS系统 342
第16章 DEVS对系统的表示 345
16.1 DEVS总线回访 345
16.2 使用传统方法的DEVS表示 347
16.2.1 DESS积分器的DTSS仿真 349
16.2.2 采用DTSS方法的耦合系统仿真 350
16.2.3 具有任意小误差的耦合DESS离散化仿真 351
16.2.4 通过DTSS仿真的DESS的DEVS表示 352
16.3 量化：另一种表示DEVS的方法 353
16.3.1 量化系统 354
16.3.2 精确可量化的系统 354
16.3.3 量化积分器：DESS近似 356
16.3.4 具有量化组件的耦合系统 357
16.3.5 具有任意小误差的耦合系统的量化仿真 359
16.3.6 具有任意小误差的耦合DESS量化仿真 360
16.3.7 量化系统的DEVS表示 361
16.3.8 量化积分器的DEVS表示 362
16.3.9 耦合量化系统的DEVS仿真 363
16.3.10 基于量化的DESS的DEVS仿真 363
16.4 量化的模拟研究 364
16.4.1 一些指示性的仿真结果 365
16.4.2 量化DEVS与采用DESS的纯DTSS的比较 367
16.4.3 由二阶线性振荡器得到的领悟 369
16.5 进一步研究的猜想 370
16.6 总结 371
16.7 参考文献 372
16.8 问题 373
附录A 闭环DTSS仿真 375
附录B 一致可分段输入集合 377
附录C 采用DEVS方法的精确仿真 379
附录D 闭环量化模拟 380
第四部分 系统设计、建模与仿真环境 384
第17章 基于DEVS的设计方法 384
17.1 方法概述 384
17.2 DEVS定义语言 386
17.2.1 原子DEVS定义 387
17.2.2 耦合DEVS定义 389
17.2.3 实例：产生器-缓冲器-处理器模型 390
17.3 DEVS定义的执行 393
17.4 逻辑分析：模型校核 394
17.4.1 使用时序逻辑的断言规范 395
17.4.2 TL规范语言 399
17.5 使用语言验收检查的模型校核 400
17.6 性能评估 402
17.7 实现：DEVS模型执行 402
17.8 总结 403
17.9 参考文献 404
第18章 系统实体结构/模型库框架 405
18.1 基于系统实体结构的模型库管理 406
18.2 系统实体结构 407
18.3 系统实体结构/模型库（SES/MB）框架 409
18.4 实例：一个事务处理系统的设计 410
18.4.1 系统实体结构 410
18.4.2 模型库 411
18.4.3 剪枝和模型综合 412
18.4.4 性能评价 413
18.5 SES的自动剪枝 413
18.6 总结 414
18.7 参考文献 415
第19章 协作及未来 416
19.1 建模与仿真体系结构 416
19.2 协作是如何支持建模与仿真的 418
19.2.1 模型构建 418
19.2.2 模型复合 418
19.2.3 通过协作环境支持建模与仿真 419
19.3 总结 419
19.4 参考文献 420