系统仿真导论

概述 1
0.1 系统、模型与仿真1
0.1.1系统1
0.1.2 模型1
0.1.3 仿真3

0.2 系统仿真的类型4
0.3 系统仿真的一般步骤6
0.4 仿真技术的应用7
0.4.1 仿真技术在系统设计中的应用7
0.4.2 仿真技术在系统分析中的应用8
0.4.3 仿真在教育与训练中的应用8
0.4.4 仿真在产品开发及制造过程中的应用9
0.4.5 仿真技术在CIMS中的应用11

第一篇 连续系统仿真篇
第1章 连续系统仿真概论15
1.1 连续系统模型描述15
1.1.1 连续时间模型15
1.1.2 离散时间模型16
1.1.3 连续－离散混合模型18

1.2 模型结构变换20
1.2.1 外部模型到内部模型的变换20
1.2.2 面向结构图的模型变换23
1.2.3 系统状态初始值变换28
习题30
参考文献31

第2章 经典的连续系统仿真建模方法学32
2.1 离散化原理及要求32
2.2 龙格－库塔法34
2.2.1 龙格－库塔法基本原理34
2.2.2 龙格－库塔法的误差估计及步长控制38
2.2.3 实时龙格－库塔法41
2.2.4 面向方程的龙格－库塔法仿真举例43

2.3 线性多步法47
2.3.1 线性多步法基本原理47
2.3.2 线性多步法误差分析51
2.4 稳定性分析53
习题55
参考文献55

第3章 时域离散相似法56
3.1 时域离散相似法基本原理56
3.1.1 基本方法56
3.1.2 状态转移矩阵的计算59

3.2 增广矩阵法63
3.3 面向结构图的非线性系统仿真65
习题71
参考文献72

第4章 频域仿真建模方法学73
4.1 替换法73
4.2 根匹配法78
4.3 频域离散相似法80
4.3.1 频域离散相似法基本原理80
4.3.2 信号重构器的频谱特性分析81
4.3.3 可调整积分法85
习题87
参考文献88

第5章 采样控制系统仿真89
5.1 采样控制系统的基本结构89
5.2 采样周期与仿真步距90
5.3 不同采样周期差分模型的转换93
5.4 纯延迟环节的仿真模型94
5.5 采样控制系统仿真举例95
习题97
参考文献98*

第6章 病态系统仿真99
6.1 病态系统的定义99
6.2 线性病态系统仿真100
6.3 非线性病态系统仿真102
6.3.1 吉尔法102
6.3.2 半隐式龙格\|库塔法114
6.3.3 多帧速算法115
习题118
参考文献118[KH*2D］*

第7章 间断特性的仿真建模119
7.1 间断特性仿真的特点119
7.2 条件函数零点搜索法120
7.3 平均值法122
7.4 间断点估计法125
习题127
参考文献127*

第8章 偏微分方程仿真建模方法学128
8.1 概述128
8.2 差分法原理129
8.3 差分格式的相容性、稳定性及收敛性131
8.4 扩散方程的菱形法及跳点法135
8.5 对流方程的耗散中心差公式137
8.6 椭圆方程的差分法138
8.7 线上求解法140
习题142
参考文献143

第9章 并行仿真技术144
9.1 概述144
9.2 并行处理原理及并行仿真算法147
9.3 面向微分方程的并行仿真150
9.4 分布交互式仿真154
习题158
参考文献158

第二篇 离散事件系统仿真篇
第10章 离散实践系统仿真基础161
10.1 基本概念161
10.2 仿真钟的推进163
10.3 单服务台排队系统仿真165
10.3.1 排队系统的基本概念165
10.3.2 单服务台排队系统仿真举例167

10.4 库存系统的仿真170
10.4.1 库存系统的基本概念171
10.4.2 确定性库存系统171
10.4.3 随机库存系统173
10.4.4 随机库存系统仿真举例174
10.5 离散事件系统仿真研究的一般步骤177
习题178
参考文献178

第11章 随机变量模型的确定179
11.1 引言179
11.2 随机变量模型的确定179
11.2.1 分布参数的确定179
11.2.2 分布类型的假设183
11.2.3 实验分布190

11.3 拟合优良度检验191
11.3.1 χ2检验191
11.3.2 柯尔莫哥洛夫－斯米尔洛夫检验(K－S检验)193
习题195
参考文献195

第12章 随机变量的产生196
12.1 概述196
12.2 随机数发生器196
12.3 随机数发生器的测试199
12.4 随机变量产生的原理202
12.4.1 反变换法202
12.4.2 组合法204
12.4.3 卷积法205
12.4.4 舍选法206

12.5 典型随机变量的产生208
12.5.1 连续随机变量的产生208
12.5.2 离散随机变量的产生212
习题215
参考文献215

第13章 离散事件系统仿真建模方法及仿真策略216
13.1 概述216
13.2 Petri网建模方法216
13.3 离散事件系统的仿真策略219
13.3.1 事件调度法220
13.3.2 活动扫描法221
13.3.3 进程交互法223
13.3.4 三阶段法224
13.3.5 四种仿真策略的比较227

13.4 离散事件系统仿真语言229
13.4.1 概述229
13.4.2 GPSS229
13.4.3 SLAM/SIMAN仿真语言231
13.4.4 SIMSCRIPT II.5232
习题232
参考文献233

第14章 离散事件系统仿真输出数据分析234
14.1 概述234
14.2 终止型仿真及稳态型仿真234
14.3 终止型仿真输出数据的分析235
14.3.1 固定样本长度法235
14.3.2 序贯程序法237

14.4 稳态型仿真输出数据的分析238
14.4.1 批均值法238
14.4.2 稳态型序贯法239
14.4.3 重新产生法242
14.4.4 重复删除法244

14.5 系统性能比较248
14.5.1 两系统性能比较248
14.5.2 多系统性能比较249
14.6 仿真结果分析应用举例251
习题254
参考文献255

第三篇 现代仿真技术篇
第15章 虚拟现实技术259
15.1 虚拟现实技术的特征及系统的基本构成259
15.2 虚拟现实技术的发展概况262
15.3 位置跟踪通道264
15.4 视觉通道267
15.5 听觉通道271
15.6 触觉/力反馈274
15.6.1 人体触觉系统274
15.6.2 触觉/力反馈技术276

15.7 虚拟场景的生成279
15.7.1 虚拟场景静态模型的建立279
15.7.2 虚拟场景动态模型的建立281
15.8 本章小结282

参考文献 283
附录1 实验指示书285
实验1 面向方程的数值积分法仿真285
实验2 面向结构图的离散相似法仿真287
实验3 随机数产生及均匀性与独立性测试288
实验4 仿真输出数据分析289

附录2 仿真实验源程序290
程序1 面向方程的数值积分法仿真程序(CSS01.C)290
程序2 面向结构图的离散相似法仿真程序(CSS02.C)296
程序3 伪随机发生器测试程序(DEDS01.C)305
程序4 批均值法仿真程序(DEDS02.C)308