計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)及CAD

內(nèi)容概要

　　《計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)及CAD》為普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，在著重介紹計(jì)算機(jī)仿真基本理論、方法和技術(shù)的基礎(chǔ)上。以多領(lǐng)域的仿真需求為牽引，深入淺出地論述計(jì)算機(jī)仿真應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程，旨在培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。主要內(nèi)容包括計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的基本概念，計(jì)算機(jī)仿真涉及的主要技術(shù)，仿真建模方法，連續(xù)系統(tǒng)和離散事件系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真，仿真與建模的校核、驗(yàn)證和驗(yàn)收，以及先進(jìn)仿真技術(shù)；同時(shí)講述了連續(xù)系統(tǒng)、離散事件系統(tǒng)、協(xié)同仿真、模型庫(kù)和運(yùn)輸調(diào)度仿真系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工具以及應(yīng)用實(shí)例?！队?jì)算機(jī)仿真技術(shù)及CAD》可作為高等學(xué)校本、專(zhuān)科學(xué)生計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)課程教材或?qū)W習(xí)參考書(shū)，其豐富的開(kāi)發(fā)實(shí)例可作為研究生和工程技術(shù)人員開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)仿真應(yīng)用系統(tǒng)的參考資料。

書(shū)籍目錄

第1章 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)概述1.1 計(jì)算機(jī)仿真的概念1.1.1 系統(tǒng)、模型和仿真1.1.2 計(jì)算機(jī)仿真的特點(diǎn)1.1.3 計(jì)算機(jī)仿真的過(guò)程與步驟1.2 計(jì)算機(jī)仿真的分類(lèi)1.3 計(jì)算機(jī)仿真涉及的主要技術(shù)1.3.1 計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)1.3.2 計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)1.3.3 仿真數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)1.3.4 仿真模型庫(kù)技術(shù)1.3.5 數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)1.3.6 可視化技術(shù)1.4 計(jì)算機(jī)仿真的應(yīng)用1.4.1 在系統(tǒng)分析中的應(yīng)用1.4.2 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用1.4.3 作為系統(tǒng)觀測(cè)器1.4.4 作為系統(tǒng)預(yù)測(cè)器1.4.5 作為系統(tǒng)訓(xùn)練器1.5 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)1.5.1 仿真技術(shù)的新進(jìn)展1.5.2 仿真技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)練習(xí)題第2章 數(shù)學(xué)建模方法2.1 系統(tǒng)建模的基本要求2.2 數(shù)學(xué)模型的分類(lèi)2.3 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的作用2.4 系統(tǒng)模型的可信性2.5 系統(tǒng)建模的途徑與應(yīng)用2.5.1 機(jī)理建模方法2.5.2 經(jīng)驗(yàn)建模方法2.5.3 數(shù)據(jù)建模方法2.5.4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模2.6 常用的數(shù)學(xué)模型2.6.1 線性連續(xù)系統(tǒng)常用的數(shù)學(xué)模型2.6.2 線性離散時(shí)間系統(tǒng)常用的數(shù)學(xué)模型2.6.3 線性離散時(shí)間系統(tǒng)模型轉(zhuǎn)換2.7 連續(xù)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的實(shí)例練習(xí)題第3章 連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)值仿真算法3.1 微分方程數(shù)值解的基本思想3.1.1 微分方程的離散化3.1.2 微分方程的遞推化3.2 連續(xù)系統(tǒng)數(shù)值積分法的基本原理3.3 單步數(shù)值積分法3.3.1 歐拉法3.3.2 改進(jìn)歐拉法3.3.3 數(shù)值積分法的幾個(gè)基本概念3.3.4 龍格一庫(kù)塔(RK積分)法3.4 線性多步法3.4.1 線性多步法公式的泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)法導(dǎo)出3.4.2 線性多步法公式的數(shù)值積分法導(dǎo)出3.5 數(shù)值積分法穩(wěn)定性分析3.5.1 數(shù)值解法穩(wěn)定性的含義3.5.2 數(shù)值解法穩(wěn)定性的分析3.5.3 數(shù)值算法中的“病態(tài)問(wèn)題”3.6 數(shù)值積分法的選擇與計(jì)算步距的確定3.6.1 數(shù)值積分方法的選擇因素3.6.2 積分步長(zhǎng)的確定3.6.3 計(jì)算機(jī)仿真主流程3.7 數(shù)值積分法的MATLAB函數(shù)3.8 離散相似法3.8.1 離散相似法基本原理3.8.2 離散相似法的步驟練習(xí)題第4章 離散事件系統(tǒng)的建模與仿真4.1 離散事件系統(tǒng)仿真概述4.1.1 離散事件系統(tǒng)仿真的基本要素4.1.2 離散事件系統(tǒng)仿真原理4.1.3 離散事件系統(tǒng)仿真的一般步驟4.2 離散事件系統(tǒng)的建模方法4.2.1 實(shí)體流程法4.2.2 Petri網(wǎng)法4.3 離散事件系統(tǒng)的仿真方法4.3.1 事件調(diào)度法的原理4.3.2 事件調(diào)度法的仿真策略4.3.3 事件例程舉例4.3.4 隊(duì)列系統(tǒng)的仿真4.4 隨機(jī)數(shù)與隨機(jī)變量4.4.1 隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生4.4.2 隨機(jī)變量的產(chǎn)生4.5 輸人數(shù)據(jù)分析4.5.1 分布類(lèi)型的辨識(shí)4.5.2 分布參數(shù)估計(jì)4.6 仿真的輸出分析4.6.1 終態(tài)仿真與穩(wěn)態(tài)仿真4.6.2 終態(tài)系統(tǒng)的輸出分析4.6.3 穩(wěn)態(tài)仿真的輸出分析4.7 離散事件系統(tǒng)仿真舉例練習(xí)題第5章 建模與仿真的VV&A5.1 引言5.2 建模與仿真的VV&A5.2.1 VV&A的概念5.2.2 VV&A的基本原則5.2.3 VV&A的工作過(guò)程5.2.4 模型文檔5.3 模型校核方法5.4 仿真模型驗(yàn)證的主要技術(shù)方法5.4.1 可用于模型驗(yàn)證的軟件驗(yàn)證方法5.4.2 模型驗(yàn)證的常用方法介紹5.5 仿真可信度5.5.1 仿真可信度的概念5.5.2 模型／數(shù)據(jù)對(duì)仿真可信度的影響5.5.3 仿真算法對(duì)仿真可信度的影響5.5.4 仿真可信度與VV&A的關(guān)系第6章 先進(jìn)仿真技術(shù)6.1 分布式仿真6.1.1 分布式仿真的概念6.1.2 分布式仿真協(xié)議6.1.3 分布式仿真的發(fā)展及相關(guān)技術(shù)6.2 協(xié)同仿真6.2.1 協(xié)同思想的由來(lái)6.2.2 協(xié)同仿真的概念6.2.3 協(xié)同仿真的應(yīng)用和開(kāi)發(fā)6.3 虛擬現(xiàn)實(shí)6.3.1 虛擬現(xiàn)實(shí)的概念6.3.2 虛擬現(xiàn)實(shí)的基本特征6.3.3 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的構(gòu)成與分類(lèi)6.3.4 虛擬現(xiàn)實(shí)的建模技術(shù)6.3.5 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究基礎(chǔ)6.3.6 虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展6.3.7 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用6.3.8 可視化工具VTK6.4 半實(shí)物仿真與dSPACE實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)6.4.1 dSPACE的開(kāi)發(fā)流程6.4.2 dSPACE系統(tǒng)特點(diǎn)6.4.3 dSPACE軟件環(huán)境介紹6.5 MATLAB實(shí)時(shí)仿真工具6.5.1 Real－TimeWorkshop仿真原理與功能6.5.2 Simulink環(huán)境下的實(shí)時(shí)仿真與實(shí)時(shí)控制練習(xí)題第7章 MATLAB與連續(xù)系統(tǒng)仿真7.1 MATLAB語(yǔ)言簡(jiǎn)介7.1.1 MEX文件7.1.2 MA7.文件7.1.3 編譯器簡(jiǎn)介7.2 Simulink功能介紹7.2.1 Simulink常用模塊組介紹7.2.2 Simulink常用模塊集介紹7.3 Simulink模型的建立7.4 Simulink中的基本操作7.5 Simulink系統(tǒng)仿真環(huán)境的設(shè)置7.6 S函數(shù)模塊及其應(yīng)用7.6.1 S函數(shù)概述7.6.2 用MATLAB語(yǔ)言編寫(xiě)S函數(shù)的方法7.6.3 用C語(yǔ)言編寫(xiě)S函數(shù)的方法7.6.4 S函數(shù)的有關(guān)概念7.6.5 S函數(shù)舉例7.7 系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例7.8 VC與MATLAB混合編程7.8.1 MATLAB與VC混合編程的實(shí)現(xiàn)方法7.8.2 振動(dòng)控制工具箱函數(shù)在VC中的調(diào)用練習(xí)題第8章 離散系統(tǒng)仿真CAD及應(yīng)用8.1 離散事件系統(tǒng)仿真語(yǔ)言8.2 GPSS及GPSS／H離散仿真工具與應(yīng)用8.2.1 GPSS仿真語(yǔ)言概述8.2.2 GPSS的語(yǔ)言元素8.2.3 GPSS的基本模塊及其定義語(yǔ)句8.2.4 GPSS／H的標(biāo)準(zhǔn)輸出報(bào)告8.2.5 GPSS／H應(yīng)用示例——自選商場(chǎng)購(gòu)物模型8.2.6 GPSS應(yīng)用示例——家電修理部模型8.3 ProModel軟件與應(yīng)用8.3.1 ProModel軟件簡(jiǎn)介8.3.2 ProModel的基本仿真元素8.3.3 ProModel建模仿真的步驟8.3.4 ProModd軟件的安裝8.3.5 ProModel模塊8.3.6 ProModel軟件的基本操作8.3.7 ProModel基本建模元素的創(chuàng)建8.4 ProModel仿真應(yīng)用實(shí)例8.4.1 ATM系統(tǒng)8.4.2 理發(fā)店仿真實(shí)例8.4.3 家具廠仿真實(shí)例8.4.4 堵塞問(wèn)題仿真8.5 ProModel的輸出模塊練習(xí)題第9章 機(jī)械系統(tǒng)協(xié)同仿真CAD及應(yīng)用9.1 仿真軟件環(huán)境與接口實(shí)現(xiàn)9.1.1 仿真環(huán)境簡(jiǎn)介9.1.2 接口實(shí)現(xiàn)9.1.3 利用ADAMS和MATLAB進(jìn)行聯(lián)合仿真9.2 天線系統(tǒng)的協(xié)同仿真9.2.1 仿真要求9.2.2 主要步驟及仿真結(jié)果9.3 仿生腿設(shè)計(jì)中的協(xié)同仿真9.3.1 構(gòu)造ADAMS機(jī)械系統(tǒng)樣機(jī)模型9.3.2 控制系統(tǒng)建模9.3.3 協(xié)同仿真分析9.4 協(xié)同仿真中的注意事項(xiàng)練習(xí)題第10章 冷連軋仿真模型庫(kù)系統(tǒng)10.1 冷連軋系統(tǒng)概述10.2 冷連軋仿真模型庫(kù)需求分析10.3 冷連軋仿真模型庫(kù)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)10.3.1 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)10.3.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)10.4 冷連軋仿真模型庫(kù)系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)10.4.1 面向?qū)ο蟮能浖哟位K化體系結(jié)構(gòu)10.4.2 運(yùn)用可重用技術(shù)的動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)10.5 冷連軋仿真模型庫(kù)系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)10.5.1 仿真系統(tǒng)硬件組成10.5.2 仿真平臺(tái)10.5.3 領(lǐng)域模型庫(kù)的開(kāi)發(fā)10.6 冷連軋仿真模型庫(kù)系統(tǒng)應(yīng)用評(píng)價(jià)第11章 鐵水運(yùn)輸調(diào)度智能仿真系統(tǒng)11.1 鐵水運(yùn)輸調(diào)度系統(tǒng)概述11.2 仿真需求分析11.3 研究?jī)?nèi)容及實(shí)施方案11.3.1 研究?jī)?nèi)容11.3.2 實(shí)施方案11.4 仿真系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)11.4.1 仿真系統(tǒng)的組成及框架結(jié)構(gòu)11.4.2 仿真系統(tǒng)的Petri網(wǎng)建模11.4.3 仿真系統(tǒng)的調(diào)度機(jī)制11.4.4 仿真系統(tǒng)的功能模塊設(shè)計(jì)11.4.5 仿真系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11.4.6 運(yùn)行環(huán)境和開(kāi)發(fā)工具11.4.7 人工干預(yù)過(guò)程的實(shí)現(xiàn)……參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：作為一個(gè)通用概念，系統(tǒng)在現(xiàn)代科學(xué)研究和工程實(shí)踐中扮演著重要的角色，不同領(lǐng)域的事物都可以用系統(tǒng)來(lái)概括，不同學(xué)科的問(wèn)題都可以用系統(tǒng)的框架來(lái)解決。但一個(gè)系統(tǒng)究竟是由什么構(gòu)成的，這取決于觀測(cè)者的觀點(diǎn)。例如，一個(gè)系統(tǒng)可以是由一些電子部件組成的放大器，或者是一個(gè)可能包括該放大器在內(nèi)的控制回路。系統(tǒng)一般應(yīng)具有以下重要性質(zhì)：整體性、相關(guān)性、有序性、動(dòng)態(tài)性和目的性。系統(tǒng)的整體性指系統(tǒng)作為一個(gè)整體，各部分是統(tǒng)一不可分割的。就好像人體，它由頭、軀干、四肢等多個(gè)部分組成，如果把這些部分拆開(kāi)，就不能構(gòu)成完整的人體。至于人們熟悉的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其基本組成部分，如控制對(duì)象、測(cè)量元件、控制器等，同樣缺一不可。整體性是系統(tǒng)的第一特性。系統(tǒng)的相關(guān)性是指系統(tǒng)內(nèi)部各部分之間存在一定規(guī)律的相互依存關(guān)系，它們之間的特定關(guān)系形成了具有特定性能的系統(tǒng)。有時(shí)系統(tǒng)各要素之間的關(guān)系并不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，而是紛繁復(fù)雜的非線性關(guān)系。也正是由于這種非線性關(guān)系，才構(gòu)成了五彩繽紛的現(xiàn)實(shí)世界。相關(guān)性是系統(tǒng)的第二特性，也是目前系統(tǒng)研究的主要問(wèn)題。系統(tǒng)還具有有序性和動(dòng)態(tài)性。比如，生命是一種高度有序的結(jié)構(gòu)，它所具有的復(fù)雜功能組織與現(xiàn)代化大工業(yè)生產(chǎn)線非常相似，是一種結(jié)構(gòu)上的有序性，這一點(diǎn)對(duì)任何系統(tǒng)都是適用的。如果一個(gè)非平衡系統(tǒng)需要經(jīng)過(guò)狀態(tài)A和B才能到達(dá)C，那么對(duì)狀態(tài)C的解釋就必定暗含著對(duì)狀態(tài)A和B的了解，這便是系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性。系統(tǒng)還應(yīng)具有目的性。一個(gè)自然存在的系統(tǒng)，或人工設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，都有其固有的目的。系統(tǒng)的目的性表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是系統(tǒng)要完成特定的基本功能；二是系統(tǒng)完成基本功能的過(guò)程是最優(yōu)的。盡管世界上的系統(tǒng)千差萬(wàn)別，但都可以用系統(tǒng)的“三要素”來(lái)描述，即實(shí)體、屬性和活動(dòng)；實(shí)體描述了組成系統(tǒng)的具體要素（對(duì)象）。例如，自主機(jī)器人系統(tǒng)是由驅(qū)動(dòng)、決策和傳感器等幾部分實(shí)體組成的。速度控制部分可看成是一個(gè)子系統(tǒng)，它是由調(diào)速裝置、直流電動(dòng)機(jī)、光電碼盤(pán)、指令控制器等實(shí)體組成的一個(gè)有機(jī)整體。

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