先進(jìn)仿真技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程

前言

　　仿真科學(xué)與技術(shù)是利用系統(tǒng)模型、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、物理效應(yīng)設(shè)備等對(duì)實(shí)際或設(shè)想的系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)研究的一門綜合性、交叉性學(xué)科與技術(shù)。從林克飛行模擬器的誕生、工程應(yīng)用，到近50年來各類工程模擬器的不斷推出，以及分布交互仿真技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，使仿真科學(xué)與技術(shù)得到迅猛發(fā)展。當(dāng)前，新思維、新概念的驗(yàn)證，新產(chǎn)品、新裝備的設(shè)計(jì)開發(fā)，駕駛員、操作員、指揮員、危險(xiǎn)作業(yè)人員的訓(xùn)練，系統(tǒng)性能分析評(píng)價(jià)等，已越來越依賴于仿真技術(shù)，仿真技術(shù)的應(yīng)用已滲透到軍事、航空航天、能源、交通、管理、經(jīng)濟(jì)、氣象、工業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、文化娛樂等各個(gè)領(lǐng)域與行業(yè)?！敖Ｅc仿真技術(shù)和高性能計(jì)算技術(shù)相結(jié)合，正成為繼理論研究和實(shí)驗(yàn)研究之后第三種認(rèn)識(shí)和改造客觀世界的重要方法”。　　仿真對(duì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以及國家科技創(chuàng)新能力的提升，發(fā)揮著重要的作用。20世紀(jì)90年代，美國的一些科學(xué)家認(rèn)為仿真技術(shù)將成為科技戰(zhàn)略的關(guān)鍵性推動(dòng)力，在21項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)、7項(xiàng)重點(diǎn)計(jì)劃中，仿真技術(shù)都處于顯著位置?？梢姡抡婵茖W(xué)與技術(shù)可以有力地推動(dòng)許多科技領(lǐng)域的發(fā)展，從而有利于全面提高國家的科技實(shí)力?！　‰S著仿真科學(xué)與技術(shù)的快速發(fā)展對(duì)建模仿真人才的需求也日益增長，建模與仿真的高級(jí)人才已成為軍隊(duì)、政府、大型企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)的戰(zhàn)略人才，活躍在各行業(yè)重大問題的決策過程之中。國內(nèi)外很多高等院校開設(shè)了有關(guān)仿真科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的課程，部分院校制定了系統(tǒng)的碩士、博士培養(yǎng)計(jì)劃，培養(yǎng)該領(lǐng)域的高級(jí)專門人才。北京航空航天大學(xué)在仿真科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域理論課程建設(shè)、人才培養(yǎng)的過程中，多年來一直致力于實(shí)驗(yàn)課程的建設(shè)。2002年在國家“教育振興計(jì)劃”的支持下，利用先進(jìn)仿真技術(shù)航空科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、飛行控制實(shí)驗(yàn)室?guī)资陙淼目蒲小⒔虒W(xué)研究成果，開展了先進(jìn)仿真技術(shù)人才培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)／實(shí)踐基地的建設(shè)工作，開發(fā)了一系列具有通用性、綜合性、前瞻性的先進(jìn)仿真技術(shù)系列實(shí)驗(yàn)課程。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面，面向全校各專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)仿真技能，提供建模、驗(yàn)?zāi)?、仿真方法分析與實(shí)踐的工具、平臺(tái)，培養(yǎng)學(xué)生采用先進(jìn)仿真技術(shù)解決科學(xué)研究及工程實(shí)踐問題的能力，為培養(yǎng)創(chuàng)新型、高素質(zhì)人才提供支持?！　”窘滩氖窃诒本┖娇蘸教齑髮W(xué)先進(jìn)仿真技術(shù)教學(xué)中心、自動(dòng)控制系的教師根據(jù)多年科學(xué)研究、實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上編寫完成的。書中的先進(jìn)仿真技術(shù)系列實(shí)驗(yàn)面向不同的專業(yè)，不同專業(yè)的學(xué)生可以根據(jù)本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。先進(jìn)仿真技術(shù)系列實(shí)驗(yàn)采用層次化的設(shè)計(jì)理念，大部分實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有拓展實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在完成基本實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，可以完成拓展實(shí)驗(yàn)，也可以在實(shí)驗(yàn)室提供的實(shí)驗(yàn)設(shè)備平臺(tái)上，自主完成創(chuàng)新性項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)?！　⒓颖窘滩木帉懙慕處熯€有李秀芝、丁瑩、王衛(wèi)紅、劉麗、王江云、李妮、戴樹嶺等，同時(shí)王行仁教授、彭曉源研究員、馮勤研究員、賈榮珍研究員也為本教材的編寫付出了大量勞動(dòng)，提出了許多寶貴意見。在此向所有為本教材的編寫與出版給予關(guān)心、支持、幫助的同志表示誠摯的感謝?！　∮捎跁r(shí)間倉促，編者經(jīng)驗(yàn)有限，本教材的錯(cuò)誤和不妥之處在所難免。愿通過本教材的出版，與仿真領(lǐng)域的同行交流人才培養(yǎng)之道，同時(shí)亦衷心希望得到使用本教材的師生的批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

本書圍繞建模與仿真領(lǐng)域的基本建模方法和仿真技術(shù)，設(shè)計(jì)了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，力求較為系統(tǒng)地覆蓋一系列具有通用性、綜合性、前瞻性的先進(jìn)仿真技術(shù)，為讀者提供建模、驗(yàn)?zāi)?、仿真方法分析與實(shí)踐的工具、平臺(tái)，培養(yǎng)學(xué)生采用先進(jìn)仿真技術(shù)解決科學(xué)研究及工程實(shí)踐問題的能力。全書分為三大部分，主要內(nèi)容為：建模仿真方法與工具綜合實(shí)驗(yàn)、分布式仿真與飛行仿真技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)、虛擬儀器與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)。目標(biāo)是使學(xué)生掌握基本的建模仿真方法和常用建模仿真軟件工具的使用方法，掌握建立平臺(tái)級(jí)、網(wǎng)絡(luò)化、實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)的概念和實(shí)現(xiàn)方法、分布式建模、模型分布式儲(chǔ)存／管理技術(shù)、虛擬儀器設(shè)計(jì)與仿真方法。通過典型民居三維建模、飛機(jī)三維建模、三維虛擬聲音仿真實(shí)驗(yàn)，掌握虛擬世界中三維場景、聲音的建模與渲染技術(shù)，通過基于頭盔和數(shù)據(jù)手套的人機(jī)交互實(shí)驗(yàn)，掌握人與虛擬世界的交互手段，掌握虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的基本構(gòu)建方法。    本書適合電氣信類各專業(yè)的學(xué)生使用，也可供相關(guān)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

前言第一部分　建模仿真方法與工具　第1章　建模仿真實(shí)驗(yàn)  　引言  　實(shí)驗(yàn)一　直流電動(dòng)機(jī)建模及仿真實(shí)驗(yàn)  　實(shí)驗(yàn)二　直流電動(dòng)機(jī)一負(fù)載建模及仿真實(shí)驗(yàn)  　實(shí)驗(yàn)三考慮結(jié)構(gòu)剛度時(shí)的直流電動(dòng)機(jī)-負(fù)載建模及仿真實(shí)驗(yàn)　　實(shí)驗(yàn)四　位置伺服系統(tǒng)建模及仿真實(shí)驗(yàn)　第2章　  采用ADAMS和MATLAB建立機(jī)械裝置或機(jī)電裝置虛擬樣機(jī)  　引言  　實(shí)驗(yàn)一　機(jī)械夾緊機(jī)構(gòu)  　實(shí)驗(yàn)二　偏心連桿系統(tǒng)  　實(shí)驗(yàn)三　柔性體建?！〉?章　電路設(shè)計(jì)與仿真實(shí)驗(yàn)  　引言  　實(shí)驗(yàn)一　交通燈控制器設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)　　實(shí)驗(yàn)二　數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)　　實(shí)驗(yàn)三　頻率計(jì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)　　實(shí)驗(yàn)四　定時(shí)器設(shè)計(jì)及應(yīng)用　　實(shí)驗(yàn)五　基于仿真器的適配電路設(shè)計(jì)和下載演示第二部分  分布式仿真與飛行仿真技術(shù)　第4章　分布式仿真技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)　  引言  　實(shí)驗(yàn)一　基于Oracle／AD0的建模仿真實(shí)驗(yàn)　　實(shí)驗(yàn)二　基于MATLAB RTW／Engine的建模仿真實(shí)驗(yàn)　　實(shí)驗(yàn)三　基于HLA／RTl的建模仿真實(shí)驗(yàn)　第5章　飛行仿真技術(shù)實(shí)驗(yàn)  　引言　　實(shí)驗(yàn)一　仿真器飛行方式控制面板（MCP）設(shè)計(jì)與仿真　　實(shí)驗(yàn)二　飛行儀表面板設(shè)計(jì)　　實(shí)驗(yàn)三　面板之間的通信與控制實(shí)驗(yàn)　　實(shí)驗(yàn)四　虛擬控制面板與電路板之間的通信實(shí)驗(yàn)　　實(shí)驗(yàn)五　飛行器動(dòng)力學(xué)虛擬樣機(jī)建模仿真實(shí)驗(yàn)第三部分  虛擬儀器與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)　第6章　虛擬儀器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)　　引言……參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章 建模仿真實(shí)驗(yàn)　　引言　　先進(jìn)仿真技術(shù)公共教學(xué)系列實(shí)驗(yàn)是面向研究生的公共實(shí)驗(yàn)課程，建模仿真實(shí)驗(yàn)部分的重點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生利用仿真工具解決實(shí)際問題的能力?！　》抡媸且钥刂普?、計(jì)算技術(shù)、相似原理為基礎(chǔ)，借助于系統(tǒng)模型對(duì)真實(shí)的或設(shè)想的系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的一門綜合性實(shí)驗(yàn)技術(shù)。系統(tǒng)模型是系統(tǒng)某種特定性能的抽象形式，是進(jìn)行仿真的基礎(chǔ)。在控制系統(tǒng)研究、設(shè)計(jì)和仿真的過程中，首先要為被控對(duì)象建立數(shù)學(xué)模型。常用的建模方法有分析法、實(shí)驗(yàn)法和混合法三種。本章實(shí)驗(yàn)中所用的建模方法為分析法，即從已知的定理定律發(fā)進(jìn)行推導(dǎo)，應(yīng)用機(jī)理建模方法，建立一個(gè)能夠比較客觀反映實(shí)際系統(tǒng)特性的數(shù)學(xué)模型，作為系統(tǒng)研究和設(shè)計(jì)的對(duì)象?！　〗７抡鎸?shí)驗(yàn)包括四個(gè)項(xiàng)目，涵蓋了部件建模仿真、被控對(duì)象（即電動(dòng)機(jī)一負(fù)載）模型仿真、系統(tǒng)建模仿真等內(nèi)容，要求根據(jù)給出的部件或系統(tǒng)的工作原理、方塊圖等條件，建立模型并完成規(guī)定的實(shí)驗(yàn)題目?！　?shí)驗(yàn)一 流電動(dòng)機(jī)建模及仿真實(shí)驗(yàn)　　一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹　”緦?shí)驗(yàn)項(xiàng)目屬于部件級(jí)的建模仿真實(shí)驗(yàn)。根據(jù)直流電動(dòng)機(jī)的工作原理，建立模型，并求其頻率特性及時(shí)域響應(yīng)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模骸　×私庵绷麟妱?dòng)機(jī)的工作原理?！　×私庵绷麟妱?dòng)機(jī)的技術(shù)指標(biāo)?！　≌莆罩绷麟妱?dòng)機(jī)的建模及分析方法?！　W(xué)習(xí)計(jì)算直流電動(dòng)機(jī)頻率特性及時(shí)域響應(yīng)的方法?！　《?、先修課程和預(yù)習(xí)要求　　先修課程：　　自動(dòng)控制原理、自動(dòng)控制系統(tǒng)、控制系統(tǒng)仿真、MATLAB軟件應(yīng)用相關(guān)課程。　　預(yù)習(xí)要求：　　預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)過程及實(shí)驗(yàn)要求。　　三、實(shí)驗(yàn)原理說明　　原理框圖：　　盲流電動(dòng)機(jī)電樞回路的電路方程是。

圖書封面

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