仿真系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

前言

系統(tǒng)仿真是以相似原理、系統(tǒng)技術(shù)、信息技術(shù)及應(yīng)用領(lǐng)域有關(guān)專業(yè)技術(shù)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)和各種模擬器以及專用物理效應(yīng)設(shè)備為工具，利用系統(tǒng)模型對(duì)真實(shí)的或假想的系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)研究的一門多學(xué)科的綜合技術(shù)。本書系統(tǒng)地分析介紹了現(xiàn)代仿真系統(tǒng)技術(shù)及相關(guān)典型系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用?，F(xiàn)代仿真系統(tǒng)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，如攻防對(duì)抗系統(tǒng)的多武器平臺(tái)的作戰(zhàn)仿真、基于虛擬樣機(jī)的設(shè)計(jì)和虛擬制造、飛行器模擬等，除了軍事、工業(yè)應(yīng)用外，還在管理、生物、農(nóng)業(yè)、環(huán)境等人類社會(huì)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域不斷拓展其應(yīng)用空間。本書的主要目的不是將所有涉及的仿真學(xué)科詳盡地介紹給讀者，而是以仿真系統(tǒng)典型設(shè)計(jì)應(yīng)用為主線索，將有關(guān)的理論基礎(chǔ)、軟件工具與技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)綜合為一較完整的仿真系統(tǒng)框架體系，同時(shí)提供一些仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析技術(shù)實(shí)例，這是編者在參閱國(guó)內(nèi)外大量文獻(xiàn)和長(zhǎng)期教學(xué)科研實(shí)踐獲得的成果與經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。本書分為四篇11章，首先介紹了MATLAB仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論與方法，然后從飛行模擬理論、飛行系統(tǒng)仿真、飛行操縱與運(yùn)動(dòng)模擬、視景與音響系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)系統(tǒng)等幾個(gè)方面，全面分析了飛行模擬器系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù)。在第三篇中還重點(diǎn)闡述了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的語(yǔ)言環(huán)境與設(shè)計(jì)技術(shù)，最后給出了具體的工程實(shí)例。本書的第1章、第4章、第11章由張毅編寫，第5章、第6章由王士星編寫，第2章、第3章由楊秀霞編寫，第9章、第10章由方偉編寫，劉曉娣編寫第7章，第8章由曹文靜編寫并對(duì)書稿進(jìn)行了校對(duì)。感謝海軍航空工程學(xué)院的馬登武教授對(duì)書稿做了認(rèn)真的審查和推敲，并提出了許多寶貴的意見和建議。

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)地介紹了系統(tǒng)仿真所需要的基本工具、方法與理論，并且給出了大量的工程實(shí)例?！　”緯譃樗钠?1章，首先介紹了MATLAB仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論與方法，然后從飛行模擬理論、飛行系統(tǒng)仿真、飛行操縱與運(yùn)動(dòng)模擬、視景與音響系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)系統(tǒng)等幾個(gè)方面，全面分析了飛行模擬器系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù)。在第三篇中重點(diǎn)闡述了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的語(yǔ)言環(huán)境與設(shè)計(jì)技術(shù)。最后給出了具體的工程實(shí)例?！　”緯鴥?nèi)容豐富、論述簡(jiǎn)潔、密切聯(lián)系實(shí)際，并提供了大量不同層次的示例與實(shí)例，可作為高等院校的教科書，以及相關(guān)的技術(shù)人員和科研工作者的參考書。

書籍目錄

第1章　緒論 　1.1　仿真系統(tǒng)的組成、分類及作用 　1.2　仿真算法和仿真軟件 　1.3　飛行仿真技術(shù) 　1.4　虛擬現(xiàn)實(shí)與仿真技術(shù) 　1.5　全書的基本結(jié)構(gòu)和內(nèi)容 　1.6　小結(jié) 　1.7　習(xí)題 第一篇　MATLAB仿真系統(tǒng) 　第2章　MATLAB語(yǔ)言程序設(shè)計(jì) 　　2.1　MATLAB的工作環(huán)境 　　2.2　MATLAB的語(yǔ)言體系 　　2.3　MATLAB數(shù)值運(yùn)算 　　2.4　MATLAB的符號(hào)運(yùn)算 　　2.5　MATLAB的圖形圖像系統(tǒng) 　　2.6　小結(jié) 　　2.7　習(xí)題 　第3章　Slmulink建模與仿真 　　3.1　Slmulink數(shù)學(xué)建模與仿真 　　3.2　半實(shí)物仿真與實(shí)時(shí)控制 　　3.3　小結(jié) 　　3.4　習(xí)題 第二篇　飛行系統(tǒng)仿真 　第4章　飛行模擬系統(tǒng)基礎(chǔ) 　　4.1　數(shù)學(xué)模型 　　4.2　飛行系統(tǒng)仿真模型 　　4.3　小結(jié) 　　4.4　習(xí)題 　第5章　飛行模擬系統(tǒng)仿真 　　5.1　飛控模擬分系統(tǒng) 　　5.2　飛行模擬分系統(tǒng) 　　5.3　導(dǎo)航模擬系統(tǒng) 　　5.4　飛行管理系統(tǒng)仿真 　　5.5　小結(jié) 　　5.6　習(xí)題 　第6章　飛行操縱系統(tǒng)與運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng) 　　6.1　飛行操縱系統(tǒng) 　　6.2　運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng) 　　6.3　小結(jié) 　　6.4　習(xí)題 　第7章　音響與視景系統(tǒng) 　　7.1　音響系統(tǒng) 　　7.2　視景系統(tǒng) 　　7.3　小結(jié) 　　7.4　習(xí)題 　第8章　計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng) 　　8.1　計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 　　8.2　控制臺(tái)系統(tǒng) 　　8.3　計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)仿真過程若干問題研究 　　8.4　小結(jié) 　　8.5　習(xí)題 第三篇　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 　第9章　虛擬現(xiàn)實(shí)開發(fā)環(huán)境 　　9.1　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述 　　9.2　建模軟件介紹 　　9.3　Map Info仿真軟件及其應(yīng)用 　　9.4　GL Studio仿真軟件及其應(yīng)用 　　9.5　Vega Prime仿真軟件及其應(yīng)用 　　9.6　OpenGVS仿真軟件 　　9.7　小結(jié) 　　9.8　習(xí)題 　第10章　基于虛擬現(xiàn)實(shí)的系統(tǒng)開發(fā)技術(shù) 　　10.1　三維視景開發(fā)框架 　　10.2　基于Vega Prime海浪特效模擬 　　10.3　小結(jié) 　　10.4　習(xí)題 第四篇　仿真實(shí)例 　第11章　系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)實(shí)例 　　11.1　彈目交會(huì)可視化仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 　　11.2　飛行器實(shí)時(shí)半實(shí)物仿真系統(tǒng) 　　11.3　飛行控制與慣性導(dǎo)航仿真訓(xùn)練系統(tǒng) 　　11.4　小結(jié) 　　11.5　習(xí)題 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：系統(tǒng)仿真技術(shù)是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的實(shí)用技術(shù)之一，它是建立在控制理論、相似理論、信息處理技術(shù)和計(jì)算技術(shù)基礎(chǔ)之上，以計(jì)算機(jī)和其他專用物理效應(yīng)設(shè)備為工具，利用系統(tǒng)模型對(duì)真實(shí)或假想的系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)研究的一門綜合性技術(shù)。它利用物理或數(shù)學(xué)方法來建立模型，類比模擬現(xiàn)實(shí)過程或者建立假想系統(tǒng)，以尋求過程的規(guī)律，研究系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，從而達(dá)到認(rèn)識(shí)和改造實(shí)際系統(tǒng)的目的。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是指以計(jì)算機(jī)為主要工具，運(yùn)行真實(shí)系統(tǒng)或預(yù)研系統(tǒng)的仿真模型，通過對(duì)計(jì)算機(jī)輸出信息的分析與研究，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和演化規(guī)律的綜合評(píng)估與預(yù)測(cè)。它是分析評(píng)價(jià)現(xiàn)有系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)或設(shè)計(jì)優(yōu)化未來系統(tǒng)性能與功能的一種技術(shù)手段，在工程設(shè)計(jì)、航空航天、交通運(yùn)輸、經(jīng)濟(jì)管理、生態(tài)環(huán)境、通信網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)集成等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。仿真技術(shù)從20世紀(jì)30年代起步以來，歷經(jīng)了機(jī)械物理仿真階段、電子物理仿真階段和全數(shù)字化仿真階段，應(yīng)用范圍也從最初的飛行訓(xùn)練器擴(kuò)大到20世紀(jì)90年代的多武器平臺(tái)在作戰(zhàn)環(huán)境下的體系對(duì)抗仿真。當(dāng)前，仿真技術(shù)的應(yīng)用在廣度、深度和規(guī)模上都得到了很大的發(fā)展，已經(jīng)滲透到工業(yè)、生物、環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等多個(gè)領(lǐng)域。由于仿真技術(shù)固有的特性，國(guó)外仿真技術(shù)的發(fā)展已形成體系，尤其是在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用，仿真技術(shù)的作用越來越顯著。目前，美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)等國(guó)以仿真技術(shù)為核心，用高速計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已將各種試驗(yàn)系統(tǒng)及有關(guān)研制機(jī)構(gòu)聯(lián)結(jié)起來形成一個(gè)完整的試驗(yàn)體系，即分布式仿真試驗(yàn)系統(tǒng)。在國(guó)外，仿真技術(shù)現(xiàn)已成為武器系統(tǒng)研制、評(píng)估的重要手段，而且已成為武器系統(tǒng)戰(zhàn)前演練、培訓(xùn)作戰(zhàn)人員并為作戰(zhàn)決策者提供依據(jù)的手段。美國(guó)人正在著手進(jìn)行“依靠仿真試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)零次飛行試驗(yàn)評(píng)估武器系統(tǒng)”的設(shè)想，更體現(xiàn)了仿真技術(shù)的優(yōu)越性，也體現(xiàn)了未來仿真技術(shù)的發(fā)展方向。在民用方面，以美國(guó)為代表的西方國(guó)家已開始形成仿真產(chǎn)業(yè)，仿真與CAD的結(jié)合、虛擬制造等，效益越來越大。簡(jiǎn)言之，仿真（Simulation）是建立相應(yīng)物理系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型在計(jì)算機(jī)上解算的過程。數(shù)學(xué)模型是仿真的基礎(chǔ)，只有建立正確的數(shù)學(xué)模型和數(shù)據(jù)，才能得到正確的仿真結(jié)果，仿真才有意義和價(jià)值。

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