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第一章　概论1

1.1　系统与模型1

1.1.1 系统1

目录1

1.1.2　模型5

1.2　系统仿真11

1.2.1 定义11

1.2.2 系统仿真的作用12

1.3　系统仿真的分类14

1.3.1　根据计算机分类14

1.3.2　根据仿真时钟与实际时钟的比例关系分类15

1.3.3根据仿真系统的结构和实现手段不同分类15

1.3.4　根据虚实结合的程序分类16

1.4.1　仿真的工作流程17

1.4　系统仿真的工作流程和基本概念框架17

1.4.2　现代仿真的基本框架18

1.5　仿真算法和仿真软件20

1.5.1　仿真算法20

1.5.2　仿真软件21

1.6　系统仿真技术研究和应用的趋势22

1.6.1 系统仿真理论方法的发展22

1.6.2　系统仿真技术应用的发展27

习题30

第二章　系统的数学模型31

2.1　系统数学模型及一般表达形式31

2.2　连续时间系统的数学模型35

2.2.1 常用的数学模型35

2.2.2　实现问题38

2.2.3 系统状态初始值设置44

2.3　离散时间系统的数学模型45

2.3.1 常用的数学模型45

2.3.2　连续系统数学模型的离散化46

2.3.3　计算机控制系统的数学模型54

习题56

第三章　连续系统的数学仿真59

3.1　数值积分法59

3.1.1　几种常用的积分法60

3.1.2 变步长法65

3.1.3　算法误差和稳定性问题68

3.1.4　算法的比较和选择72

3.1.5　病态系统的仿真方法72

3.2.1 离散相似法的原理及应用75

3.2　离散相似法75

3.2.2 离散相似模型的精度和校正问题78

3.2.3 面向结构图的离散相似法80

3.3　间断非线性系统的数学仿真算法85

3.3.1　平均值法86

3.3.2　条件函数求零算法88

3.3.3　间断点估计法92

3.4　分布参数系统仿真算法93

3.4.1 差分解法93

3.4.2　线上求解法97

3.5　建模与仿真工具SIMULINK99

3.5.1 SIMULINK概述99

3.5.2　用SIMULINK建立仿真模型99

3.5.3 SIMULINK的高级仿真技术111

习题114

4.1　离散事件系统与模型116

第四章　离散事件系统仿真116

4.1.1　描述离散事件系统的基本要素117

4.1.2 离散事件系统模型118

4.2　随机数和随机变量的产生120

4.2.1　随机数的产生121

4.2.2　连续随机变量的产生123

4.2.3 离散随机变量的产生126

4.3　离散事件系统的仿真模型和仿真策略128

4.3.1 离散事件系统仿真模型129

4.3.2 离散事件系统仿真策略133

4.4　排队系统仿真134

4.4.1　排队系统的组成135

4.4.2　到达模式135

4.4.4　排队规则136

4.4.3　服务机构136

4.4.5　排队模型的分类和系统的主要统计性能137

4.4.6　单服务台排队系统仿真138

4.5　随机库存仿真141

4.5.1　库存系统简介141

4.5.2　确定性库存系统142

4.5.3　随机库存系统143

4.5.4　库存系统的仿真145

4.6　决策系统仿真147

4.6.1 决策系统的组成与分类147

4.6.2　决策系统的特点147

4.6.3　决策系统仿真建模的研究内容147

4.6.4　决策者决策的数学模型框架149

4.6.5 多人决策模型框架150

4.6.6　决策建模方法的应用实例151

4.7.1 Petri网图155

4.7 Petri模型155

4.7.2　事件逻辑关系的网图158

4.7.3　Petri网仿真159

4.8　离散事件系统的形式化161

4.9　离散事件系统仿真语言164

4.10　计算机网络仿真应用实例167

4.10.1 网络仿真的基本概念167

4.10.2　网络数学建模分析169

4.10.3 网络仿真的实现169

习题174

第五章　面向对象的仿真176

5.1 面向对象的技术176

5.1.1 面向对象的基本概念和特征176

5.1.2　面向对象的分析182

5.1.3　面向对象的设计186

5.1.4　面向对象的程序设计188

5.2　面向对象的仿真190

5.2.1 面向对象的仿真的优点190

5.2.2　面向对象方法在仿真中的应用192

5.3　面向对象仿真的设计语言和软件193

5.3.1 面向对象仿真的设计语言194

5.3.2 UML统一建模语言和Rational Rose软件197

5.4　面向对象的系统仿真应用举例204

5.4.1 面向对象的离散事件系统仿真应用204

5.4.2　面向对象的复杂系统——鱼雷武器系统仿真应用207

习题222

第六章　分布交互仿真223

6.1 引言223

6.2　DIS系统的设计原则与关键技术224

6.2.1　设计原则225

6.2.2　关键技术226

6.3 DIS系统体系结构227

6.3.1 DIS中的仿真节点227

6.3.2　网络接口单元228

6.3.3 DIS系统组成229

6.4 DIS标准231

6.4.1　标准分类232

6.4.2 PDU的类型、结构组成和格式设计233

6.4.3　通信层及应用层的标准化234

6.4.4　通信体系结构标准236

6.5 DIS时空一致性237

6.5.1 形成时空不一致的原因237

6.5.2　保证时空一致性的途径238

6.6 DR技术241

6.6.1 DR技术的基本思路242

6.6.2 DR模型和算法242

6.6.3 DR技术的实现方法244

6.7 计算机生成兵力245

6.7.1 计算机生成兵力简介245

6.7.2 CGF研究的特点和主要关键技术245

6.7.3 CGF系统举例246

6.8　DIS系统管理技术247

6.8.1　DIS系统管理247

6.8.2　分布式数据库技术249

6.9　高层体系结构技术251

6.9.1 高层体系结构产生的背景251

6.9.2　基于HLA的软件设计与开发252

6.9.3　DIS/HLA对比分析262

6.10　仿真应用实例263

6.10.1 DIS应用实例263

6.10.2 HLA仿真应用实例270

习题278

第七章　可视化、多媒体、虚拟现实技术279

7.1　概述279

7.1.1　科学计算可视化及可视化仿真279

7.1.2　多媒体仿真283

7.1.3　虚拟现实技术及其系统组成287

7.2　多媒体图形仿真技术290

7.2.1 OpenGL引言291

7.2.2　OpenGL的基本操作过程292

7.2.3　OpenGL的图形变换和图像处理293

7.2.4　基于OpenGL的三维图形建模方法研究295

7.3　武器系统多媒体仿真技术应用301

7.3.1　基于OpenGL的鱼雷三维建模技术302

7.3.2　基于3DSMAX的三维物体建模技术309

7.3.3　基于MultiGen Creator的多边形建模技术312

7.3.4　仿真演示系统的总体结构框架及多媒体功能的实现316

7.3.5　提高场景渲染速度的几种方法320

7.3.6　仿真过程中的多媒体人机交互技术323

7.4　虚拟现实技术的应用324

7.4.1　虚拟现实技术的主要研究内容324

7.4.2　分布式虚拟现实327

7.4.3　虚拟现实技术的应用328

7.4.4　典型应用——虚拟战场环境333

习题338

8.1.1 问题的提出339

8.1.2　定义339

第八章　建模与仿真的校核、验证与确认技术339

8.1　概述339

8.1.3 国内外相关研究状况340

8.2 VV A一般性过程及原则340

8.2.1 VV A一般性过程340

8.2.2 VV A的基本原则343

8.2.3 VV A的组织及文档化345

8.3 VV A技术与方法347

8.3.1　校核与验证技术347

8.3.2　确认方法354

8.4　鱼雷控制半实物仿真系统的VV A355

8.4.1 VV A过程355

8.4.2　校核与验证分析356

8.4.3　仿真系统的确认358

8.5.1　基于DIS标准的分布交互仿真系统VV A过程360

8.5　分布交互仿真系统的VV A360

8.5.2　基于HLA标准的分布交互仿真系统VV A过程362

8.5.3 VV A辅助工具364

习题365

第九章　制导控制系统的仿真366

9.1　鱼雷制导控制系统仿真的基本概念366

9.1.1 鱼雷制导系统和控制系统366

9.1.2　鱼雷制导控制系统设计分析方法367

9.1.3　鱼雷制导控制系统仿真试验内容369

9.2　鱼雷制导控制系统的数学仿真370

9.2.1 鱼雷制导控制系统的数学模型370

9.2.2　鱼雷制导控制系统的仿真模型374

9.2.3　鱼雷控制系统的数学仿真377

9.2.4　鱼雷制导控制系统的全弹道仿真382

9.3　鱼雷制导控制系统的半实物仿真384

9.3.1 鱼雷制导控制半实物仿真系统的组成385

9.3.2　三轴转台和水下转台386

9.3.3　水压仿真器391

9.3.4　舵负载力矩仿真器392

9.3.5 目标／环境仿真器396

9.3.6　仿真计算机398

9.3.7　接口装置400

9.3.8　试验控制台403

9.3.9　专用仿真软件403

9.3.10　控制系统半实物仿真应用的实例405

9.4　鱼雷武器系统仿真技术的发展411

9.4.1　战术运用仿真411

9.4.2　指挥控制系统仿真412

9.5.1　射频辐射式目标仿真413

9.5　导弹制导控制系统仿真413

9.5.2　红外目标与环境仿真416

9.5.3　电视测角制导仿真417

9.5.4　激光制导仿真418

9.5.5　光学成像仿真420

9.6　系统仿真结果统计分析423

9.6.1　蒙特卡罗法423

9.6.2　CADET法425

习题432

附录　实验433

实验1　面向方程的数值积分方法仿真433

实验2　利用SIMULINK进行制导弹道仿真434

实验3　利用蒙特卡罗法进行统计仿真435

实验4 OpenGL三维图形制作436

实验5　基于局域网的分布交互仿真436

参考文献439