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基础篇1

第一章 概论1

1．1 定义1

1．2 仿真分类1

1．3 实时仿真系统的基本组成及原理3

1．4 仿真系统的特点3

1．5 国内外发展概况4

第二章 仿真建模方法与VV A6

2．1 概述6

2．1．1 仿真的三要素及三项基本活动6

2．1．2 仿真建模的基本要求与模型型谱6

2．2．1 线性连续系统的数学模型7

2．2 系统的数学模型描述7

2．2．2 非线性连续系统的数学模型11

2．2．3 线性离散系统的数学模型13

2．2．4 非线性离散系统的数学模型16

2．3 仿真模型的建立方法16

2．3．1 机理建模方法16

2．3．2 辨识建模方法17

2．3．3 模糊建模方法23

2．3．4 神经网络建模方法26

2．3．5 模糊神经网络建模方法27

2．4 仿真模型的校核、验证与验收（VV A）29

2．4．1 仿真模型VV A的发展概况29

2．4．2 仿真模型VV A的有关概念30

2．4．3 仿真模型VV A的意义31

2．4．4 仿真模型VV A的基本原则32

2．4．5 仿真模型VV A的主要工作33

2．4．6 仿真模型V V的主要技术方法36

参考文献40

第三章 仿真算法42

3．1 数字仿真的基本算法42

3．1．1 数字仿真过程42

3．1．2 数字仿真中的基本算法44

3．2 刚性系统与微分代数系统的数字仿真算法65

3．2．1 刚性系统及基本的刚性算法65

3．2．2 组合算法70

3．2．3 仿真模型中的间断处理74

3．2．4 微分代数系统的数值仿真算法77

3．3 分布参数系统数值仿真算法80

3．3．1分布参数系统80

3．3．2 差分方法81

3．3．3 线方法84

3．3．4 其他方法84

参考文献85

第四章 仿真计算机87

4．1 模拟计算机仿真87

4．1．1 模拟计算机87

4．1．2 用模拟计算机求解连续动力学系统88

4．2 混合仿真简介93

4．2．1 概述93

4．2．2 混合计算机基本结构94

4．2．3 混合计算机系统中的数字计算机95

4．2．4 混合计算机系统中的模拟计算机96

4．2．5 混合计算机系统的中间界面97

4．2．6 混合计算机系统中的程序生成系统97

4．3 实时仿真数字机99

4．3．1 概述99

4．3．2 AD100介绍103

4．3．3 ADI SIM系统介绍106

4．3．4 同构型多处理机MAXION108

4．3．5 通用计算机实时仿真111

4．3．6 分布交互式仿真（DIS）113

参考文献115

5．1 仿真软件概述117

第五章 仿真软件117

5．2 数字仿真语言119

5．2．1 数字仿真语言的特点119

5．2．2 连续系统仿真语言121

5．2．3 离散系统仿真语言124

5．2．4 混合系统仿真语言124

5．2．5 图形技术在仿真语言中的应用126

5．2．6 多媒体技术在仿真语言中的应用127

5．3 一体化建模仿真环境128

5．3．1 概况128

5．3．2 典型一体化仿真系统TESS130

5．3．3 典型一体化建模/仿真环境TMSE131

5．3．4 需要进一步研究的问题133

5．4．1 概况134

5．4 分布交互仿真软件134

5．4．2 DIS支撑软件技术与产品135

5．4．3 HLA支撑软件技术137

5．5 并发分布交互仿真工程141

5．5．1 并发分布交互仿真工程（CDISE）的概念141

5．5．2 并发分布交互仿真工程中的关键技术及其实现策略143

5．5．3 并发分布交互仿真工程支撑环境（CDISESE）145

5．6 嵌入式仿真软件146

5．6．1 FCS的特点147

5．6．2 系统模型描述147

5．6．3 FCS结构148

5．7．1 概况149

5．7．2 建模专家系统149

5．7 智能化仿真软件149

5．7．3 仿真专家系统150

5．7．4 输出结果分析专家系统151

5．7．5 定性仿真152

5．7．6 智能化仿真环境152

5．7．7 基于代理（Agent-Based）的仿真154

5．8 面向对象（O-O）的仿真软件155

5．8．1 概况155

5．8．2 O-O建模方法学156

5．8．3 OO仿真软件的组成框架（framework）156

5．8．4 一个面向对象的复合建模与仿真框架OOPM157

5．8．5 面向对象连续系统建模/仿真支撑环境ICSLII++158

5．8．6 OO仿真软件的进一步发展160

5．9．2 VR系统的组成161

5．9．1 VR系统的类型161

5．9 虚拟现实技术161

5．9．3 VR系统的软硬件支持162

5．9．4 分布式虚拟现实（DVR）163

5．9．5 VR的研究与应用164

5．10 定性仿真165

5．11 仿真软件的测试与评估比较166

5．12 发展中的仿真软件169

参考文献170

应用篇177

第六章 仿真在航空工业中的应用177

6．1 概述177

6．2．1 刚性飞机的一般运动方程179

6．2 飞机飞行动力学仿真179

6．2．2 飞行动力学仿真模型的组成及功能183

6．2．3 飞行仿真软件的模块化结构185

6．2．4 气动数据预处理186

6．3 半实物仿真187

6．3．1 概况187

6．3．2 半实物仿真计算机系统189

6．3．3 角运动仿真器190

6．3．4 目标仿真器（目标环境仿真系统）191

6．3．5 负载仿真器195

6．3．6 半实物仿真各设备对仿真精度的影响197

6．4 人在回路仿真系统—飞行模拟器197

6．4．1 飞行模拟器自动飞行实时仿真系统197

6．4．2 飞行模拟器运动系统199

6．4．3 飞行模拟器操纵负荷系统202

6．4．4 飞行模拟器音响系统204

6．4．5 视景系统205

6．4．6 计算机系统210

6．4．7 教员控制台215

参考文献219

第七章 仿真技术在导弹与航天器研制中的应用220

7．1 概述220

7．1．1 导弹和航天器控制系统220

7．1．2 导弹和航天器制导控制系统仿真223

7．2 导弹和航天器仿真支撑技术224

7．2．1 制导控制设备物理环境仿真技术225

7．2．2 计算机仿真技术229

7．2．3 信息变换和接口技术232

7．2．4 虚拟现实技术233

7．3 运载火箭控制系统仿真试验233

7．3．1 概况233

7．3．2 系统构成实例234

7．3．3 实现技术234

7．4 卫星控制系统仿真试验238

7．4．1 概况238

7．4．2 系统构成实例240

7．4．3 实现技术242

7．5 地空导弹制导控制系统仿真试验244

7．5．1 概况244

7．5．2 系统构成实例246

7．5．3 实现技术248

7．6 发展展望254

7．6．1 技术发展254

7．6．2 应用发展255

参考文献256

第八章 仿真技术在过程工业中的应用257

8．1 仿真技术在化学工业中的应用257

8．1．1 仿真辅助训练257

8．1．2 仿真辅助设计269

8．1．3 仿真辅助生产270

8．1．4 仿真辅助研究271

8．2 仿真技术在火电中的应用272

8．2．1 中国火电仿真机的发展过程及在世界上的地位272

8．2．2 全范围火电培训仿真系统的结构及特点278

8．2．3 对电站培训仿真机的基本要求及评价282

8．2．4 火电机组仿真自动建模技术286

8．3 仿真技术在核能工业中的应用295

8．3．1 概况295

8．3．2 全范围核电站操纵员培训模拟机主要特点298

8．3．3 堆芯核裂变动态实时仿真模型301

8．3．4 反应堆冷却剂系统热工水力动态实时仿真模型307

8．3．5 在RCS和蒸汽发生器以外的放射性分布323

8．3．6 安全壳内热工水力过程仿真模型简介324

参考文献330

8．4 仿真技术在煤炭工业中的应用330

8．4．1 采煤工艺系统简介330

8．4．2 矿井采运系统的仿真331

8．4．3 露天煤矿调度系统的仿真340

8．4．4 矿井火灾的仿真349

8．4．5 经营管理系统的仿真356

参考文献366

第九章 仿真技术在交通中的应用368

9．1 仿真技术在铁路运输中的应用368

9．1．1 列车驾驶仿真器发展概况368

9．1．2 列车驾驶仿真器的作用368

9．1．3 列车驾驶仿真器的原理结构371

9．1．4 列车驾驶仿真器的数学模型373

9．1．5 列车驾驶仿真器开发与发展趋势375

9．2 计算机动态图形仿真技术在港口生产调度方案优化中的应用377

9．2．1 港口生产组织过程的一般方法377

9．2．3 系统主要功能模型实现的研究380

9．2．2 港口生产调度计算机动态图形仿真系统的功能380

9．2．4 集装箱码头生产调度方案优化仿真系统387

第十章 展望392

10．1 仿真建模水平不断提高392

10．2 仿真手段不断革新394

10．2．1 仿真硬件的进展394

10．2．2 仿真软件的进展395

10．2．3 人工智能技术在仿真中广泛应用395

10．2．4 实物仿真向虚拟现实过渡396

10．3 仿真应用不断扩展396

10．3．1 政府与企业重视仿真技术396

10．3．2 仿真技术的工程应用不断深入396

10．3．3 仿真技术应用进展集锦397