计算机仿真技术与应用.docx

计算机仿真技术与应用2007-6-29 11:37:37内容简介????系统仿真是利用计算机对各种复杂系统进行分析、设计的有力工具、其应用和影响已遍及众多的科学研究、工程领域和非工程领域。本书对系统仿真理论、技术以及仿真方法学、软件和应用作了详细的讲述。主要内容有：系统仿真的基本概念、系统数学模型及其相互转换、数值积分法在系统仿真中的应用、面向微分方程的仿真程序设计、面向结构图的数字仿真法、快速数字仿真法、控制系统参数优化及仿真、SimuLink建模和仿真、现代仿真技术和仿真应用技术等。本书可以作为高等理工院校自动化、自动控制理论、电子、系统工程、兵器等各学科的本科生和研究生的教材，也可供从事系统控制、系统仿真的科研人员和工程师参考。??前? 言????系统仿真技术是建立在系统科学、系统辨识、控制理论、计算方法和计算机技术等学科上的一门综合性很强的技术科学。它以计算机和专用实验设备为工具，以物理系统的数学模型为基础，通过进行数值计算方法，对已经存在的或商不存在的系统进行分析、研究和设计。目前计算机仿真技术不但是科学研究的有力工具，也是分析、综合各类工程系统或非工程系统的一种研究方法和有力的手段。????本教材的前身是作者在1990年为西北工业大学工业自动化和控制理论等专业编写的《控制系统计算机仿真》讲义，并在1993年再次修改。为了使计算机仿真技术能更好地为系统分析、研究、设计服务，作者在1998年对讲义又作了全面修改，并补充许多新内容，编写成《计算机仿真技术与应用》一书，由西北工业大学出版社出版。该讲义和书不但一直作为西北工业大学自动化专业的教材，也得到国内其他院校的选用。作者还将其用作为航空集团公司和船舶集团公司所属的部分研究所和工厂的工程师教材。????这次我们在西北工业大学教务处和化学工业出版社的大力支持下，对原书作了较大的修改。考虑到Matlab和Simulink在目前科学计算和仿真中的应用日益普及，我们在本书的许多部分都增加了相应的篇幅，例如：2.1.3、2.3.3、2.4.3、3.1.4、3.4.4和6.7节，并特别增加了第七章SimuLink建模和仿真。近二十年来，由于计算机技术、网络技术和其它相关技术的发展，大大推动了计算机技术的发展。在这次出版过程中，我们将原教材的7-6节面向对象仿真技术、7-8节灵境仿真技术、8-3节模型的确认与验证，这三部分重新编写，并形成第八章现代仿真技术。因此这本教材更加适合目前的教学大纲要求。????全书共分九章。第一章绪论,概括地从横向和纵向两个方面介绍了系统仿真的基本概念、内容、应用和发展。第二章系统数学模型及其相互转换，介绍了系统仿真所使用的各类数学模型的表示以及相互间的转换。第三章数值积分法在系统仿真中的应用，主要介绍了在计算机仿真技术主要使用的微分方程数值解法，包括在系统仿真中常用的数值积分法、刚性系统的特点及算法、实时仿真算法、分布参数系统的数字仿真和面向微分方程的仿真程序设计。第四章面向结构图的数字仿真法是本书的重点，讲解了结构图离散相似法仿真、非线性环节的数字仿真和连续系统的结构图仿真及程序。第五章快速数字仿真法，介绍了几种在满足工程精度条件下提高线性连续系统仿真速度的方法，并讲解了计算机计算机控制系统的仿真技术。仿真技术和优化理论是紧密联系的，它们的结合是计算机辅助分析和计算机辅助设计的基础，在第六章控制系统参数优化及仿真，我们向读者介绍了参数优化与函数优化、单变量寻优技术、多变量寻优技术、寻优过程对限制条件的处理、函数寻优和Matlab优化工具箱。Matlan和Simulink是目前科学研究学者和工程技术人员使用最多的软件，因此在第七章我们向读者简单介绍了SimuLink建模和仿真，包括Simulink的概述和基本操作、Simulink的基本模块、建模方法、子系统和子系统的封装、回调和S函数等内容。第八章现代仿真技术力图反映现代仿真技术的必威体育精装版进展，其内容包括：面向对象仿真技术、分布交互仿真技术、虚拟现实技术、建模与仿真的VVA技术等。第九章讨论了仿真应用技术，涉及到仿真语言及其发展、一体化仿真技术、人工智能与仿真技术、数学模型和建模方法学。在本章最后还向读者介绍了仿真实验的计划指定和实施。????计算机仿真是一门涉及面较广的学科，就仿真所使用的设备来看，可分为全数字计算机仿真、物理仿真和半物理仿真等。本书仅介绍数字计算机仿真技术。就仿真使用的对象模型而言，又有连续系统仿真、离散事件系统仿真和复合系统仿真。本书主要讲述连续系统的计算机仿真理论和技术。但考虑到离散事件系统仿真的发展和重要性，本书在第一章里向读者简单介绍了离散事件系统仿真方法。????本教材的第一、二、三、四、六、七、九章由吴旭光编写，第二、四、五章和习题由王新民编写，第八章由杨惠珍编写和全书的校对