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第1章 绪论1

1.1系统、模型、仿真的基本概念1

1.2系统建模与仿真的发展历史3

1.3系统建模与仿真的发展趋势5

1.4系统建模与仿真的应用7

1.4.1系统建模与仿真技术在军事领域中的应用7

1.4.2系统建模与仿真技术在工业领域中的应用8

1.4.3系统建模与仿真技术在教育与训练中的应用8

1.4.4系统建模与仿真技术在其他领域中的应用9

1.5关于复杂系统建模与仿真的几点补充10

参考文献12

第2章 常用系统建模方法13

2.1系统模型的概述13

2.1.1系统模型的分类14

2.1.2建模方法的分类及建模原则15

2.1.3建模步骤的划分15

2.2建模的逻辑思维方法19

2.2.1抽象19

2.2.2归纳21

2.2.3演绎22

2.2.4类比24

2.2.5移植25

2.3图解建模法26

2.3.1图的概念26

2.3.2城市公共交通网络模型27

2.3.3网络模型的有向图结构28

2.3.4权值的设定30

2.4层次分析法33

2.4.1层次分析法的基本原理33

2.4.2层次分析法的计算方法36

2.4.3层次分析法的实例38

2.5概率统计法40

2.5.1时间序列预测模型41

2.5.2聚类分析在群决策问题中的运用44

参考文献53

第3章 连续系统建模与仿真方法54

3.1连续系统模型的概述54

3.2微分方程建模方法56

3.2.1新产品销售模型57

3.2.2新产品销售在其仿制品冲击下的建模与仿真61

3.3分布参数系统建模方法71

3.3.1分布参数系统模型研究的必要性71

3.3.2分布参数系统的数学描述72

3.3.3分布参数系统模型的特点73

3.3.4一个典型的分布参数系统例子73

3.4频域建模方法75

3.4.1替换法75

3.4.2根匹配法80

3.5连续系统数值仿真方法81

3.5.1数值积分法81

3.5.2数值积分法的稳定性分析90

3.5.3分布参数系统仿真算法91

参考文献97

第4章 离散事件系统建模方法99

4.1离散事件系统模型99

4.1.1离散事件系统的基本要素100

4.1.2离散事件仿真模型的部件与结构102

4.2 Petri网建模104

4.2.1 Petri网的基本概念104

4.2.2条件/事件系统108

4.2.3库所/变迁网110

4.3活动循环图法和实体流图法114

4.3.1活动循环图法114

4.3.2具有逻辑实体和到达活动的ACD120

4.3.3实体流图法122

4.4排队系统127

4.4.1排队系统的基本概述127

4.4.2单服务员排队服务系统的仿真方法128

4.4.3快餐店排队问题131

4.5库存模型134

4.5.1库存系统的基本概念135

4.5.2确定型库存系统135

4.5.3随机型库存系统138

4.5.4库存系统的仿真方法142

参考文献142

第5章 离散事件系统仿真方法144

5.1离散事件系统仿真基本策略144

5.1.1事件调度法144

5.1.2活动扫描法147

5.1.3进程交互法150

5.2仿真时钟推进机制154

5.3消息驱动的仿真机制161

5.4混合系统仿真策略167

5.4.1混合系统的一般模型168

5.4.2混合系统的仿真算法170

5.5蒙特卡罗仿真方法172

5.5.1蒙特卡罗法概述172

5.5.2股票价格的蒙特卡罗仿真174

5.5.3蒙特卡罗法在系统可靠性仿真中的应用176

参考文献180

第6章 随机模型的确定181

6.1随机模型概述181

6.2已知分布类型估计分布参数184

6.2.1分布参数的类型185

6.2.2分布参数估计187

6.3假定分布类型197

6.3.1归纳统计量法197

6.3.2直方图法199

6.3.3概率图法201

6.4经验分布202

参考文献203

第7章 随机变量的实现204

7.1随机变量实现的概述204

7.2随机数发生器设计206

7.2.1线性同余法206

7.2.2混合同余法209

7.2.3乘同余法209

7.2.4取小数法210

7.2.5其他随机数发生器的设计方法211

7.3随机数发生器测试212

7.4随机变量实现的原理216

7.4.1逆变法217

7.4.2组合法220

7.4.3取舍法222

7.4.4卷积法225

7.5常用分布类型随机变量的实现226

7.5.1常用连续分布类型随机变量的实现226

7.5.2常用离散分布类型随机变量的实现230

参考文献232

第8章 高层建模与仿真方法233

8.1面向对象的建模与仿真233

8.1.1面向对象方法概述233

8.1.2面向对象的概念和技术236

8.1.3面向对象的离散事件系统的建模与仿真243

8.1.4面向对象的连续系统的建模与仿真247

8.2统一建模语言UML254

8.2.1 UML的起源254

8.2.2 UML语义255

8.2.3 UML的图形表示257

8.2.4 UML的特点265

8.3基于Agent建模方法266

8.3.1 Agent的基本概念和原理266

8.3.2基于Agent的建模方法270

8.4多分辨率建模技术276

8.4.1概述及多分辨率建模的发展历史276

8.4.2多分辨率建模的基本概念277

8.4.3研究多分辨率建模的必要性278

8.4.4目前的研究方法的介绍279

8.4.5模型间的一致性问题284

8.4.6高层体系结构下多分辨率建模的实现问题285

8.5三维建模与视景仿真286

8.5.1概述286

8.5.2三维可视化建模287

8.5.3视景仿真291

参考文献292

第9章 建模与仿真的校核、验证及确认294

9.1建模与仿真VV&A概述294

9.1.1 VV&A的基本概念294

9.1.2 VV&A的一般原则296

9.1.3 VV&A作用于M&S生命周期298

9.2校核与验证的技术与方法分类300

9.3随机模型拟合优良度常用检验方法304

9.3.1x2检验304

9.3.2柯尔莫哥洛夫-斯米尔诺夫检验305

9.4仿真系统输出统计分析308

9.4.1置信区间法308

9.4.2谱分析法310

9.5贝叶斯方法312

参考文献314

第10章 分布式交互仿真316

10.1分布式交互仿真的起源、发展与意义316

10.1.1分布式交互仿真的起源及发展历程316

10.1.2分布式交互仿真的意义与应用317

10.2 DIS318

10.2.1 DIS系统的设计原则319

10.2.2 DIS系统的关键技术320

10.2.3 DIS系统体系结构321

10.2.4现有DIS标准简介324

10.3高层体系结构329

10.3.1高层体系结构的起源329

10.3.2 HLA的组成331

10.3.3 HLA规则332

10.3.4对象模型模板335

10.3.5 RTI接口规范分析351

参考文献359

第11章 常用建模与仿真工具简介360

11.1 MATLAB简介360

11.1.1矩阵生成和运算361

11.1.2复杂矩阵运算362

11.1.3程序控制流与函数M-文件363

11.1.4图形输出功能365

11.1.5高级数值计算366

11.1.6 Simulink368

11.2 Swarm——multi-Agent的仿真平台373

11.2.1 Swarm与复杂适应系统简介373

11.2.2 Swarm的逻辑结构374

11.2.3 Swarm仿真系统结构378

11.3 HLA仿真开发平台381

11.3.1 LabWorks介绍381

11.3.2 pRTI介绍389

11.3.3其他HLA开发平台392

11.4三维建模与仿真平台——Creator pro和Vega Prime392

11.4.1 Creator pro392

11.4.2 Vega Prime399

参考文献408

第12章 建模与仿真实例汇编409

12.1密闭空间内的气体泄漏扩散仿真409

12.1.1密闭空间内的气体泄漏后的自由扩散过程仿真409

12.1.2密闭空间内的气体泄漏后的对流扩散仿真414

12.1.3密闭空间打开通风口时气体对流扩散仿真416

12.2调节作用下投资策略的模型419

12.2.1项目价值路径的模拟420

12.2.2期权定价公式421

12.2.3数值求解期权价值423

12.2.4调节作用参数对期权价值的影响分析424

12.3三峡船闸运行二维可视化仿真425

12.4肿瘤细胞生长模型及仿真434

12.4.1含有抑制物质的肿瘤生长模型434

12.4.2含有肿瘤血管生长因子的数学模型439

12.5钙离子扩散仿真441

12.5.1钙振荡的意义442

12.5.2钙的调控机制442

12.5.3钙振荡形成机制的几种学说443

12.5.4三磷酸肌醇影响钙释放的数学模型446

12.6白水河滑坡演化过程可视化450

12.6.1案例背景简介及数据450

12.6.2地形建模452

12.6.3视景仿真458

参考文献462