基本信息
計算機仿真技術（第二版）
所屬類別
教材 >> 本科 >> 本科電氣
作者：吳旭光、楊惠珍、王新民 編著
出版日期：2008年9月 書號：978-7-122-03415-1
開本：16 裝幀：平 版次：2版1次 頁數：288頁
內容簡介
本書對系統仿真理論、技術以及仿真方法學、仿真軟體和套用作了詳細的講述。主要內容有：系統仿真的基本概念、系統數學模型及其相互轉換、數值積分法在系統仿真中的套用、面向微分方程的仿真程式設計、面向結構圖的數字仿真法、快速數字仿真法、控制系統參數最佳化及仿真、SimuLink建模和仿真、現代仿真技術、快速控制原型、硬體在迴路仿真和仿真套用技術等。
本書可以作為高等院校自動化、電氣工程及其自動化、電子信息工程、機械設計製造及其自動化及相關專業的本科生和研究生的教材，也可供從事系統控制、系統仿真的科研人員和工程師參考。
目錄
第1章 緒論 1
1.1 系統仿真的基本概念 1
1.2 連續系統仿真技術 3
1.3 離散事件系統仿真技術 6
1.3.1 離散事件系統的數學模型 7
1.3.2 離散事件系統的仿真方法 9
1.3.3 離散事件系統仿真語言 10
1.4 仿真技術的套用 12
1.4.1 系統仿真技術在系統分析、
綜合方面的套用 12
1.4.2 系統仿真技術在仿真器
方面的套用 13
1.4.3 系統仿真技術在技術諮詢和預測
方面的套用 13
1.5 仿真技術的現狀與發展 14
1.5.1 仿真計算機的現狀及發展 14
1.5.2 計算機軟體的現狀及發展 14
1.5.3 仿真器的現狀與開發 15
本章小結 15
習題 15
第2章 系統數學模型及其相互轉換 16
2.1 系統的數學模型 16
2.1.1 連續系統的數學模型 16
2.1.2 離散時間模型 20
2.1.3 Matlab語言中的模型表示 22
2.1.4 不確定模型 23
2.2 實現問題 26
2.3 從系統結構圖向狀態方程的轉換 30
2.3.1 系統模擬結構圖轉換為狀態方程 30
2.3.2 系統動態結構圖轉換為狀態方程 32
2.3.3 利用Matlab語言對控制系統的
結構圖進行描述和轉換 36
2.4 連續系統的離散化方程 38
2.4.1 狀態方程的離散化 38
2.4.2 傳遞函式的離散化 40
2.4.3 利用Matlab語言進行離散化處理 42
本章小結 43
習題 43
第3章 數值積分法在系統
仿真中的套用 45
3.1 在系統仿真中常用的數值積分法 45
3.1.1 歐拉法和改進的歐拉法 45
3.1.2 龍格-庫塔法 47
3.1.3 線性多步法 50
3.1.4 Matlab語言中的常微分方程
求解指令和使用方法 54
3.2 剛性系統的特點及算法 56
3.3 實時仿真算法 58
3.4 分布參數系統的數字仿真 60
3.4.1 模型形式和性質 60
3.4.2 差分解法 61
3.4.3 線上求解法 64
3.4.4 Matlab語言在偏微分方程
解法中的套用 65
3.5 面向微分方程的仿真程式設計 71
本章小結 73
習題 73
第4章 面向結構圖的數字仿真法 75
4.1 典型環節仿真模型的確定 75
4.2 結構圖離散相似法仿真 77
4.3 非線性系統的數字仿真 81
4.4 連續系統的結構圖仿真及程式 85
4.4.1 CSSF程式包簡單介紹 85
4.4.2 Micro-CSS仿真程式 86
4.4.3 MCSS仿真程式的使用方法 86
4.4.4 MCSS仿真程式分析 90
4.4.5 代數環問題 94
本章小結 95
習題 96
第5章 快速數字仿真法 101
5.1 增廣矩陣法 101
5.2 替換法 103
5.2.1 簡單替換法 103
5.2.2 雙線性變換 106
5.2.3 狀態方程的雙線性變換 108
5.3 零極點匹配法 110
5.4 計算機控制系統仿真 112
本章小結 119
習題 119
第6章 控制系統參數最佳化及仿真 121
6.1 參數最佳化與函式最佳化 121
6.2 單變數尋優技術 123
6.2.1 黃金分割法（0.618法） 123
6.2.2 二次插值法 126
6.3 多變數尋優技術 130
6.3.1 最速下降法 130
6.3.2 共軛梯度法 135
6.3.3 單純形法 143
6.4 隨機尋優法 145
6.5 尋優過程對限制條件的處理 150
6.6 函式尋優 151
6.7 Matlab最佳化工具箱 154
6.7.1 Matlab最佳化工具箱概述 154
6.7.2 Matlab最佳化工具箱使用例子 155
本章小結 159
習題 159
第7章 Simulink建模和仿真 160
7.1 Simulink的概述和基本操作 160
7.1.1 Simulink的概述 160
7.1.2 基本操作 161
7.2 基本模組 162
7.3 建模方法 168
7.3.1 模組的操作 169
7.3.2 模組的連線 172
7.4 系統仿真舉例 174
7.4.1 非線性系統的模擬 175
7.4.2 混合系統PID控制器仿真 177
7.5 子系統和子系統的封裝 179
7.5.1 Simulink子系統 179
7.5.2 子系統的封裝 184
7.6 回調 186
7.6.1 回調函式的介紹 187
7.6.2 基於回調的圖形用戶界面 187
7.7 S函式 189
7.7.1 S函式模組 189
7.7.2 S函式的工作原理 190
7.7.3 S函式中的幾個概念 190
7.7.4 S函式動畫 192
本章小結 197
習題 197
第8章 現代仿真技術 199
8.1 面向對象仿真技術 199
8.1.1 面向對象的概念和特點 199
8.1.2 UML統一建模語言 200
8.1.3 面向對象的建模與仿真 203
8.1.4 面向對象仿真舉例 206
8.2 分布互動仿真技術 210
8.2.1 分布互動仿真的發展歷程 210
8.2.2 分布互動仿真技術的特點
和關鍵技術 212
8.2.3 DIS系統的體系結構和標準 214
8.2.4 高層體系結構（HLA） 216
8.3 虛擬現實技術 218
8.3.1 虛擬現實技術的基本概念 218
8.3.2 分散式虛擬現實系統 220
8.3.3 虛擬現實技術的套用 221
8.4 建模與仿真的VV&A技術 223
8.4.1 概述 223
8.4.2 VV&A技術與方法 224
8.4.3 VV&A的過程及基本原則 230
本章小結 233
習題 233
第9章 仿真套用技術 234
9.1 仿真語言及其發展 234
9.1.1 連續系統的數字仿真 234
9.1.2 仿真語言的功能 235
9.1.3 對仿真語言的主要要求 235
9.1.4 仿真語言的一般結構和組織 236
9.2 快速控制原型 238
9.2.1 快速原型製造技術 239
9.2.2 快速控制原型技術 240
9.2.3 快速控制原型開發原理 241
9.2.4 RCP系統研究方法和關鍵技術 242
9.2.5 硬體在迴路仿真 244
9.3 Matalb/RTW實時仿真工具箱 246
9.3.1 Real-Time Workshop簡介 246
9.3.2 RTW程式創建過程和代碼結構 250
9.3.3 RTW嵌入式代碼在VxWorks/
Tornado 環境下實現過程 255
9.3.4 水下航行器深度控制系統仿真 258
9.4 人工智慧與仿真技術 259
9.4.1 概述 259
9.4.2 人工智慧在仿真技術中的
主要套用 260
9.4.3 仿真專家系統 261
9.4.4 智慧型化仿真的研究與探索 262
9.5 數學模型和建模方法學 263
9.5.1 數學模型的作用和目標 263
9.5.2 數學模型的性質和假設 264
9.5.3 建模方法學 267
9.5.4 結論 269
9.6 仿真實驗的計畫制定和實施 269
9.6.1 問題的闡述和計畫的制定 270
9.6.2 仿真實驗準備階段 271
9.6.3 仿真實驗與結果處理 271
附錄 273
實驗一 面向微分方程的數字仿真 273
實驗二 連續系統的離散化仿真 274
實驗三 面向結構圖仿真 275
實驗四 單純型法參數尋優 275
實驗五 PID調節器參數最最佳化仿真 276
參考文獻 278
