本书介绍系统仿真定义、应用及分类,系统仿真基础知识、名词术语和仿真计算机系统常用的操作系统、编程语言、开发环境及与仿真应用有关的数据库知识。在较系统地讲述系统仿真技术基本概念、一般原理及方法的基础上,**讲述工程领域中连续系统的建模/仿真方法,包括连续系统数学模型、连续系统仿真数值积分方法、连续系统离散化仿真、随机控制系统仿真;突出实时仿真系统的建模/仿真,包括半实物仿真和人在回路仿真的原理、方法、系统组成与典型系统分析。同时讲述了近年来迅速发展的分布式仿真技术的原理、规范、平台级分布交互仿真系统及其应用。本书对虚拟现实(VR)技术的定义、组成、特点,三维实时图像的建模、显示原理,虚拟空间声音的建模、显示方法,动感、力感反馈原理及实现方法进行了讲述,使读者初步了解虚拟现实技术如何在系统仿真中应用,以及如何去开发各种应用系统。由于仿真可信度是仿真应用的基础,本书就建模/仿真的VV&A(校核、验证与确认)技术进行了较系统的讲述。*后一章对常用的数学建模 /仿真工具MATLAB软件包的主要功能、使用方法进行了简介,便于读者进一步学习和应用。
为便于读者学习和掌握本书主要内容,每一章都配有

第1章 绪论
1.1 系统仿真技术及应用
1.1.1 系统仿真技术定义
1.1.2 系统仿真技术在复杂产品研制中的应用
1.1.3 系统仿真技术在操作人员培训中的应用
1.2 仿真分类及任务
1.2.1 按被仿真对象性质分类——连续系统仿真和离散事件系统仿真
1.2.2 按功能及用途分类——工程仿真和训练仿真
1.2.3 按仿真系统体系结构分类——单平台仿真和多平台分布交互仿真
1.2.4 按分布仿真中虚实结合程度分类——构造仿真、虚拟仿真、实况仿真
1.2.5 按仿真时钟与墙钟时间(自然时间)的比例关系分类——实时仿真、欠实时仿真和超实时仿真
1.2.6 按系统数学模型描述方法分类——定量仿真和定性仿真
1.3 工程领域连续系统仿真方法分类及任务
1.3.1 数学仿真
1.3.2 硬件在回路仿真
1.3.3 软件在回路仿真
1.3.4 人在回路仿真
1.4 现代建模/仿真技术的应用及发展
1.4.1 现代建模/仿真技术
1.4.2 现代建模/仿真技术体系
第2章 系统仿真基础知识
2.1 名词术语
2.1.1 数学模型
2.1.2 仿真模型
2.1.3 实时仿真
2.1.4 分布交互仿真
2.1.5 高层体系结构
2.1.6 建模/仿真的校核、验证与确认
2.1.7 基于仿真的采办
2.1.8 虚拟样机
2.1.9 虚拟制造
2.1.10 仿真网格
2.1.11 虚拟现实技术
2.2 操作系统、编程语言/开发环境的比较与选择
2.2.1 操作系统
2.2.2 编程语言及开发环境
2.2.3 面向对象建模方法及统一建模语言(UML)
2.3 数据库、模型库
2.3.1 仿真系统中常用的数据库及特点
2.3.2 仿真系统数据库、模型库的开发、管理及应用
习题
参考文献
第3章 连续系统数学模型
3.1 引言
3.2 常用确定性连续系统数学模型
3.2.1 数学模型
3.2.2 数学模型间的转换
3.3 离散时间系统数学模型
3.3.1 差分方程
3.3.2 z传递函数
3.3.3 离散状态空间表达式
3.3.4 离散系统结构图
3.3.5 关于采样系统
3.4 随机系统数学模型
3.4.1 连续随机系统描述方法
3.4.2 离散随机系统描述方法
3.4.3 随机系统建模/仿真中的专门问题
习题
参考文献
第4章 连续系统仿真的数值积分法
4.1 数值积分法原理
4.2 欧拉方法
4.2.1 欧拉法
4.2.2 改进欧拉法
4.2.3 几个基本概念
4.3 龙格库塔法
4.3.1 龙格库塔法的基本原理
4.3.2 固定步长的龙格库塔法
4.3.3 龙格库塔法的稳定区
4.3.4 实时龙格库塔法公式
4.3.5 变步长龙格库塔法
4.4 亚当姆斯法
4.4.1 亚当姆斯显式公式
4.4.2 亚当姆斯隐式公式
4.4.3 预估校正公式
4.4.4 亚当姆斯法的稳定区
4.5 刚性方程的数字仿真
4.5.1 刚性方程
4.5.2 吉尔法
4.5.3 单步多值法的误差估计
4.5.4 单步多值法阶与步长的控制
4.6 计算方法和计算步长的选择
4.6.1 积分方法的选择
4.6.2 计算步长的选择
习题
参考文献
第5章 连续系统的离散化仿真
5.1 替换法
5.1.1 简单替换法
5.1.2 双线性变换法
5.2 根匹配法
5.2.1 根匹配法的步骤
5.2.2 根匹配法的稳定性和精度
5.3 离散相似法
5.3.1 离散相似法的含义和特点
5.3.2 离散相似法的精度和稳定性
5.4 状态方程的离散化
5.4.1 离散化模型的推导
5.4.2 状态转移矩阵的近似计算
5.5 增广矩阵法
5.5.1 增广矩阵法的基本思想
5.5.2 不同输入信号下的增广状态方程
5.6 面向结构图的数字仿真
5.6.1 连接矩阵法
5.6.2 例题
习题
参考文献
第6章 随机控制系统仿真
6.1 随机控制系统概述
6.1.1 随机控制系统模型
6.1.2 随机控制系统仿真的专门问题
6.1.3 随机控制系统仿真方法
6.1.4 仿真结果统计特性计算
6.2 蒙特卡罗仿真法
6.2.1 仿真原理及仿真算法
6.2.2 仿真结果分析
6.3 伴随系统仿真法
6.3.1 仿真原理
6.3.2 伴随系统在确定性控制系统仿真中的应用
6.3.3 伴随系统在随机控制系统仿真中的应用
习题
参考文献
第7章 实时仿真系统
7.1 实时仿真系统概述
7.1.1 实时仿真系统分类
7.1.2 实时仿真系统基本组成及特点
7.2 硬件在回路仿真——半实物仿真系统
7.2.1 半实物仿真概述
7.2.2 半实物仿真主要物理效应设备
7.2.3 飞行器半实物仿真系统
7.2.4 制导武器半实物仿真系统
7.3 人在回路仿真
7.3.1 人在回路仿真概述
7.3.2 人在回路仿真系统——飞行模拟器
7.3.3 飞行模拟器结构、原理和仿真模型
7.3.4 飞行模拟器环境仿真关键设备
7.4 平台级分布交互仿真系统
7.4.1 分布交互仿真标准、协议和通信机制
7.4.2 应用实例——航空兵攻防对抗仿真系统和基于网络的飞行仿真器
习题
参考文献
第8章 虚拟现实技术及其在系统仿真中的应用
8.1 概述
8.1.1 虚拟现实(VR)技术的产生、定义、特点及系统组成
8.1.2 人机多维信息交互原理及显示方式
8.1.3 VR系统人机接口
8.2 视觉反馈原理及三维图像生成
8.2.1 计算机实时三维图像生成基本过程
8.2.2 三维图像数字化建模
8.2.3 坐标变换
8.2.4 剪裁与消隐
8.2.5 纹理与光照效果
8.2.6 立体成像
8.2.7 视觉环境的构造方式
8.3 三维虚拟声的生成原理与显示方法
8.3.1 三维虚拟声的生成与显示
8.3.2 声音的距离仿真
8.3.3 声音的运动仿真
8.3.4 三维虚拟声音的合成与定位
8.3.5 三维音响的显示
8.4 触觉/力感反馈系统
8.4.1 触觉/力感反馈原理
8.4.2 触觉/力反馈仿真设备
8.4.3 虚拟操作及力反馈系统举例
8.5 虚拟现实(VR)技术及在仿真系统中的应用
8.5.1 VR技术在训练仿真器中的应用
8.5.2 VR技术在虚拟样机及虚拟制造中的应用
8.5.3 VR技术在虚拟战场中的应用
8.5.4 VR技术在科普及娱乐中的应用
8.5.5 虚拟人
习题
参考文献
第9章 建模与仿真的VV&A技术
9.1 引言
9.2 建模与仿真的VV&A
9.2.1 VV&A概念
9.2.2 VV&A的基本原则
9.2.3 VV&A的工作过程
9.2.4 V&V的主要技术方法
9.3 M&S、VV&A与T&E的关系
9.3.1 M&S与T&E的关系
9.3.2 VV&A与T&E的关系
9.4 飞行模拟器的VV&A与T&E过程
习题
参考文献
第10章 系统建模/仿真工具——MATLAB
10.1 MATLAB功能简介
10.1.1 MATLAB的基本计算功能
10.1.2 图形与可视化
10.1.3 控制系统模型与分析
10.2 图形建模/仿真环境——SIMULINK主要功能及应用实例
10.2.1 SIMULINK模型库
10.2.2 SIMULINK模型的建立及模型特点
10.2.3 SIMULINK仿真运行
10.2.4 SIMULINK应用实例
10.3 SIMULINK实时代码生成方法及应用实例
10.3.1 RTW代码自动生成和实时系统开发环境
10.3.2 应用实例
习题
参考文献

本书首先讲述系统仿真技术相关定义、应用及分类、系统仿真基础知识、名词术语和仿真中常用的计算机操作系统、编程语言、开发环境及数据库。在较系统地讲述系统仿真技术基本概念、一般原理、方法的基础上,**讲述工程领域中连续系统的建模方法,突出工程系统实时仿真的建模/仿真原理、方法,并结合国防科研中的应用实例,理论联系实际,促进学生创新意识和科研实践能力的培养。 本书可作为系统仿真科学与技术及其相关学科的本科生教材,还可供相关专业研究生和工程技术人员参考。