系统建模与仿真 (2008 年度畅销榜NO.7762 )

系统建模与仿真技术的发展已经渗透到各行各业，特别是在社会经济系统、环境生态系统、能源系统、生物医学系统、教育训练系统等方面得到了广泛深入的应用。本书将建模与仿真相结合起来组织编写，每一部分基本上是先论述建模的原理，然后讲解相应的仿真方法。全书共分12章，分别论述了连续系统建模与仿真的方法、离散事件系统建模与仿真的方法、分布参数系统建模与仿真的方法、随机系统建模与仿真的方法、分布式交互仿真以及建模与仿真的未来发展趋势，最后针对这些建模与仿真方法，分别给出了比较完整的实例，这些实例是作者的一些研究工作的总结。 \r\n 本书是全国工程硕士指导委员会推荐用书，可以作为控制工程、系统工程专业的工程硕士生的教科书，同时也可以作为控制工程、系统工程、计算机科学、工业工程、管理科学等专业高年级本科生及硕士生的相关课程的参考用书，对于从事建模与仿真工作的专业技术人员，本书是一本很好的参考书。 \r\n

第1章 绪论\r\n 1.1 系统、模型、仿真的基本概念\r\n 1.2 系统建模与仿真的发展历史\r\n 1.3 系统建模与仿真的发展趋势\r\n 1.4 系统建模与仿真的应用\r\n 1.4.1 系统建模与仿真技术在军事领域中的应用\r\n 1.4.2 系统建模与仿真技术在工业领域中的应用\r\n 1.4.3 系统建模与仿真技术在教育与训练中的应用\r\n 1.4.4 系统建模与仿真技术在其他领域中的应用\r\n 1.5 关于复杂系统建模与仿真的几点补充\r\n 参考文献\r\n第2章 常用系统建模方法\r\n 2.1 系统建模的概述\r\n 2.1.1 系统建模的分类\r\n 2.1.2 建模方法的分类及建模原则\r\n 2.1.3 建模步骤的划分\r\n 2.2 建模的逻辑思维方法\r\n 2.2.1 抽象\r\n 2.2.2 归纳\r\n 2.2.3 演绎\r\n 2.2.4 类比\r\n 2.2.5 移植\r\n 2.3 图解建模法\r\n 2.3.1 图的概念\r\n 2.3.2 城市公共交通网络模型\r\n 2.3.3 网络模型的有向图结构\r\n 2.3.4 权值的设定\r\n 2.4 层次分析法\r\n 2.4.1 层次分析法的基本原理\r\n 2.4.2 层次分析法的计算方法\r\n 2.4.3 层次分析法的实例\r\n 2.5 概率统计法\r\n 2.5.1 时间序列预测模型\r\n 2.5.2 聚类分析在群决策问题中的运用\r\n 参考文献\r\n第3章 连续系统建模与仿真方法\r\n 3.1 连续系统模型的概述\r\n 3.2 微分方程建模方法\r\n 3.2.1 新产品销售模型\r\n 3.2.2 弱肉强食模型\r\n 3.3 分布参数建模方法\r\n 3.3.1 分布参数系统模型研究的必要性\r\n 3.3.2 分布参数模型的数学描述\r\n 3.3.3 分布参数系统模型的特点\r\n 3.3.4 一个典型的分布参数系统例子\r\n 3.4 频域建模方法\r\n 3.4.1 替换法\r\n 3.4.2 根匹配法\r\n 3.5 连续系统数值仿真方法\r\n 3.5.1 数值积分法\r\n 3.5.2 数值积分的稳定性分析\r\n 3.5.3 分布参数系统仿真算法\r\n 参考文献 \r\n第4章 离散事件系统建模方法 \r\n 4.1 离散事件系统模型\r\n 4.1.1 离散事件系统的基本要素\r\n 4.1.2 离散事件仿真模型的部件与结构\r\n 4.2 Petri网建模\r\n 4.2.1 Petri网的基本概念\r\n 4.2.2 条件/事件系统\r\n 4.2.3 库所/变迁网\r\n 4.3 活动循环图法和实体流图法\r\n 4.3.1 活动循环图法\r\n 4.3.2 具有逻辑实体和到达活动的ACD\r\n 4.3.3 实体流图法\r\n 4.4 排队系统\r\n 4.4.1 排队系统的基本概述\r\n 4.4.2 单服务员排队服务系统的仿真方法\r\n 4.4.3 快餐店排队问题\r\n 4.5 库存模型\r\n 4.5.1 库存系统的基本概念\r\n 4.5.2 确定型库存系统\r\n 4.5.3 随机型库存系统\r\n 4.5.4 库存系统的仿真方法\r\n 参考文献 \r\n第5章 离散事件系统仿真方法 \r\n第6章 随机模型的确定 \r\n第7章 随机变量的实现 \r\n第8章 高层建模与仿真方法 \r\n第9章 建模与仿真的校核、验证与确认综述 \r\n第10章 分布式交互仿真 \r\n第11章 常用建模与仿真工具简介 \r\n第12章 建模与仿真实例汇编 \r\n\r\n\r\n\r\n \r\n

工程硕土教育具有其特殊性，工程硕士生通常实践知识比较丰富，而理论知识相对缺乏，因此让理论知识来指导实践工作是工程硕士教育的一个重点。目前，缺乏专门针对工程硕士教育的书籍，本书正是在这一背景下专门针对工程硕士教育编写的，已评为全国工程硕士指导委员会推荐用书。 建模与仿真是指构造现实世界实际系统的模型和在计算机上进行仿真的有关复杂活动，它主要包括实际系统、模型和计算机等三个基本部分，同时考虑三个基本部分之间的关系，即建模关系和仿真关系。最初仿真技术是作为对实际系统进行试验的辅助工具，而后用于训练目的，现在仿真系统的应用包括航空、航天、各种武器系统的研制部门、电力、交通运输、通信、化工、核能各个领域、系统概念研究、系统的可行性研究、系统的分析与设 计、系统开发、系统测试与评估、系统操纵人员的培训、系统预测、系统的使用与维护等各个方面。随着仿真技术的发展，仿真技术应用的目的趋于多样化、全面化。它的应用领域已经发展到军用以及国民经济相关的各个重要领域。特别是近20年来，随着系统工程与科学的迅速发展，仿真技术已从传统的工程领域扩展到非工程领域，因而在社会经济系统、环境生态系统、能源系统、生物医学系统、教育训练系统中也得到了广泛的应用。 本书的目的是阐述建模与仿真的方法和思路。现实世界中各种系统的原理千变万化，也不可能找到一种以一概全的建模方法，所以我们不可能给读者讲解每种模型的原理，而是给读者介绍一个解决系统建模问题的思路，即使是本书中讲解的实例也只是为读者引导一种建模的思考方式。如果将来读者面对一个新的陌生系统并且要为之建立模型和仿真系统时，不再因为系统的复杂性而无从下手，那么我们的目的也就达到了。 本书摒弃了以往建模与仿真书籍建模和仿真分开独立编写的惯例，而是将建模与仿真相结合来组织编写，每一部分基本上是先论述建模的原理，然后讲解相应的仿真方法。全书共分12章，分别论述了连续系统建模与仿真的方法、离散事件系统建模与仿真的方法、分布参数系统建模与仿真的方法、随机系统建模与仿真的方法、分布式交互仿真以及建模与仿真未来发展趋势，最后针对这些建模与仿真方法分别给出了比较完整的实例，这些实例是我们一些研究工作的总结。通过这些实例，我们希望能起到抛砖引玉的作用，对以后的建模与仿真能有所帮助。 第1章主要介绍了建模与仿真的基本概念，如系统、模型与仿真的定义，建模与仿真的历史、难点、主要方法、应用、主要研究领域以及未来发展趋势等。第2章概括了一些当前常用的系统建模方法，论述了系统模型的分类、建模方法的分类及原则、基本过程等，另外还论述了图解建模方法、层次分析法、概率统计法等。第3章、第4章和第5章分别详细论述了连续系统建模与仿真方法、离散事件系统建模和仿真方法，分别从各种方法的概念、基本原理、实际应用实例等角度来组织编写，力图使读者对这些方法能有一个全面、直观的体验。针对复杂系统的不确定性问题，在第6章和第7章对随机模型进行了阐述，包括随机模型常用的几种分布类型、随机变量的实现、随机数发生器等。在后续章节里，重点介绍了一些新兴的建模和仿真方法、新兴的系统体系结构，如面向对象技术、统一建模语言UML、基于Agent建模方法、模型校核、验证与确认、分布式交互仿真DIS、高层体系结构HLA，以及常用建模与仿真工具Matlab、Swarm、HLA开发平台等。为了使读者能对上述建模与仿真方法的综合使用有一个全面的理解，在本书的最后一章里，结合作者研究工作的实际情况，给出了一些研究实例，包括密闭空间内的气体泄漏扩散仿真、调节作用下投资策略的模型、三峡永久船闸运行可视化仿真、肿瘤细胞生长模型及仿真、钙离子扩散仿真。 本书的编写分工如下：王小平编写第1、10、11章，刘云峰编写第5、6、7、9章，肖恒辉编写第2、3章，吴金编写第4、8章，第12章由王小平、刘云峰、肖恒辉、吴金共同编写。全文由齐欢教授统稿。 本书的出版得到华中科技大学控制科学和工程系、华中科技大学系统工程研究所及其系统分析与集成研究室的大力支持，在此表示由衷的敬意和诚挚的谢意。本书的出版也是华中科技大学系统工程研究所系统分析与集成研究室多年来研究成果的一次总结和展望，在此对研究室以前研究生们的研究工作表示衷心的感谢。另外，还要特别感谢研究室的代建民老师，研究生唐青山、刘驰洋、张晓盼，他们仔细地阅读和校对了本书的原稿，并提出了宝贵的意见。 由于作者水平有限，书中难免出现错误，敬请读者批评指正。 作 者 2003年10月于武汉喻家山