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第一章 建模与仿真基本概念1

1.1 引言1

1.1.1 建模与仿真的作用和历史发展1

1.1.2 建模活动2

1.1.3 计算机仿真2

1.2 建模与仿真的基本概念3

1.2.1 建模与仿真的定义3

1.2.2 实际系统3

1.2.3 模型与建模关系4

1.2.5 建模与仿真工作表示内容6

1.2.4 仿真关系6

1.3 模型的非形式描述7

1.4 建模与仿真活动的组成要素9

1.4.1 实际系统：行为9

1.4.2 实验框架：有效性10

1.4.3 基本模型：假想的完全解释10

1.4.4 集总模型：简化10

1.4.5 计算机：复杂性11

1.5 仿真的基本概念框架11

1.6 仿真的发展趋势13

2.1 数学模型17

2.1.1 数学模型的作用17

第二章 建模方法论17

2.1.2 集合、抽象与数学模型19

2.1.3 数学建模的形式化表示20

2.1.4 模型的有效性与建模形式化22

2.1.5 数学模型的分类24

2.1.6 系统描述间的关系27

2.2 建模方法学29

2.2.1 建模过程的信息源29

2.2.2 建模途径30

2.2.3 模型可信性31

2.3.1 引言32

2.3 基于计算机的建模方法学32

2.3.2 全局性建模的基本思路34

2.3.3 模型对象及其信息存储35

2.4 解释结构建模41

2.4.1 基本概念41

2.4.2 结构建模(解释结构模型法)44

第三章 模型的简化52

3.1 模型描述变量的简化52

3.1.1 淘汰一个或多个实体、描述变量或相互关系规则52

3.1.2 随机变量取代确定性变量53

3.1.3 粗化描述变量54

3.1.4 归组实体及聚集变量54

3.2 动态系统的模型简化——集结法55

3.2.1 精确集结法56

3.2.2 模态集结法59

3.2.3 连分式集结法63

3.2.4 链式集结法66

3.3 动态系统的模型简化——摄动法71

3.3.1 弱耦合模型71

3.3.2 强耦合模型73

第四章 建模的一般系统理论76

4.1 时基、轨迹和分段77

4.1.1 时基77

4.2 系统规范的分层描述78

4.2.1 观测框架78

4.1.2 轨迹和分段78

4.2.2 I/O关系的观测79

4.2.3 I/O函数的观测81

4.2.4 I/O系统82

4.3 从结构到行为87

4.4 系统观测的同态关系89

4.4.1 观测框架同态90

4.4.2 I/O关系观测同态90

4.4.3 I/O函数观测的同态91

4.4.4 I/O系统同态93

4.5 结构同态和行为同态94

4.6 建模形式化96

4.6.1 系统的分类97

4.6.2 微分方程形式化98

4.6.3 离散事件系统99

4.6.4 离散时间系统：序列机形式99

第五章 随机数的产生101

5.1 ［0，1］均匀分布随机数的产生101

5.1.1 ［0,1］均匀分布101

5.1.2 产生均匀随机数的方法102

5.1.3 线性同余法104

5.1.4 伪随机数发生器的联合使用106

5.2［0,1］均匀分布随机数的统计检验107

5.2.1 均匀随机数的随机性和均匀性检验108

5.2.2 均匀随机数的独立性检验109

5.2.3 矩检验111

5.3 产生各种概率分布的随机数111

5.3.1 求逆法111

5.3.2 舍选法113

5.3.3 组合法115

5.3.4 经验分布法117

5.3.5 近似法117

第六章 离散时间和连续时间模型的仿真119

6.1 状态变量119

6.1.1 状态变量的基本概念119

6.2 离散时间模型仿真123

6.1.2 状态变量的仿真性质123

6.2.1 时不变离散时间模型的仿真过程124

6.2.2 离散时间模型的形式规范124

6.2.3 离散时间模型的结构与行为128

6.2.4 非自治离散时间模型129

6.3 连续时间模型仿真130

6.3.1 微分方程系统规范130

6.3.2 积分法131

6.4 离散时间和连续时间仿真模型的描述134

6.4.1 污染模型134

6.4.2 模型描述语言136

6.4.3 模型描述语句序列分析138

6.4.4 记忆函数仿真142

第七章 离散事件模型及其仿真策略145

7.1 离散事件模型145

7.1.1 杂货店模型145

7.1.2 概率模型的确定性表示法148

7.1.3 杂货店模型的形式描述149

7.1.4 同时事件151

7.1.5 外部事件153

7.1.6 离散事件系统的规范154

7.2 基于事件调度的离散事件模型155

7.2.1 基于事件调度的离散事件模型规范155

7.2.2 计算机-用户模型157

7.2.3 事件调度的仿真策略161

7.3 基于活动扫描的离散事件模型163

7.4 杂货店模型的建模与仿真过程分析166

7.4.1 杂货店的基本模型167

7.4.2 杂货店的试验框架168

7.4.3 基本模型的有效简化和杂货店集总模型170

7.4.4 杂货店基本模型与集总模型的同态关系172

第八章 系统仿真结果分析177

8.1 终态仿真的结果分析178

8.1.1 重复运行法178

8.1.2 序贯程序法179

8.2.1 批均值法182

8.2 稳态仿真的结果分析182

8.2.2 稳态序贯法184

8.2.3 再生法186

8.3 方差减小技术188

8.3.1 公用随机数法(CRN)188

8.3.2 对偶变量法(AV)190

8.3.3 控制变量法191

第九章 基于Agent的建模方法及Swarm仿真193

9.1 Agent的基本概念193

9.1.1 Agent的定义193

9.1.2 Agent与对象195

9.1.3 多Agent系统197

9.1.4 Agent的作用198

9.2 基于Agent的建模方法200

9.2.1 基于Agent的建模思想200

9.2.2 面向Agent的系统分析201

9.2.3 实现与仿真205

9.3 Swarm系统简介207

9.3.1 Swarm的思想208

9.3.2 Swarm的发展历程208

9.3.3 Swarm的建模思想和方法209

9.3.4 Swarm的体系结构和仿真结构210

9.3.5 Swarm的基本特征和Java接口211

9.4 Swarm应用实例215

9.4.1 热虫(Heatbug)215

9.4.2 供应链系统的建模与仿真217

第十章 离散事件系统的建模工具——Petri网222

10.1 Petri网的基本概念222

10.1.1 Petri网的基本定义222

10.1.2 Petri网的运行规则224

10.1.3 Petri网的分析技术225

10.1.4 Petri网的扩展227

10.2 着色Petri网229

10.3.1 层次Petri网的基本定义231

10.3 层次Petri网231

10.3.2 基于层次Petri网的建模过程233

10.4 混凝土施工系统的仿真237

10.4.1 混凝土运输浇筑系统总体模型237

10.4.2 拌和楼Petri网模型239

10.4.3 汽车水平运输Petri网模型240

10.4.4 起重机的Petri网模型242

第十一章 分布建模与仿真244

11.1 分布式系统244

11.1.1 分布式系统的基本概念244

11.1.2 分布式应用系统245

11.2.1 仿真系统分解247

11.2 分布式仿真技术247

11.2.2 时刻、时钟和同步性250

11.2.3 逻辑进程仿真254

11.3 分布对象计算技术256

11.3.1 分布对象技术的基本概念256

11.3.2 分布式对象技术的主流技术257

11.3.3 分布对象计算技术展望261

11.4 分布式交互仿真技术(DIS)262

11.4.1 分布式交互仿真的基本概念262

11.4.2 分布式交互仿真的关键技术264

11.4.3 HLA(High Level Architecture)体系结构269

参考文献272