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第1章 系统仿真技术概述1

1.1 系统、模型与仿真1

1.1.1 系统1

1.1.2 系统模型1

1.1.3 系统仿真及其分类3

1.1.4 系统仿真工具4

1.2 计算机仿真的概念及其过程4

1.2.1 计算机仿真的概念4

1.2.2 计算机仿真的一般过程5

1.2.3 计算机仿真的作用7

1.3 系统仿真技术的研究内容7

1.3.1 仿真计算机7

1.3.2 建模方法学8

1.3.3 仿真算法8

1.3.4 仿真软件9

1.4 系统仿真技术的应用与发展趋势9

第2章 连续系统的建模与仿真基础12

2.1 数学建模与仿真算法12

2.1.1 数学模型的作用12

2.1.2 数学建模的原则13

2.1.3 数学建模的途径13

2.1.4 连续系统的数学模型14

2.1.5 仿真算法16

2.2 连续系统仿真的数值积分法17

2.2.1 基本的数值积分公式18

2.2.2 误差分析、稳定性分析与步长控制24

2.2.3 积分方法的选择27

2.2.4 刚性系统的仿真算法28

2.2.5 实时系统的仿真算法31

2.3 连续系统仿真的离散相似法32

2.3.1 离散相似法的基本思想32

2.3.2 面向微分方程的离散相似法33

2.3.3 面向传递函数的离散相似法39

2.3.4 离散相似模型的精度分析与补偿47

第3章 仿真软件与机电液系统仿真基础53

3.1 MATLAB/Simulink仿真软件基础53

3.1.1 MATLAB简介53

3.1.2 Simulink的特点与模块库54

3.1.3 MATLAB在仿真中的应用60

3.2 通用物理系统建模方法69

3.2.1 确定系统基本物理变量70

3.2.2 选择独立的特征变量70

3.2.3 推导数学模型70

3.2.4 物理系统的数学模型通式71

3.3 机械系统的仿真72

3.3.1 机械系统的建模72

3.3.2 机械系统仿真实例75

3.4 电路系统的仿真81

3.4.1 电路系统的建模81

3.4.2 电路系统仿真实例84

3.5 液压系统的仿真87

3.5.1 液压系统的建模87

3.5.2 液压系统仿真实例89

第4章 机电液一体化系统的数字仿真技术93

4.1 机电液一体化系统的联合仿真93

4.1.1 多领域系统联合仿真技术93

4.1.2 多领域系统建模与仿真方法94

4.1.3 多领域系统联合仿真特点96

4.2 基于ADAMS的机械系统动力学仿真97

4.2.1 ADAMS软件概述97

4.2.2 机械系统动力学建模分析理论与ADAMS软件98

4.2.3 基于ADAMS机械系统动力学仿真分析方法105

4.3 基于AMESim的液压系统仿真110

4.3.1 AMESim软件概述110

4.3.2 AMESim的液压仿真基础111

4.3.3 AMESim软件的使用方法119

4.3.4 基于AMESim液压位置控制系统仿真121

4.3.5 基于AMESim的典型机液耦合系统仿真124

4.4 基于Simulink的机电液一体化系统集成化仿真平台129

4.4.1 机电液一体化系统中的参数关联分析129

4.4.2 基于Simulink的集成化仿真平台框架131

4.4.3 软件间的组织协同仿真方法132

4.5 关于联合仿真的几个问题136

4.5.1 积分步长不协调的问题136

4.5.2 代数环问题136

4.5.3 提高机液耦合系统联合仿真速度的途径138

第5章 机电液一体化系统的视景仿真技术143

5.1 视景仿真技术143

5.1.1 视景仿真的定义143

5.1.2 仿真动画、视景仿真与虚拟现实技术的关系144

5.2 机电液一体化系统与视景仿真147

5.2.1 一体化装备技术进步与仿真需求147

5.2.2 视景仿真在一体化装备中的应用148

5.2.3 视景仿真应用于装备仿真研究的意义149

5.2.4 一体化装备视景仿真的发展方向——分布式虚拟现实149

5.3 三维模型建模技术150

5.3.1 三维视觉建模150

5.3.2 典型视觉建模方法153

5.3.3 视景建模的关键技术154

5.3.4 专用几何建模工具163

5.3.5 MultiGen Creator建模的特点169

5.3.6 Creator基本建模模块的功能170

5.3.7 模型定义与模型数据库171

5.3.8 建模的具体实现172

5.3.9 FLT格式及其应用程序接口（API）173

5.3.10 各种格式到FLT格式的归一化174

5.3.11 几何建模的基本流程177

5.4 三维模型驱动技术178

5.4.1 OpenGL178

5.4.2 OpenGVS180

5.4.3 OpenGL Performer180

5.4.4 VTree181

5.4.5 Vega/Vega Prime181

5.5 基于Vega Prime的模型驱动技术182

5.5.1 Vega的主要特点182

5.5.2 Vega Prime的主要特点182

5.5.3 Vega Prime的基本模块183

5.5.4 Vega Prime仿真的基本流程187

第6章 机电液一体化系统的分布式仿真技术189

6.1 分布式仿真技术189

6.1.1 分布式仿真的产生190

6.1.2 分布式仿真的发展历程190

6.1.3 DIS、HLA和TENA的比较194

6.2 机电液一体化系统与分布式仿真197

6.2.1 一体化装备分布式仿真的难点197

6.2.2 一体化装备分布式仿真的一般特点和基本要求198

6.2.3 一体化装备的分布式仿真研究领域199

6.3 几种类型的一体化装备分布式仿真体系结构199

6.3.1 基于串行通信协议的分布式仿真体系结构200

6.3.2 基于网络协议的分布式仿真体系结构202

6.3.3 基于DIS的分布式仿真体系结构207

6.3.4 基于HLA的分布式仿真体系结构209

6.3.5 基于TENA的分布式仿真体系结构214

第7章 机电液一体化系统建模与仿真实例219

7.1 概述219

7.1.1 仿真对象分析219

7.1.2 仿真的设计思路——一体化仿真221

7.1.3 仿真的研究方法——多领域协同仿真221

7.1.4 仿真的运行环境——一体化仿真引擎222

7.2 基于HLA的一体化仿真引擎224

7.2.1 引擎的设计目标224

7.2.2 基于MDA的仿真引擎开发225

7.2.3 引擎的HLA OMT开发过程228

7.2.4 引擎的对象模型设计与FOM/SOM230

7.2.5 引擎的联邦成员设计233

7.2.6 引擎的类Web服务设计237

7.2.7 仿真引擎的开发流程240

7.2.8 仿真引擎的主要服务241

7.2.9 仿真引擎的RTI接口设计244

7.3 调平系统建模与仿真249

7.3.1 调平系统分析249

7.3.2 调平控制策略的仿真分析250

7.3.3 调平系统的一体化仿真设计254

7.4 举升系统建模与仿真256

7.4.1 举升系统分析256

7.4.2 举升系统的协同仿真256

7.4.3 基于Simulink的多级液压缸建模257

7.4.4 基于AMESim的举升液压系统仿真模型261

7.4.5 基于角度反馈的举升过程仿真实现262

7.5 机动设备的视景建模与驱动264

7.5.1 视景仿真的基本流程264

7.5.2 视景仿真的工具选择265

7.5.3 基于Creator的车辆三维建模266

7.5.4 基于MFC框架的VP视景仿真驱动277

参考文献289