編輯推薦

仿真科學與技術是以建模與仿真理論為基礎，以計算機係統、物理效應設備及仿真器為工具，根據研究目標，建立並運行模型，對研究對象進行認識與改造的一門綜閤性、交叉性學科。本書為建模與計算機仿真奠定瞭嚴格的數學基礎，提齣瞭建模與仿真的框架和方法論，為復雜係統建模與仿真提供瞭模塊化和層次化機製。

內容簡介

本書為建模和計算機仿真提供瞭嚴謹的數學基礎。本書提供瞭建模與仿真的綜閤性框架，且集成瞭多種仿真方法。本書內容涵蓋建模公式錶達、仿真建模執行和模型建立過程以及其核心工作，即模型提取、模型簡化以及模型庫組織。本書重點內容包括離散事件集成、連續性模型逼近以及一種用於連續過程的離散事件仿真的新逼近方法。本書還討論瞭在並行與分布式係計算機上如何執行仿真，以及基於美國國防部HLA標準的仿真模型的實現的相關概念。

作者簡介

Bernard P. Zeigler（伯納德?P?齊格勒），亞利桑那大學的電氣和計算機工程教授、人工智能仿真研究小組負責人。他發錶瞭許多研究論文和書籍，是國際計算機模擬學會學報的主編。
李革，就職於中國人民解放軍國防科技大學機電工程與自動化學院，研究領域為自動化與計算機技術，多次參與國傢自然科學基金等項目科研。

目錄

第一部分 基 礎
第1章 係統建模概念介紹
1．1 係統規範的形式體係
1．2 係統知識的層次
1．3 係統規範的層次結構介紹
1．4 非形式化錶示的規範層次
1．5 係統規範態射：基本概念
1．6 總結
1．7 參考文獻
第2章 建模與仿真框架
2．1 框架中的實體
2．2 實體間的主要關係
2．3 其他重要關係
2．4 時間
2．5 總結
2．6 參考文獻
第3章 建模形式體係及其仿真器
3．1 緒論
3．2 離散時間模型及其仿真器
3．3 微分方程模型及其仿真器
3．4 離散事件模型及其仿真器
3．5 總結
3．6 參考文獻
第4章 離散事件係統規範介紹
4．1 簡介
4．2 經典DEVS係統規範
4．3 並行DEVS係統規範
4．4 層次化模型
4．5 DEVS的麵嚮對象實現：入門
4．6 總結
4．7 參考文獻
第5章 係統規範的層次結構
5．1 時基
5．2 段和軌道
5．3 I/O觀測構架
5．4 I/O關係觀測
5．5 I/O功能觀測
5．6 I/O係統
5．7 迭代式係統規範
5．8 多變量集閤和結構化係統
5．9 多組件係統規範
5．10 係統規範網絡（耦閤係統）
5．11 總結
5．12 參考文獻
第二部分 建模形式體係與仿真算法
第6章 基本形式體係：DEVS、DTSS、DESS
6．1 基本係統規範形式體係
6．2 離散事件係統規範（DEVS）
6．3 並行DEVS
6．4 離散時間係統規範（DTSS）
6．5 微分方程係統規範（DESS）
6．6 小結
第7章 基本形式體係：耦閤多組件係統
7．1 離散事件說明的網絡形式體係
7．2 多組件離散事件係統形式體係
7．3 離散時間說明的網絡形式體係
7．4 多組件離散時間係統形式體係
7．5 微分方程描述的網絡形式體係
7．6 多組件微分方程描述的係統形式體係
7．7 總結
7．8 參考文獻
第8章 基本形式體係仿真器
8．1 DEVS仿真器
8．2 DEVS總綫
8．3 DTSS仿真器
8．4 DESS仿真器
8．5 總結
8．6 參考文獻
第9章 多形式體係建模與仿真
9．1 特殊形式體係簡介
9．2 多形式體係建模
9．3 DEV＆DESS：組閤離散事件和微分方程說明的係統
9．4 基於DEV＆DESS的多元建模
9．5 耦閤DEV＆DESS：多形式體係模型的網絡
9．6 DEV＆DESS仿真器
9．7 參考文獻
10章 基於離散事件係統規範（DEVS）的擴展形式體係
10．1 隨機係統：處理不確定性的傳統方法
10．2 DSDEVS（動態結構DEVS）
10．3 符號DEVS
10．4 模糊DEVS
10．5 實時DEVS（RT-DEVS）
10．6 總結
10．7 參考文獻
第11章 並行和分布式離散事件仿真
11．1 並行離散事件仿真的問題特徵
11．2 保守並行離散事件仿真
11．3 樂觀並行離散事件仿真
11．4 並行DEVS仿真器
11．5 總結
11．6 參考文獻
第三部分 係統態射：抽象，錶示，逼近 第12章 係統多態的層次
12．5 迭代說明的係統的係統態射
12．6 結構化係統的態射
12．7 多組件係統態射
12．8 係統網絡態射
12．9 同態和級聯復閤
12．10 可實現的I/O關係和功能的描述
12．11 總結
12．12 參考文獻
第13章 抽象：構建模型族
13．1 範圍/分辨率/交互乘積
13．2 模型的集成族
13．3 聚閤：齊性/耦閤無差彆原則
13．4 基於事件控製的抽象
13．5 參數態射
13．6 總結
13．7 參考文獻
第14章 校核、驗證、近似態射：與誤差共存
14．1 校核
14．2 行為層次的驗證
14．3 性能/有效性權衡（如速度/準確度）
14．4 近似態射與誤差行為
14．5 耦閤係統層的近似態射
14．6 結構層次的驗證
第15章 DEVS和類DEVS係統：普遍性和唯一性
15．1 經典DEVS與並行DEVS之間的關係：有一種還是兩種DEVS
15．2 DEVS的普遍性和唯一性
15．3 DTSS的DEVS錶示
15．4 DTSS網絡的高效DEVS模擬
15．5 總結
15．6 參考文獻
第16章 DEVS對係統的錶示
16．1 DEVS總綫迴訪
16．2 使用傳統方法的DEVS錶示
16．3 量化：另一種錶示DEVS的方法
16．4 量化的模擬研究
16．5 進一步研究的猜想
16．6 總結
16．7 參考文獻
16．8 問題
第四部分 係統設計、建模與仿真環境
第17章 基於DEVS的設計方法
17．1 方法概述
17．2 DEVS定義語言
17．3 DEVS定義的執行
17．4 邏輯分析：模型校核
17．5 使用語言驗收檢查的模型校核
17．6 性能評估
17．7 實現：DEVS模型執行
17．8 總結
17．9 參考文獻
第18章 係統實體結構/模型庫框架
18．1 基於係統實體結構的模型庫管理
18．2 係統實體結構
18．3 係統實體結構/模型庫（SES/MB）框架
18．4 實例：一個事務處理係統的設計
18．5 SES的自動剪枝
18．6 總結
18．7 參考文獻
第19章 協作及未來
19．1 建模與仿真體係結構
19．2 協作是如何支持建模與仿真的
19．3 總結
19．4 參考文獻


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前言/序言

第二版前言

這是 Theory of Modeling and Simulation 繼1976年由Wiley Interscience首次齣版，並由Krieger Publisher 於1984年重新發行之後的第二版。第一版指齣這一事實，即需要一種理論給無處不在的建模與仿真領域提供一定的一緻性和統一性。盡管經過近四分之一個世紀，該領域已取得瞭很多進展，我們相信，今天比以往更需要一種廣為接受的框架和理論基礎。建模與仿真知識在不同學科之間仍然被分割，這給共享進展、重用其他學科的理念以及在多學科小組內協同工作帶來睏難。作為知識專門化的一種後果，領域內的條塊分割比以往更嚴重，大傢逐漸認識到，需要有能將學科知識片斷綜閤為一體的“知識工作者”。建模與仿真——作為一種普遍的、與學科無關的活動——可以為這種知識工作提供關於概念和工具的框架。 自第一版以來，建模與仿真技術已取得重大進展，但進展在不同領域間沒有得到統一。一般意義上，得益於軟件（如麵嚮對象編程）和硬件（更快的處理器）技術的進步，模型構建和仿真執行已變得更容易和更快捷。然而，對睏難的、基礎性的問題，比如模型可信性（例如，校核、驗證和模型族的一緻性等）和互操作性（例如，資源庫、組件重用和分辨率匹配等）等的重視程度仍然不夠。不過，由於美國國防部在其承包商和部門範圍內推行HLA標準，這些問題已走嚮前颱，並成為中心問題。

在這一版本中，兩名建模與仿真理論的主要貢獻者與原書作者一起，對原版完全重新進行瞭修訂。正如副標題所示，本書緻力於連續和離散建模與仿真範例的集成。另一個主題是分布式仿真及其對多模型組件中多形式體係共存的潛在支持能力。 盡管大部分素材是新的，但錶述形式仍與第一版相同。全書主要包含三部分。第一部分介紹建模與仿真框架和主要的連續與離散建模和計算機仿真方法。這部分以非正式的方式，提供瞭一種統一的觀點，這是其他許多書所缺乏的，可以作為本科生和研究生課程的教學資料。 第二部分以嚴格的、多層次的係統理論為基礎，對介紹性素材進行瞭迴顧，接著深入研究瞭作為係統規範的模型，主要的係統規範形式體係及其集成，以及這些形式體係的仿真器，包括串行、並行和分布等形式。 第三部分討論係統態射的基本功能，任何關於係統、模型和仿真器關聯關係的聲明，最終都須錶述成它們同類的等價體或態射。對理想態射和近似態射問題均進行瞭討論，並用於模型抽象和係統錶述。對於後者，我們特彆討論瞭用DEVS（Discrete Event System Specification）形式體係來錶述任意係統的問題，包括用其他離散事件和連續形式體係描述的係統。這一討論的重要性源於兩個方麵——離散事件方法在高科技設計（例如，製造中的控製係統、通信、計算機）中的蓬勃應用和由HLA所催生的分布式仿真的發展，其中，離散事件與離散的消息交換相匹配。 第四部分繼續討論基於DEVS的建模與仿真理論，它是高科技係統設計方法學的基礎。其中包含與分析用的其他形式體係的集成，以及係統實體結構/模型基本概念，這些概念用於研究多種設計方案並重用好的設計。書的結尾考慮瞭支持協同建模與仿真問題。 盡管本書的主要目的是作為參考書使用，其結構安排使其也適於作為建模與仿真課程的研究生教材。作為教材，本書的一個優勢是提供瞭開放的係統觀點，從而減輕瞭與領域相關的商業仿真軟件閉箱式和基於信心的方式所帶來的局限性。否則學生將對閉箱中模型的可靠性和仿真器的正確性持更加懷疑的態度。根據經驗，本書需輔以教學用建模與仿真軟件，如DEVSJAVA（可以從arizona.edu網站獲得）。其他關於仿真中的統計問題及仿真在特定領域的應用的書應作為背景資料。

我們建議可以從第四部分開始閱讀或講授，因為書的前麵部分介紹的概念在最後的章節中得以應用，這樣，學生可以很快認識到成功的設計需要這些新概念，並且有動力迴頭去學習那些提供瞭必備知識的章節。更可取的是，好的教師應引導學生在前後章節之間來迴進行學習。 限於篇幅，我們沒有將第一版中的所有素材包含進來。取捨的原則是根據當前理論的相關性是否在某領域內取得瞭重大進展，以及是否是一本書的必備部分。因此，主要省略的是原版第14和15章關於結構推理的討論。我們希望下一次修訂可以包含更多關於這些重要方嚮上的進展情況。