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第1章 计算机仿真与虚拟技术 1

1.1 系统与系统仿真 1

1.2 系统仿真的发展 2

1.3 系统仿真的分类 3

1.4 系统仿真的基本方法与理论 4

1.4.1 系统仿真与模型 4

1.4.2 系统仿真方法与过程 5

1.4.3 系统仿真的可信性评估 6

1.5 系统仿真的优缺点 8

第2章 建模方法 9

2.1 数学模型的作用及形式 9

2.1.1 数学模型的基本概念 10

2.1.2 数学模型的形式 11

2.1.3 系统描述的三种水平 13

2.2 特定的模型形式 14

2.2.1 定义 14

2.2.2 连续系统的模型形式 14

2.2.3 离散事件系统的模型形式 15

2.2.4 系统研究中的基本假设 19

2.3 建模的信息源和途径 19

2.3.1 建模信息源 19

2.3.2 建模途径 20

2.3.3 模型可信性 21

2.3.4 建模过程的总体描述 23

2.4 模块化建模 24

2.4.1 模块化建模方法的发展 25

2.4.2 模块化建模的数学描述 25

2.4.3 模块划分的原则 26

2.4.4 模块建模实例 26

第3章 面向对象的仿真 29

3.1 面向对象方法学 29

3.2 面向对象的技术 33

3.2.1 面向对象的基本概念和特征 33

3.2.2 面向对象的分析 38

3.2.3 面向对象的设计 41

3.3 面向对象的仿真 44

3.3.1 面向对象仿真的优点及其应用 44

3.3.2 面向对象仿真的设计语言 45

第4章 仿真技术中的图形应用 50

4.1 图形技术在系统仿真中的应用 50

4.2 图形建模 54

4.3 动画仿真 55

4.3.1 动画仿真的作用 56

4.3.2 动画仿真的局限性 58

4.4 动画仿真的实现 58

4.4.1 动画仿真的分类 58

4.4.2 动画仿真的层次性 65

4.4.3 实时动画仿真的关键技术 66

4.5 动画仿真的发展趋势 68

4.5.1 计算机图形学基础研究的发展趋向 68

4.5.2 动画仿真应用的发展方向 70

第5章 多媒体、虚拟现实仿真 72

5.1 多媒体仿真技术 72

5.1.1 多媒体的概念 72

5.1.2 仿真与多媒体、虚拟现实的关系 72

5.1.3 多媒体仿真的研究方法 73

5.2 虚拟现实技术 74

5.2.1 虚拟现实系统的特性 75

5.2.2 虚拟现实系统的软硬件支持和系统组成 76

5.3 虚拟现实建模 77

5.4 虚拟现实仿真 86

5.4.1 基于Vega的虚拟现实仿真 86

5.4.2 基于OpenGL的虚拟现实仿真 90

5.4.3 OpenGL与Vega的比较 92

第6章 机械系统建模 94

6.1 机械系统几何平面模型的建立 98

6.1.1 二维平面图形绘制 98

6.1.2 图形编辑 99

6.1.3 辅助绘图功能 101

6.1.4 图形注释和标注 102

6.2 机械系统三维模型的建立 103

6.2.1 Autodesk Inventor软件简介 104

6.2.2 机械基本单元的设计 105

6.2.3 机械系统的装配 119

6.2.4 机械系统工程图的创建 121

6.3 Inventor三维建模实例 125

第7章 计算机辅助工程分析技术 132

7.1 刚体动力学和运动学分析软件MSC.VisualNastran Desktop简介 134

7.2 MSC.Visual Nastran Desktop分析过程 137

7.2.1 建模的建立和预处理 137

7.2.2 仿真试验及结果输出 147

7.3 有限元分析软件ANSYS简介 150

7.3.1 ANSYS分析基本过程 151

7.3.2 结构静力分析 152

7.3.3 结构动力学分析 153

7.3.4 结构非线性分析 153

7.4 MSC.VisualNastran For Desktop活塞机构动力学仿真实例 159

第8章 SPICE电路仿真方法 166

8.1 电路仿真概述 166

8.2 SPICE概述 166

8.3 PSpice电路建模方法 168

8.3.1 PSpice电路建模的基本要素 169

8.3.2 PSpice常用元器件 170

8.3.3 PSpice常用信号源 179

8.3.4 PSpice电路分析与控制操作 184

8.4 PSpice软件介绍 194

8.4.1 OrCAD的Capture模块与原理图绘制 194

8.4.2 OrCAD的PSpice模块与电路仿真 198

第9章 VHDL数字电路设计与仿真 217

9.1 数字电路系统设计与仿真概述 217

9.2 硬件描述语言的特点 218

9.3 VHDL数字电路设计方法 220

9.3.1 库、包和配置 220

9.3.2 实体 224

9.3.3 VHDL中使用的数据类型和运算操作 228

9.3.4 VHDL语言构造体的描述方式 234

9.3.5 VHDL语言的主要描述语句 236

9.4 VHDL数字电路设计实例 242

9.5 VHDL仿真工具与方法 244

9.5.1 在ModelSim中建立仿真项目 246

9.5.2 用ModelSim进行简单VHDL仿真 248

9.5.3 用ModelSim对VHDL设计进行调试 253

参考文献 258