电子电路的计算机辅助分析与设计方法 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:清华大学

作者:杨华中

出品人:

页数:327

译者:

出版时间:2008-2

价格:29.00元

装帧:

isbn号码:9787302150039

丛书系列:

图书标签:

• 软件
• 电气
• 电子电路
• 计算机辅助分析
• 电路设计
• EDA
• 模拟电路
• 数字电路
• SPICE
• 电路仿真
• 电路建模
• 高等教育

深入探索：现代系统工程中的建模与仿真技术 图书名称：现代系统工程中的建模与仿真技术 内容简介 本书旨在全面深入地探讨现代工程领域中，尤其是在复杂系统设计、分析与优化过程中，建模与仿真（Modeling and Simulation, M&S）技术的理论基础、核心方法论、关键技术应用及其前沿发展趋势。本书不涉及电子电路的特定分析方法，而是聚焦于跨学科、多尺度的系统级思维和工具箱的构建。 第一部分：建模与仿真的基础理论与方法论 本部分奠定了系统建模与仿真的理论基石，强调从物理现实到数学抽象的转化过程。 第一章：系统工程与M&S的地位 系统工程（SE）作为一种综合性的工程学科，其核心在于处理复杂系统的生命周期管理。本章首先界定“系统”的范畴，从宏观的社会经济系统到微观的生物物理系统。随后，详细阐述建模在系统设计迭代中的关键作用，论证仿真作为“虚拟实验平台”的不可替代性。重点讨论了从需求定义到系统架构分解过程中的建模需求分析。 第二章：系统建模的数学基础 系统的数学描述是仿真的前提。本章深入探讨了描述复杂系统行为的数学工具。内容涵盖： 1. 状态空间表示法 (State-Space Representation)： 针对线性、时不变（LTI）和线性、时变（LTV）系统的建模，详细介绍其矩阵形式的推导与性质分析。 2. 微分代数方程 (DAE) 系统： 探讨约束性系统（如机械、多体动力学）的建模，分析其在求解过程中的奇异性处理。 3. 随机过程建模： 引入马尔可夫链、泊松过程等，用于描述具有不确定性或随机事件驱动的系统行为，如排队系统和可靠性分析。 4. 面向对象建模 (Object-Oriented Modeling)： 介绍如何使用面向对象的思想（如类、继承、封装）来构建模块化、可复用的系统模型，为大型项目的协作开发打下基础。 第三章：仿真方法的分类与选择 仿真方法的选择直接影响模型的准确性与计算效率。本章系统对比了几种主要的仿真范式： 1. 连续时间仿真： 侧重于常微分方程（ODE）和偏微分方程（PDE）的数值求解。重点剖析欧拉法、龙格-库塔法（RK系列）等经典算法的收敛性、稳定性和步长控制策略。 2. 离散事件仿真 (Discrete Event Simulation, DES)： 适用于处理非连续状态变化和资源竞争的系统（如物流、生产线）。详细讲解DES的事件调度机制、世界时钟管理和核心数据结构（如事件列表）。 3. 混合系统仿真： 探讨如何集成连续动态和离散事件的系统（如带反馈控制的机电系统）的建模与仿真挑战，介绍同步机制。 4. 基于代理的建模与仿真 (Agent-Based Modeling, ABM)： 针对涌现行为和群体智能的研究，重点阐述ABM中个体行为规则的设定与全局模式的观测。 第二部分：关键建模技术与工具链 本部分聚焦于工程实践中常用的具体建模技术和软件工具生态。 第四章：多物理场耦合建模 现代工程系统往往涉及热、力、电、流等多种物理域的相互作用。本章集中探讨多物理场建模的挑战与解决方案： 1. 有限元方法 (FEM) 基础： 深入解析FEM在求解PDE问题中的变分原理、网格划分、单元选择和后处理技术。强调其在结构力学和传热学中的应用。 2. 有限体积法 (FVM)： 重点介绍FVM在流体力学（CFD）中的优势，特别是其对守恒律的精确保证。 3. 耦合策略： 讨论松耦合（Partitioned Approach）和紧耦合（Monolithic Approach）在处理不同物理场相互影响时的优缺点及实现细节。 第五章：模型验证、确认与不确定性量化 (VV&UQ) 高质量的仿真依赖于模型的可信度。本章是提高仿真严谨性的关键： 1. 验证 (Verification)： 确保模型正确地实现了其数学描述。探讨网格收敛性研究、时间步长敏感性分析以及代码级调试技术。 2. 确认 (Validation)： 确保模型准确地代表了真实世界系统。介绍与实验数据对比的方法论、误差边界的确定以及模型简化（Abstraction Level）的合理性评估。 3. 不确定性量化 (UQ)： 面对输入参数、模型结构和测量数据的固有不确定性，本章教授如何利用蒙特卡洛方法、概率加权采样等技术，量化输出结果的分布范围，而非仅仅得到一个点估计值。 第六章：模型交换与互操作性标准 在复杂的工程项目中，不同领域的专家通常使用不同的工具。本部分强调模型间的无缝集成： 1. Modelica语言与开放标准： 详细介绍Modelica语言的面向对象的非因次建模范式，及其在物理系统建模中的强大能力。讨论其背后的编译和求解过程。 2. FMI (Functional Mock-up Interface)： 深入解析FMI标准（FMU，Functional Mock-up Unit）在实现工具间模型互操作性中的核心作用，及其在Co-Simulation（协同仿真）场景下的应用。 3. 软件在环 (SIL)、硬件在环 (HIL) 接口： 探讨如何将建立的仿真模型集成到实时测试环境中，为控制系统和嵌入式软件的测试提供虚拟平台。 第三部分：前沿应用与未来展望 本部分探讨当前M&S领域的热点方向，着眼于如何应对“大系统”带来的挑战。 第七章：数字孪生（Digital Twin）的建模基础 数字孪生是物理实体在虚拟空间中的动态映射。本章聚焦于构建数字孪生的M&S核心： 1. 数据驱动的实时校准： 如何整合实时传感器数据，使用卡尔曼滤波、数据同化技术对模型参数进行在线修正，确保孪生体的状态与实体保持同步。 2. 多尺度集成： 探讨数字孪生中如何将高保真（High-Fidelity）的局部模型与低保真（Low-Fidelity）的全局模型有效结合。 3. 孪生体的生命周期管理： 仿真模型在设计、运行、维护全生命周期中的迭代与演进策略。 第八章：大规模并行仿真与高性能计算 (HPC) 随着系统复杂度的提升，单机仿真已无法满足需求。本章关注如何利用HPC资源加速仿真过程： 1. 模型并行与数据并行： 区分和应用不同的并行化策略，如将不同模块分配给不同处理器（模型并行），或在同一模块内划分计算任务（数据并行）。 2. 分布式内存编程 (MPI)： 介绍如何使用消息传递接口（MPI）实现跨节点的模型间通信，特别适用于超大型系统的解耦求解。 3. GPU加速技术： 探讨将矩阵运算密集型的求解过程移植到GPU上以实现显著加速的技术路线。 第九章：人工智能在建模与仿真中的融合 本章探讨如何利用机器学习和深度学习技术来增强传统建模和仿真流程： 1. 替代模型（Surrogate Models）： 使用神经网络（如高斯过程、深度神经网络）替代计算成本极高的物理模型，用于快速迭代设计空间探索和不确定性量化。 2. 数据驱动的模型发现： 介绍从观测数据中自动推断潜在的系统动力学方程（System Identification with Neural Networks）。 3. 强化学习与仿真环境： 如何在仿真环境中训练控制策略（如自动驾驶、机器人控制），利用仿真提供的无限试错机会来优化决策智能体。 总结 《现代系统工程中的建模与仿真技术》为读者提供了一套从基础理论到尖端应用的完整知识体系。本书强调工程实践中的严谨性、工具链的集成能力以及跨学科的视野，帮助工程师和研究人员构建出更可靠、更高效的复杂系统解决方案。本书的内容聚焦于系统动力学、数值计算和工程方法论，与特定领域的电路分析方法论存在本质区别。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

从仿真本质看电路仿真方法

评分☆☆☆☆☆

从仿真本质看电路仿真方法

评分☆☆☆☆☆

从仿真本质看电路仿真方法

评分☆☆☆☆☆

从仿真本质看电路仿真方法

评分☆☆☆☆☆

从仿真本质看电路仿真方法