新视野电子电气科技丛书体系建模与仿真:基础与实践 本书特色

本书以全新的编排方式,由浅入深,循循渐进,并吸收现代计算方法介绍信号与系统的基本内容,包括:信号与系统分析的基本概念与方法;连续时间系统与离散时间系统的时域分析;连续信号的傅里叶变换与系统的频域分析;连续信号的拉普拉斯变换与系统本书反应了齐格勒教授及其团队在DEVS方面*的研究与应用成果，系统且详细地介绍了如何利用DEVS和系统实体结构（SES），在MS4 Me等软件环境支持下，开展各类复杂系统的虚拟构建及仿真试验。 本书共分为三篇，即基本概念篇、高级概念篇和应用篇。第1篇基本概念篇（1至8章）从体系建模仿真的需求引出虚拟构建与试验的概念，这是全书的主题和线索。随后从不同角度介绍了一个可支持虚拟构建与试验的基于DEVS的建模仿真环境MS4 Me，这是*个商业化DEVS产品。之后的几章对DEVS和SES基本原理进行了较为系统的介绍，对其中涉及的一些基本概念进行了讲解，如特化和修剪，方面和多方面等。 第2篇高级概念篇（9至12章）进一步介绍了MS4 Me等建模仿真环境中所涉及的更加深入的概念和技术，包括DEVS仿真协议、智能体建模和发布/订阅、基于兴趣关注的信息交换、构建DEVS模型的语言等。 第3篇应用篇（13至18章）通过多个实例，介绍了前两篇的概念和工具如何支持针对不同类型系统的虚拟构建与试验。

新视野电子电气科技丛书体系建模与仿真:基础与实践 内容简介

本书以全新的编排方式,由浅入深,循循渐进,并吸收现代计算方法介绍信号与系统的基本内容,包括:信号与系统分析的基本概念与方法;连续时间系统与离散时间系统的时域分析;连续信号的傅里叶变换与系统的频域分析;连续信号的拉普拉斯变换与系统本书反应了齐格勒教授及其团队在DEVS方面近期新的研究与应用成果，系统且详细地介绍了如何利用DEVS和系统实体结构（SES），在MS4 Me等软件环境支持下，开展各类复杂系统的虚拟构建及仿真试验。本书共分为三篇，即基本概念篇、不错概念篇和应用篇。靠前篇基本概念篇（1至8章）从体系建模仿真的需求引出虚拟构建与试验的概念，这是全书的主题和线索。随后从不同角度介绍了一个可支持虚拟构建与试验的基于DEVS的建模仿真环境MS4 Me，这是靠前个商业化DEVS产品。之后的几章对DEVS和SES基本原理进行了较为系统的介绍，对其中涉及的一些基本概念进行了讲解，如特化和修剪，方面和多方面等。第2篇不错概念篇（9至12章）进一步介绍了MS4 Me等建模仿真环境中所涉及的更加深入的概念和技术，包括DEVS仿真协议、智能体建模和发布/订阅、基于兴趣关注的信息交换、构建DEVS模型的语言等。第3篇应用篇（13至18章）通过多个实例，介绍了前两篇的概念和工具如何支持针对不同类型系统的虚拟构建与试验。

新视野电子电气科技丛书体系建模与仿真:基础与实践 目录

目录 第Ⅰ篇基 本 概 念 第1章体系建模与仿真 1.1虚拟构建与试验 1.2面向虚拟构建与试验的建模和仿真内涵 1.3多范式建模实现多学科协同 1.4学术背景 1.5体系建模和仿真入门 第2章DEVS集成开发环境 2.1MS4 Me建模仿真环境 2.1.1针对建模仿真用户的介绍 2.1.2针对建模仿真开发人员的介绍 2.2针对建模仿真专家的介绍 2.2.1系统结构和行为 2.2.2有限确定性DEVS 2.2.3系统实体结构 2.3爵士乐队案例 2.4本章小结 附录DEVS的关键属性 参考文献 第3章系统实体结构基础 3.1建模仿真的简单流程 3.2建模仿真过程组件的分解和耦合 3.3建模仿真过程的分层结构 3.4本章小结 第4章DEVS自然语言模型及其细化 4.1在时间序列中生成作业的FDDEVS模型 4.2处理作业的FDDEVS模型 4.3简单的工作流耦合模型 4.4在Java中将FDDEVS细化为具有完整能力的模型 4.5将ProcessorOfJobs细化为Java模型 4.6变换器： 测量作业完成时间和吞吐量的模型 4.7使用细化过程处理不确定性状态转换 4.8使用细化过程处理多路并发输入 4.9使用细化过程生成多路并发输出 4.10使用时序图加快模型开发过程 4.11本章小结 附录变换器FDDEVS文件(Transducer.dnl) 第5章特化和修剪 5.1特化 5.2特化的修剪 5.3特化的多次出现 5.4添加特化的规则： 没有规则 5.4.1根实体下的特化 5.4.2方面实体下的特化 5.4.3特化实体下的特化 5.4.4组合特化 5.5变量和特化 5.6本章小结 第6章方面和多方面 6.1多方面(分解) 6.1.1表达同一实体的不同方面 6.1.2修剪方面 6.1.3方面： 视角和抽象 6.2多方面——实体的多个相关分解 6.2.1方面的局限性 6.2.2多方面重组 6.2.3多方面修剪 6.2.4多方面统一耦合 6.2.5一对多和多对一的耦合 6.2.6基于多方面的分层构建 6.2.7统一成对耦合 6.2.8预定义的耦合规格说明 6.3本章小结 参考文献 第7章管理修剪中的继承 7.1创建带下画线的实例 7.2指定继承的基类 7.3配置基类 7.4修剪中的继承 7.5指定来自子类的继承 7.6本章小结 第8章自动修剪和基于规则的修剪 8.1自动修剪 8.1.1枚举修剪 8.1.2随机修剪 8.2上下文无关修剪及上下文相关修剪 8.2.1上下文相关选择的修剪算法 8.2.2有条件的基于规则的修剪 8.2.3unless或if?not条件规则 8.2.4实例： 时间严格(time?critical)的建模与仿真 8.2.5从剩余选项中随机选择 8.3本章小结 参考文献 第Ⅱ篇高 级 概 念 第9章DEVS仿真协议 9.1DEVS仿真协议概述 9.2DEVS仿真协议在MS4 Me中的体现 9.2.1接口对象 9.2.2输入输出端口 9.2.3有限确定性离散事件仿真系统(FDDEVS)规格说明 9.3实现DEVS协议的分布式仿真 9.3.1标准的DEVS协议实现 9.3.2基于点对点消息交互的DEVS协议实现 9.3.3基于实时消息交互的DEVS协议实现 9.4作为仿真互操作标准的DEVS协议 9.4.1带事件调度仿真器的DEVS协议 9.4.2关于仿真的互操作性的经验教训 9.5本章小结 附录ASimulator.dnl摘录 附录BCoordinator.dnl摘录 参考文献 第10章动态结构： 智能体建模和发布/订阅 10.1动态结构和智能体建模 10.2基于发布/订阅的数据分发机制 10.2.1发布者 10.2.2订阅者 10.2.3发布/订阅路由器 10.2.4发布/订阅操作 10.3数据分发服务 10.3.1数据分发服务中的DEVS仿真协议 10.3.2DEVS信息 10.3.3相关端口和通信主题 10.4本章小结 附录AExcerpts from PublishSubscribeRouter.dnl 附录BExcerpts from Agent.dnl 参考文献 第11章基于兴趣关注的信息交换：映射与模型 11.1背景 11.1.1汽车购买中的信息框架应用实例 11.2网络数据收集里的应用 11.2.1网络流量数据表示 11.3映射方法 11.3.1多方面映射 11.4交换XML的DEVS模型 11.4.1生成XML文件的模型 11.4.2用DEVS模型描述基于系统实体结构的 XML映射 11.4.3主系统实体结构到基于兴趣关注的系统 实体结构的映射 11.4.4交换相同XML的模型 11.5本章小结 附录系统实体结构实例 参考文献 第12章构建DEVS模型的语言 12.1原子模型的受限自然语言规格说明 12.1.1FDDEVS模型的局限性 12.1.2FDDEVS增强设施 12.1.3增强设施的开发优势 12.2分层耦合模型的受限自然语言规格说明 12.3DEVS和UML 12.4本章小结 附录FDDEVS的形式化定义 参考文献 第Ⅲ篇应用 第13章柔性建模的支撑环境 13.1通过开发过程支持多路径 13.2SOA(面向服务架构)中作为服务的建模仿真工具 13.3实例研究： 分体式卫星系统 13.3.1建模仿真支撑环境如何适应各类利益相关方 13.3.2系统实体结构： MSE柔性的关键支撑 13.3.3建模仿真支撑环境的实现： 面向服务架构 13.3.4建模仿真支撑环境的仿真服务 13.3.5使用Web服务的仿真 13.4建模仿真支撑环境操作： 线程实例 13.5本章小结 附录 参考文献 第14章基于服务的软件系统 14.1引言 14.2基于服务的软件系统 14.3面向服务的体系架构 14.4SOA?DEVS仿真建模 14.4.1简单模型 14.4.2复合模型 14.5SOA?DEVS 模型组件 14.5.1通用消息 14.5.2简单服务 14.5.3复合服务模型 14.6仿真模型范例 14.7动态结构SOAD 14.7.1代理?执行模型设计 14.7.2扁平和分层模型组合 14.8本章小结 14.9练习 参考文献 第15章云系统仿真建模 15.1引言 15.2软件/硬件协同设计 15.3SOC?DEVS SW/HW建模 15.3.1软件服务系统模型 15.3.2硬件系统模型 15.3.3服务系统映射 15.4面向服务的语音通信系统 15.4.1基本度量 15.4.2仿真参数估计 15.4.3实验设置和执行 15.4.4实例仿真结果 15.5本章小结 参考文献 第16章体系模型库 16.1引言 16.2逻辑化、可视化和持久化建模的统一 16.2.1简单的网络病毒模型 16.2.2模板、模板实例和实例模型的类型 16.2.3仿真和非仿真类型的模型 16.2.4逻辑模型 16.2.5可视化模型 16.2.6持久化模型 16.2.7模型命名空间 16.3CoSMoS进程生命周期 16.4CoSMoS云建模 16.4.1硬件模型 16.4.2软件模型 16.4.3软件(服务)系统映射模型 16.4.4模型约束 16.5本章小结 参考文献 第17章基于体系的生命系统建模与仿真 17.1生命系统建模与仿真中的挑战 17.2DEVS和VLE为何适用于生命系统建模和仿真 17.2.1系统方法： 涌现与规模转换 17.2.2异构形式和生命系统复杂性 17.2.3VLE和试验计划 17.3动物流行病的监测和控制 17.3.1动机和目标 17.3.2模型描述 17.3.3仿真结果 17.4植物生长模型 17.4.1动机和目标 17.4.2Ecomeristem模型 17.4.3总体功能 17.4.4拓扑 17.4.5DEVS的实现 17.4.6验证 17.4.7结论 17.5生命系统的模型连续性 17.6本章小结 参考文献 第18章基于活跃度的体系实现 18.1能量与活跃度 18.2体系原型构建 18.3实验框架和定时需求 18.4体系模型中的能量和活跃度 18.5活跃度概念综述 18.6定时需求、能量和活跃度 18.7体系实例： 扑救森林火灾 18.8体系硬件实现的有关活动 18.9实验测试 18.10本章小结 附录Quantizer.dnl 参考文献 体系建模与仿真： 基础与实践 插图目录 插图目录 图1.1以建模和仿真为中心的体系开发6 图2.1爵士乐队的顺序图接口示例13 图2.2由时序图生成的爵士乐队模型13 图2.3MS4 Me初始用户界面的一部分14 图2.4用于创建原子模型的受限自然语言15 图2.5用于将FDDEVS模型扩展为成熟DEVS模型的标记块16 图2.6面向系统实体结构规格说明的受限自然语言16 图2.7显示分解和特化图标的系统实体结构树17 图2.8MS4 Me指定结构和行为的方法18 图2.9RhythmSection的状态图22 图2.10作为系统规格说明的DEVS原子模型24 图2.11作为系统规格说明的DEVS耦合模型的耦合封闭性25 图2.12面向离散事件系统的DEVS普适性和独特性25 图3.1“瀑布”形式的建模仿真过程28 图3.2建模仿真过程的系统实体结构图28 图3.3建模仿真过程的系统实体耦合结构图32 图3.4SES生成的DEVS耦合模型的仿真查看器32 图3.5分解DataGatherPhase的SES扩展结构图33 图3.6作为MSProcessSystem中的一个扩展组件的 DataGatherPhase模型34 图3.7MSProcessSystem的分层模型(以黑盒模型的形式展示了 组件耦合模型)35 图3.8ClarifyObjectivesPhase的分解图36 图3.9ContructModePhase的分解图37 图3.10ExecuteModelPhase的分解图37 图3.11InterpretResultsPhase的分解图38 图4.1作业生成器的框架图与状态图41 图4.2仿真查看器中的GeneratorOfJobs43 图4.3ProcessorOfJobs的框架图与状态图43 图4.4仿真查看器中的ProcessorOfJobs44 图4.5模型查看器中的简单工作流模型45 图4.6DEVS模型中的输入与输出端口45 图4.7GeneratorOfJobs的状态图描述47 图4.8ProcessorOfJobs的状态图51 图4.9仿真查看器中扩展后的SimpleWorkFlow模型53 图4.10书的生命周期54 图4.11反应过程的系统实体结构框架图54 图4.12用于测试无人自主系统的时序图60 图4.13测试无人自主系统的耦合模型60 图4.14使用时序图来细化变换器包61 图4.15用于测试无人自主系统的分层模型62 图4.16用特化增强系统实体结构63 图5.1表示meansToGetData特化的MSProcessSystem系统实体结构67 图5.2从初始选择到*终完成的修剪过程68 图5.3修剪界面中多次出现的特化的SES结构69 图5.4一辆车的SES分层结构72 图6.1添加fastProcess后MSProcessSystem的SES框架75 图6.2多方面重构78 图6.3All?to?all的耦合模式80 图6.4基于匹配的耦合81 图6.5MultiEnclaveNet结构83 图6.6单轨电车车站组合86 图7.1修剪和转换的SimpleWorkflow94 图8.1JobContext系统实体结构100 图9.1DEVS的分层服务架构109 图9.2DEVS仿真协议110 图9.3MS4 Me中的协调器和仿真器112 图9.4仿真器的输入和输出端口114 图9.5协调器的输入和输出端口114 图9.6协调器的状态图115 图9.7仿真器的状态图116 图9.8具有多方面耦合的标准DEVS协议实现118 图9.9具有多方面耦合的基于点对点消息交互的DEVS协议实现120 图9.10带有多方面耦合的基于实时消息交互的DEVS协议实现121 图9.11应用于基于事件的仿真器的DEVS仿真协议123 图10.1AgentAndActor的初始结构状态131 图10.2AgentAndActor模型后续结构状态131 图10.3简单想定的时序图134 图10.4发布者的状态图134 图10.5订阅者的状态图134 图10.6附加了政治(Politics)耦合端口的简单仿真查看器135 图10.7路由器的状态图136 图10.8测试案例的顺序图137 图10.9DEVS/DDS分布式仿真结构139 图10.10“所有”与“每个”的耦合关系142 图10.11跟踪执行者的发布/订阅服务144 图11.1系统实体结构和修剪的实体结构通过ontology和 imiplementations层联系起来151 图11.2基于系统实体结构的信息交换框架151 图11.3性能分析和安全测试的信息交换框架156 图11.4由主PacketInfo 系统实体结构到消费者需求的映射157 图11.5从PacketInfo 系统实体结构到POD攻击系统实体结构的映射158 图11.6从源SesPesPair对象到目标SesPesPair对象的映射159 图11.7多方面之间的映射160 图11.8状态设计器生成GeneratorXML的图解161 图11.9GeneratorXML的状态图标注162 图11.10带有标注的MapXML的状态转换图164 图11.11NetDataDistributor顺序图165 图11.12MapNDistributor的状态图166 图11.13基于共享SesPesPair的模型之间的XML交换167 图11.14SimonSays实例中文件交换的SES大纲167 图12.1虚拟构建与测试的支持层次171 图12.2DEVS自然语言到Java模型的流程示意图172 图12.3从自然语言到SES再到MS4 Me Java模型的路径示例图177 图12.4FDDEVS 与 SES生成路径的结合示意图177 图12.5UML与DEVS的规格说明语言178 图13.1调节柔性MSE中的不同利益相关方188 图13.2开发训练仿真器的另一个流程188 图13.3采用反向验证步骤的仿真器开发过程189 图13.4仿真器开发过程中的信息流190 图13.5由与中央存储区交互的工具支持的仿真开发过程190 图13.6SOA中作为服务支持建模仿真的工具191 图13.7显示典型服务序列(紫色)和信息流(灰色)MSE工作流195 图13.8建模仿真支撑环境(MSE)的实现196 图13.9建模仿真支撑环境(MSE)工作流的受限编排197 图13.10具有封装的实验框架和物理模型仿真器(PMS)的仿真服务198 图13.11实验框架的交互199 图13.12主系统实体结构(SES)给出了服务需求的特征描述和拟探索的 可能的架构202 图13.13SatelliteModule(卫星模块)重构为ImageSats和 RelaySats204 图13.14从主系统实体结构(Master SES)到物理模型系统实体结构 (Physical Model SES)的映射205 图14.1自适应的基于服务的软件系统概念模型214 图14.2面向服务计算中的服务和消息传递模式215 图14.3SOA兼容的DEVS简单服务组合217 图14.4SOA兼容的复合服务组合218 图14.5SOAD中的消息220 图14.6服务客户与端点之间的联系221 图14.7SOAD中的简单服务221 图14.8ServiceProvider中的内部事件函数222 图14.9复合服务模型224 图14.10业务过程执行语言224 图14.11旅行社服务模型226 图14.12采用语音通信的分层US ZIP服务227 图14.13采用复杂ResortByZip服务的简单USZIP和Resort服务228 图14.14代理?执行类图模型233 图14.15代理?执行模型的时序图234 图14.16执行模型的状态图235 图14.17代理模型的状态图235 图14.18添加和移除代理和订阅者的代码片段236 图15.1语音通信系统示例242 图15.2系统集成协同设计流程的基本步骤243 图15.3基于软件/硬件组件及其集成的云系统分割理念243 图15.4通用软件服务仿真模型类图245 图15.5处理作业和信息软件服务作业图248 图15.6软件服务系统模型249 图15.7代理、发行者和订阅者的设计规格说明249 图15.8处理机模型组件(DEVS?Suite仿真器树形结构)256 图15.9三种软件服务的输入输出映射及其对应的处理机和 网络交换器258 图15.10一个单处理机支持两种软件服务258 图15.11使用通过两个链路和一个交换机连接的两个处理器的 两种软件服务交互259 图15.12子网络的SES259 图15.13处理器和服务的SES261 图15.14有背景流量和没有背景流量的吞吐量测量一264 图15.15有背景流量和没有背景流量的吞吐量测量二265 图15.16有背景流量和没有背景流量的吞吐量测量三265 图15.17通过使用一个路由器连接两个处理机，包含一个发行者、 两个订阅者、一个代理的语音通信系统266 图16.1使用代码生成进行的逻辑化、可视化和持久化建模270 图16.2逻辑化、可视化和持久化类型的模型271 图16.3支持检测感染信息的病毒网络模型273 图16.4递增模型开发过程274 图16.5典型病毒网络模型中的模板、模板实例和实例模型的 树形结构图274 图16.6逻辑模型特化275 图16.7描述树形结构和方块模型的CoSMoS UI视图277 图16.8含有其他复合模型的复合实例模板模型，以及另一种含有 图元组件的复合模型的框图278 图16.9NetVirusExp模型组件的结构复杂性度量和VirusProcQ 模型组件的行为复杂性度量279 图16.10模板、实例模板和实例模型实体及其之间的关系279 图16.11非仿真模型和端口及其与模板模型和实例模板模型间的 关系280 图16.12用于存储数据库和平面文件的CoSMoS目录的工作空间281 图16.13开发模型、配置实验、执行仿真的CoSMoS生命周期进程282 图16.14以SOA服务为例的图元和复合实例模板实例模型283 图16.15图16.14中所示的实例模板模型的模板和实例模型284 图16.16H?样式的硬件系统模型286 图16.17有两个特殊模板模型的软件系统287 图16.18软件系统的映射模型287 图17.1动物流行病监测和控制的概览图297 图17.2监测、决策、控制和疾病的耦合模型(源自［Bont12］)298 图17.3(a) 采取/不采取控制措施时的流行病轨迹； (b) 监测模型“观测”出的轨迹； (c) 抽样率的轨迹； (d) 利用SIS模型并通过实验程序模型估算的轨迹； (e) 控制强度指标的轨迹300 图17.4由一个主干(含两节)和两个分蘖构成的分生组织模型的 MS4 Me图304 图17.5Ecomeristem示意图305 图17.6Ecomeristem的简化有限态自动机示意图308 图17.7水分胁迫和无水分胁迫时的稻田(第36天， 从第21天开始水分胁迫)309 图17.8两种基因型——IR64(上)和Azucena(下)的 Ecomeristem的验证310 图18.1连接信息和能量的活跃度316 图18.2基于活跃度的系统设计方法316 图18.3体系的简化原型系统317 图18.4通信增强型体系原型317 图18.5与体系耦合的实验框架318 图18.6增强体系概念模型与框架的交互318 图18.7体系实验框架319 图18.8计时延迟约束319 图18.9体系实现模型的实验框架320 图18.10体系的部分实现模型320 图18.11SensorSystem(传感系统)实现模型的扩展321 图18.12适时发生的事件321 图18.13活跃等级与对应的组件数322 图18.14森林火灾扑救体系架构324 图18.15自适应量化器(Quantizer)状态图325 图18.16自适应量化器传感器包326 图18.17基于DEVS的硬件设计方法327 图18.18测试案例实验结果328 图18.19可找出*少能量分配的频率搜索329 表格目录 表3.1组件的输入输出30 表10.1通信主题、相关的DEVS协议的发布者和订阅者140 表10.2“所有”和“每个”在复合中的作用143 表14.1基于服务的软件系统的QoS指标214 表14.2DEVS和SOA元素之间的对应关系216 表14.3WSDL与服务信息和服务查找消息220 表14.4Travel Agent服务模型的精选指标228 表14.5添加和移除发布者和订阅者的时间238 表15.1语音通信配置260 表15.2硬件系统配置260 表16.1软件/硬件协同设计模式285

 1/2    1 2 下一页 尾页

工业技术 电子通信 一般性问题

在线阅读