- 电子工业出版社
- 9787121518362
- 1-1
- 16开
- 2026-01
- 371
- 工学
- 机械类
- 机械设计制造及自动化
- 本科 研究生及以上
内容简介
本书全面介绍了机电系统建模与仿真的基础知识和应用案例。全书共 8 章：第 1 章介绍了机电系统建模与仿真的基础知识；第 2 章介绍了 MATLAB 的基础知识及其在机电系统建模中的应用；第 3 章介绍了3 种常用的系统建模方法与相似性原理，并介绍了模型线性化处理的方法；第4 章介绍了机理建模法的思维方法与原理，并详细讲解了常见的机电系统建模案例；第 5 章系统阐述了机电系统数学模型的分类及其相应的求解方法，并介绍了MATLAB 在数值解中的应用；第6 章系统介绍了实验建模法与辨识技术的相关理论与基础知识；第 7 章介绍了 Simulink 的基础知识，并通过仿真案例介绍了其在机电系统建模与仿真中的应用；第 8 章介绍了机电系统控制的相关知识，并详细介绍了在工程中比较实用的 PID 控制和滑模控制的原理与应用。
目录
第1章 概述 1
1.1 系统、模型与仿真的基本概念 1
1.1.1 系统的内涵 1
1.1.2 模型的内涵 5
1.1.3 仿真的内涵 9
1.1.4 系统、模型、仿真的关系 14
1.2 数学模型的分类与误差来源分析 14
1.2.1 数学模型的分类 14
1.2.2 误差来源分析 16
1.3 机电系统常用计算机仿真软件 17
1.3.1 MATLAB/Simulink 18
1.3.2 计算机辅助设计软件 20
1.3.3 有限元分析软件 21
1.3.4 多体动力学软件 22
1.4 仿真技术的发展历程及发展趋势 23
1.4.1 仿真技术的发展历程 23
1.4.2 仿真技术的发展趋势 24
习题 25
第2章 MATLAB应用基础 26
2.1 数据类型概述 26
2.1.1 数据类型 26
2.1.2 变量和常量 28
2.1.3 数组和矩阵 29
2.2 运算符和标点符 30
2.2.1 运算符 30
2.2.2 标点符 32
2.3 数据可视化 32
2.3.1 二维绘图函数 33
2.3.2 线条控制命令 34
2.3.3 图像控制命令 36
2.3.4 三维绘图函数 40
2.4 程序控制结构 41
2.4.1 顺序结构 41
2.4.2 分支结构 42
2.4.3 循环结构 45
2.5 流程跳转语句 48
2.5.1 break语句 48
2.5.2 continue语句 49
2.6 函数 50
2.6.1 函数文件 50
2.6.2 内联函数 50
2.6.3 匿名函数 51
习题 51
第3章 系统模型与建模 53
3.1 系统建模方法 53
3.1.1 机理建模法 54
3.1.2 实验建模法 56
3.1.3 综合建模法 60
3.2 相似性原理 61
3.2.1 相似理论 61
3.2.2 相似定理 63
3.3 模型线性化 67
3.3.1 典型本质非线性特性 68
3.3.2 线性化处理 71
习题 77
第4章 机理建模法 79
4.1 建模逻辑思维方法 79
4.1.1 抽象法 79
4.1.2 归纳法 81
4.1.3 演绎法 82
4.1.4 类比法 82
4.1.5 移植法 83
4.2 物理系统建模原理 84
4.2.1 机械系统的数学建模 86
4.2.2 电气系统的数学建模 96
4.2.3 流体系统的数学建模 100
4.3 机电系统的相似性 107
4.4 机电系统建模举例 110
习题 114
第5章 系统方程的求解 118
5.1 线性方程组的数值解 118
5.1.1 直接法 119
5.1.2 迭代法 119
5.2 非线性方程的数值解 121
5.2.1 牛顿迭代法 121
5.2.2 非线性方程组牛顿迭代法 123
5.3 微分方程的解析解 125
5.3.1 单自由度系统 126
5.3.2 多自由度系统 130
5.4 微分方程的数值解 132
5.4.1 数值积分法 132
5.4.2 逐步积分法 136
习题 145
第6章 实验建模法与辨识技术147
6.1 辨识基础知识 147
6.1.1 辨识基本概念 147
6.1.2 系统辨识的内容和步骤 150
6.1.3 辨识方式分类 152
6.2 系统辨识理论153
6.2.1 经典辨识法 153
6.2.2 现代辨识法 160
6.3 参数辨识方法 166
6.3.1 最小二乘法 166
6.3.2 梯度下降法 176
习题 178
第7章 Simulink应用基础 180
7.1 Simulink模块库 180
7.1.1 公共模块库 181
7.1.2 专业模块库 182
7.2 Simulink基本操作 183
7.2.1 启动Simulink …183
7.2.2 建立Simulink模型 184
7.2.3 仿真模型的运行 185
7.2.4 仿真结果的输出与保存 186
7.3 子系统及其创建… 188
7.3.1 子系统介绍 188
7.3.2 子系统创建 188
7.4 模型参数设置与求解器 190
7.4.1 模型参数设置 190
7.4.2 求解器介绍191
7.5 Simulink仿真举例 194
7.5.1 RLC串联电路仿真 194
7.5.2 曲柄滑块机构运动学仿真 195
7.5.3 单自由度系统动力学仿真 198
7.5.4 多自由度系统动力学仿真 199
习题 201
第8章 机电系统控制 203
8.1 机电系统控制概述 203
8.1.1 系统品质要求 203
8.1.2 机电控制系统组成 205
8.2 经典PID控制 207
8.2.1 基本原理207
8.2.2 参数影响分析 208
8.2.3 复合PID控制 213
8.3 滑模控制 217
8.3.1 基本原理 217
8.3.2 典型趋近律 219
8.3.3 滑模控制的抖振 220
习题 222
1.1 系统、模型与仿真的基本概念 1
1.1.1 系统的内涵 1
1.1.2 模型的内涵 5
1.1.3 仿真的内涵 9
1.1.4 系统、模型、仿真的关系 14
1.2 数学模型的分类与误差来源分析 14
1.2.1 数学模型的分类 14
1.2.2 误差来源分析 16
1.3 机电系统常用计算机仿真软件 17
1.3.1 MATLAB/Simulink 18
1.3.2 计算机辅助设计软件 20
1.3.3 有限元分析软件 21
1.3.4 多体动力学软件 22
1.4 仿真技术的发展历程及发展趋势 23
1.4.1 仿真技术的发展历程 23
1.4.2 仿真技术的发展趋势 24
习题 25
第2章 MATLAB应用基础 26
2.1 数据类型概述 26
2.1.1 数据类型 26
2.1.2 变量和常量 28
2.1.3 数组和矩阵 29
2.2 运算符和标点符 30
2.2.1 运算符 30
2.2.2 标点符 32
2.3 数据可视化 32
2.3.1 二维绘图函数 33
2.3.2 线条控制命令 34
2.3.3 图像控制命令 36
2.3.4 三维绘图函数 40
2.4 程序控制结构 41
2.4.1 顺序结构 41
2.4.2 分支结构 42
2.4.3 循环结构 45
2.5 流程跳转语句 48
2.5.1 break语句 48
2.5.2 continue语句 49
2.6 函数 50
2.6.1 函数文件 50
2.6.2 内联函数 50
2.6.3 匿名函数 51
习题 51
第3章 系统模型与建模 53
3.1 系统建模方法 53
3.1.1 机理建模法 54
3.1.2 实验建模法 56
3.1.3 综合建模法 60
3.2 相似性原理 61
3.2.1 相似理论 61
3.2.2 相似定理 63
3.3 模型线性化 67
3.3.1 典型本质非线性特性 68
3.3.2 线性化处理 71
习题 77
第4章 机理建模法 79
4.1 建模逻辑思维方法 79
4.1.1 抽象法 79
4.1.2 归纳法 81
4.1.3 演绎法 82
4.1.4 类比法 82
4.1.5 移植法 83
4.2 物理系统建模原理 84
4.2.1 机械系统的数学建模 86
4.2.2 电气系统的数学建模 96
4.2.3 流体系统的数学建模 100
4.3 机电系统的相似性 107
4.4 机电系统建模举例 110
习题 114
第5章 系统方程的求解 118
5.1 线性方程组的数值解 118
5.1.1 直接法 119
5.1.2 迭代法 119
5.2 非线性方程的数值解 121
5.2.1 牛顿迭代法 121
5.2.2 非线性方程组牛顿迭代法 123
5.3 微分方程的解析解 125
5.3.1 单自由度系统 126
5.3.2 多自由度系统 130
5.4 微分方程的数值解 132
5.4.1 数值积分法 132
5.4.2 逐步积分法 136
习题 145
第6章 实验建模法与辨识技术147
6.1 辨识基础知识 147
6.1.1 辨识基本概念 147
6.1.2 系统辨识的内容和步骤 150
6.1.3 辨识方式分类 152
6.2 系统辨识理论153
6.2.1 经典辨识法 153
6.2.2 现代辨识法 160
6.3 参数辨识方法 166
6.3.1 最小二乘法 166
6.3.2 梯度下降法 176
习题 178
第7章 Simulink应用基础 180
7.1 Simulink模块库 180
7.1.1 公共模块库 181
7.1.2 专业模块库 182
7.2 Simulink基本操作 183
7.2.1 启动Simulink …183
7.2.2 建立Simulink模型 184
7.2.3 仿真模型的运行 185
7.2.4 仿真结果的输出与保存 186
7.3 子系统及其创建… 188
7.3.1 子系统介绍 188
7.3.2 子系统创建 188
7.4 模型参数设置与求解器 190
7.4.1 模型参数设置 190
7.4.2 求解器介绍191
7.5 Simulink仿真举例 194
7.5.1 RLC串联电路仿真 194
7.5.2 曲柄滑块机构运动学仿真 195
7.5.3 单自由度系统动力学仿真 198
7.5.4 多自由度系统动力学仿真 199
习题 201
第8章 机电系统控制 203
8.1 机电系统控制概述 203
8.1.1 系统品质要求 203
8.1.2 机电控制系统组成 205
8.2 经典PID控制 207
8.2.1 基本原理207
8.2.2 参数影响分析 208
8.2.3 复合PID控制 213
8.3 滑模控制 217
8.3.1 基本原理 217
8.3.2 典型趋近律 219
8.3.3 滑模控制的抖振 220
习题 222
