系統(tǒng)動力學機電系統(tǒng)的建模與仿真

內(nèi)容概要

　　《系統(tǒng)動力學機電系統(tǒng)的建模與仿真（第4版）》原著作者是3位分別從事教學和科研工作的建模與仿真領(lǐng)域的知名教授。該書是一部有關(guān)機電系統(tǒng)動力學建模的經(jīng)典教材，被多所美國著名大學選用。特別是在該書2006年出版的第4版中，在延續(xù)了前面版本中從基礎(chǔ)知識著手，并逐步深入創(chuàng)建動力學模型方法的基礎(chǔ)上，通過對相關(guān)章節(jié)的調(diào)整，使得該書對不熟悉物理系統(tǒng)建模的讀者也能輕松地理解和掌握?！　∽g者在做出國訪問學者期間，在美國密西根大學選修了以該書作為教材的“動態(tài)系統(tǒng)建模與分析”研究生課程，并且在Jeffrey L.Stein教授的自動化建模實驗室接觸了許多采用鍵合圖理論建模的應(yīng)用實例?？紤]到該書對從事動態(tài)系統(tǒng)建模的科研人員有重要的參考價值，因此將該書翻譯成中文，期待為該書的讀者提供更大的便利，同時也希望能對鍵合圖理論在國內(nèi)的應(yīng)用與發(fā)展起到推動作用。本書可作為工科專業(yè)高年級本科生和研究生的參考教材，也可作為工程人員的參考資料。

作者簡介

作者：（美國）卡羅普（Dean C.Karnopp） （美國）馬戈利斯（Donald L.Margolis） （美國）羅森伯格（Ronald C.Rosenberg） 譯者：劉玉慶

書籍目錄

第1章緒論  1.1系統(tǒng)模型  1.2系統(tǒng)、子系統(tǒng)和元件  1.3確定狀態(tài)系統(tǒng)  1.4動態(tài)模型的應(yīng)用  1.5線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)  1.6自動化仿真  習題  參考文獻  第2章多通口系統(tǒng)與鍵合圖  2.1工程多通口  2.2通口、鍵和功率  2.3鍵合圖  2.4輸入、輸出和信號  習題  第3章基本元件模型  3.1基本一通口元件  3.2基本二通口元件  3.3三通口結(jié)元件  3.4基本多通口系統(tǒng)的因果關(guān)系  3.4.1基本一通口元件的因果關(guān)系  3.4.2基本二通口和三通口元件的因果關(guān)系  3.5因果關(guān)系與方塊圖  3.6偽鍵合圖與熱系統(tǒng)  習題  參考文獻  第4章系統(tǒng)模型  4.1電系統(tǒng)  4.1.1電路  4.1.2電路網(wǎng)絡(luò)  4.2機械系統(tǒng)  4.2.1機械平動  4.2.2定軸轉(zhuǎn)動  4.2.3平面運動  4.3液力與聲學回路  4.3.1流體阻力  4.3.2流體容量  4.3.3流體慣量  4.3.4流體回路構(gòu)建  4.3.5一個聲學回路的例子  4.4換能器與多能域模型  4.4.1變換器型換能器  4.4.2轉(zhuǎn)器型換能器  4.4.3多能域模型  習題  參考文獻  第5章狀態(tài)空間方程與自動化仿真  5.1系統(tǒng)方程的標準形式  5.2鍵合圖的增廣  5.3基本公式與化簡  5.4擴展的形式化方法：代數(shù)環(huán)  5.4.1擴展的形式化方法：微分因果關(guān)系  5.5輸出變量形式化  5.6自動化的和非線性系統(tǒng)  5.6.1非線性系統(tǒng)  5.6.2自動化系統(tǒng)  習題  參考文獻  第6章線性系統(tǒng)分析  6.1引言  6.2常微分方程解法  6.3特征值與自由響應(yīng)  6.3.1一階系統(tǒng)舉例  6.3.2二階系統(tǒng)舉例  6.3.3舉例：無阻尼振蕩器  6.3.4舉例：有阻尼振蕩器  6.3.5一般情況  6.4激勵響應(yīng)與頻率響應(yīng)函數(shù)  6.4.1響應(yīng)曲線的正態(tài)屬性  6.4.2一般情況  6.5傳遞函數(shù)  6.5.1方塊圖  6.6完全口向應(yīng)  6.7可選狀態(tài)變量  習題  參考文獻  第7章多通口場和結(jié)型結(jié)構(gòu)  7.1儲能場  7.1.1c—場  7.1.2c—場的因果關(guān)系  7.1.3i—場  7.1.4混合儲能場  7.2阻性場  7.3可調(diào)二通口元件  7.4結(jié)型結(jié)構(gòu)  7.5多通口變換器  習題  參考文獻  第8章?lián)Q能器\放大器和設(shè)備  8.1功率換能器  8.2儲能換能器  8.3放大器和設(shè)備  8.4受控系統(tǒng)的鍵合圖和方塊圖  習題  參考文獻  第9章含非線性幾何學的機械系統(tǒng)  9.1多維動力學  9.2機械系統(tǒng)動力學中的非線性  9.2.1基本建模過程  9.2.2多體系統(tǒng)  9.2.3拉格朗日或哈密頓ic—場表示  9.3車輛動力學的應(yīng)用  習題  參考文獻  第10章分布參數(shù)系統(tǒng)  10.1應(yīng)用于分布式系統(tǒng)的簡單集總技術(shù)  10.2分離變量實現(xiàn)連續(xù)集總模型  10.3有限模式鍵合圖的通用性研究  10.4組合完整系統(tǒng)模型  10.5小結(jié)  習題  參考文獻  第11章磁路和設(shè)備  11.1磁效應(yīng)與流變量  11.2磁能的存儲與損耗  11.3磁路的組成  11.4磁力元件  11.5設(shè)備模型  習題  參考文獻  第12章熱流系統(tǒng)  12.1鍵合圖形式表示的基本熱力學  12.2實鍵合圖和偽鍵合圖中的熱傳遞  12.2.1一個簡單案例  12.2.2電熱電阻器  12.3流體動態(tài)系統(tǒng)  12.3.1一維不可壓流  12.3.2可壓縮效應(yīng)的表示  12.3.3一維流的慣性和可壓縮性  12.4可壓氣體動力學的偽鍵合圖  12.4.1動態(tài)熱存儲器  12.4.2等熵噴嘴  12.4.3構(gòu)建含熱動態(tài)存儲器和等熵噴嘴的模型  12.4.4小結(jié)  習題  參考文獻  第13章非線性系統(tǒng)仿真  13.1顯式一階微分方程  13.2代數(shù)環(huán)產(chǎn)生的微分代數(shù)方程  13.3微分因果關(guān)系導(dǎo)致的隱式方程  13.4動態(tài)系統(tǒng)的自動化仿真  13.4.1方程的分類  13.4.2隱式方程和微分代數(shù)方程的求解  13.4.3基于圖標的自動化仿真  13.5非線性仿真舉例  13.5.1一些仿真結(jié)果  13.6結(jié)論  習題  參考文獻  附錄 用于建模機械\聲學及液壓元件等典型材料的屬性值

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   5—14 考慮下述機械系統(tǒng)。 物塊m在系統(tǒng)中扮演不尋常的角色。 （1）證明：系統(tǒng)狀態(tài)空間可以不依賴m1而確定。 （2）證明：絕大多數(shù)系統(tǒng)變量靜態(tài)決定于狀態(tài)變量F和輸入V，但是m1對f卻不是這樣（f的定義見前面）。 5—15 圖中所示的電阻電路能夠展示因果關(guān)系和輔助變量的應(yīng)用。 （1）建立該電路的鍵合圖模型，并分配因果關(guān)系； （2）寫出eout隨ein的變化關(guān)系； （3）寫出i4隨ein的變化關(guān)系； （4）如果負載電阻RL置于eout端口，修改鍵合圖，以及在（2）中獲得的解。 5—16 圖中所示的直流電動機具有纏繞電阻Rw，轉(zhuǎn)動慣量Jm和輸出桿的容度kT。通過半徑R的小齒輪驅(qū)動質(zhì)量為m的小架子，小架子通過彈簧k和阻尼b連接。該系統(tǒng)的鍵合圖在下面給出，其中T是馬達的常數(shù)，馬達的力矩T和電流之間的關(guān)系為：T=Ti。推到此系統(tǒng)的狀態(tài)空間方程，并寫成矩陣形式，x=Ax+be。試寫出關(guān)于e4，f7和e2的輸出方程。 5—17 圖中給出一個在“屋頂”具有一臺直流電動機的一層建筑的模型。電動機可以加速，從而產(chǎn)生一個反作用力。理想情況是控制電動機的電壓，從而使獲得的力在地震時輔助穩(wěn)定建筑物，用輸入速度vi（t）表示。 此系統(tǒng)的鍵合圖模型中具有微分因果關(guān)系。使用本章介紹的方法，推導(dǎo)系統(tǒng)的狀態(tài)方程。代數(shù)關(guān)系可能是冗長的，但是可使用方程和文字描述你如何獲得最終的狀態(tài)方程。 5—18 對習題5—17，提出附加的物理能量存儲組件，以消除微分因果關(guān)系。重新畫出鍵合圖，并介紹附加的元件如何表示，推導(dǎo)其狀態(tài)方程。 5—19 下述系統(tǒng)中含有代數(shù)環(huán)。

編輯推薦

《系統(tǒng)動力學機電系統(tǒng)的建模與仿真(第4版)》是一部有關(guān)機電系統(tǒng)動力學建模的經(jīng)典教材，經(jīng)過4次修訂。書中還包括大量習題，適合教學參考。

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