機(jī)電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真——基于MATLAB/Simulink（第2版）

第2版前言

第1版前言

第1章MATLAB基礎(chǔ)1

1.1概述1

1.1.1MATLAB的發(fā)展歷程1

1.1.2MATLAB的基本組成和特點(diǎn)2

1.2MATLAB的操作界面4

1.3指令窗運(yùn)行5

1.3.1數(shù)值、變量和表達(dá)式6

1.3.2指令窗操作7

1.4歷史指令窗10

1.5當(dāng)前目錄瀏覽器、路徑設(shè)置器和文件管理11

1.5.1MATLAB的搜索路徑11

1.5.2當(dāng)前目錄瀏覽器11

1. 6工作空間瀏覽器和數(shù)組編輯器13

1.6.1工作空間瀏覽器13

1.6.2數(shù)組編輯器13

1.7M文件編輯器和M腳本文件編寫(xiě)14

1.7.1Editor/Debugger M文件編輯器簡(jiǎn)介14

1.7.2M腳本文件的編寫(xiě)15

1.8使用MATLAB幫助16

習(xí)題118

第2章數(shù)組及其運(yùn)算20

2.1簡(jiǎn)介20

2.2數(shù)值數(shù)組的生成和尋訪(fǎng)20

2.2.1數(shù)值數(shù)組的生成20

2.2.2數(shù)值數(shù)組的尋訪(fǎng)25

2.3數(shù)組運(yùn)算和矩陣運(yùn)算26

2.3.1執(zhí)行數(shù)組運(yùn)算的常用函數(shù)26

2.3.2數(shù)組和矩陣運(yùn)算27

2.4“非數(shù)”和“空”數(shù)組29

2.4.1非數(shù)29

2.4.2“空”數(shù)組31

2.5數(shù)組的關(guān)系運(yùn)算和邏輯運(yùn)算31

2.5.1關(guān)系運(yùn)算32

2.5.2邏輯運(yùn)算33

2.6字符串?dāng)?shù)組33

2.6.1字符串?dāng)?shù)組的創(chuàng)建與操作33

2.6.2串操作函數(shù)35

2.6.3串轉(zhuǎn)換函數(shù)36

2.7元胞數(shù)組38

2.7.1元胞數(shù)組的創(chuàng)建和顯示38

2.7.2元胞數(shù)組內(nèi)容的調(diào)取39

2.8構(gòu)架數(shù)組40

習(xí)題241

第3章數(shù)據(jù)和函數(shù)的可視化42

3.1二維曲線(xiàn)繪圖42

3.1.1plot的基本調(diào)用格式42

3.1.2曲線(xiàn)的色彩、線(xiàn)型和數(shù)據(jù)點(diǎn)型44

3.1.3圖形控制46

3.2三維繪圖57

3.2.1plot3的基本調(diào)用格式57

3.2.2三維網(wǎng)線(xiàn)圖和曲面圖58

3.3圖形窗功能簡(jiǎn)介68

3.3.1圖形窗工具欄68

3.3.2圖形編輯69

習(xí)題372

第4章MATLAB編程73

4.1MATLAB程序控制73

4.1.1for循環(huán)結(jié)構(gòu)73

4.1.2while循環(huán)結(jié)構(gòu)74

4.1.3ifelseend分支結(jié)構(gòu)75

4.1.4switchcase結(jié)構(gòu)75

4.1.5trycatch結(jié)構(gòu)77

4.1.6控制程序流的其他常用指令77

4.2M腳本文件和M函數(shù)文件78

4.2.1M腳本文件78

4.2.2M函數(shù)文件78

4.2.3M函數(shù)文件的一般結(jié)構(gòu)79

4.2.4局部變量和全局變量80

4.3變量的檢測(cè)傳遞和限權(quán)使用函數(shù)81

4.3.1輸入、輸出參量檢測(cè)指令81

4.3.2子函數(shù)82

4.3.3私有函數(shù)84

4.4串演算函數(shù)84

4.4.1eval84

4.4.2feval85

4.4.3內(nèi)聯(lián)函數(shù)86

4.5函數(shù)句柄87

4.5.1函數(shù)句柄的創(chuàng)建和觀察87

4.5.2函數(shù)句柄的基本用法87

4.6符號(hào)計(jì)算89

4.6.1符號(hào)對(duì)象和使用89

4.6.2符號(hào)表達(dá)式的操作91

4.6.3符號(hào)微積分92

習(xí)題493

第5章系統(tǒng)模型96

5.1系統(tǒng)仿真概述96

5.1.1系統(tǒng)仿真及其分類(lèi)96

5.1.2仿真模型與仿真研究97

5.2系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型98

5.2.1系統(tǒng)時(shí)域模型98

5.2.2系統(tǒng)傳遞函數(shù)模型98

5.2.3系統(tǒng)零極點(diǎn)增益模型99

5.2.4狀態(tài)空間模型100

5.2.5系統(tǒng)模型的轉(zhuǎn)換102

5.2.6系統(tǒng)模型參數(shù)的獲取103

5.2.7時(shí)間延遲系統(tǒng)建模105

5.2.8模型屬性設(shè)置和獲取105

5.3系統(tǒng)模型的連接107

5.3.1模型串聯(lián)107

5.3.2模型并聯(lián)107

5.3.3反饋連接108

5.4機(jī)電系統(tǒng)建模舉例110

5.4.1半定系統(tǒng)建模110

5.4.2機(jī)械加速度計(jì)建模111

5.4.3磁懸浮系統(tǒng)建模113

5.4.4液壓動(dòng)力元件建模114

習(xí)題5116

第6章系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)及其仿真117

6.1仿真算法117

6.1.1數(shù)值積分的基本原理117

6.1.2數(shù)值積分方法的選擇122

6.1.3基于離散相似法的系統(tǒng)仿真方法123

6.2系統(tǒng)仿真的MATLAB函數(shù)124

6.2.1數(shù)值積分方法的MATLAB函數(shù)124

6.2.2時(shí)間響應(yīng)仿真的MATLAB函數(shù)129

6.3采樣控制系統(tǒng)仿真134

6.3.1采樣控制系統(tǒng)的基本組成134

6.3.2采樣控制系統(tǒng)仿真特點(diǎn)134

6.3.3采樣控制系統(tǒng)仿真方法135

習(xí)題6137

第7章系統(tǒng)頻率響應(yīng)及其仿真140

7.1頻率特性的一般概念140

7.1.1頻率響應(yīng)與頻率特性140

7.1.2Nyquist圖與Bode圖141

7.1.3穩(wěn)定裕度141

7.2連續(xù)系統(tǒng)頻率特性的MATLAB函數(shù)142

7.2.1頻率響應(yīng)的計(jì)算142

7.2.2頻率特性圖示法145

7.3離散系統(tǒng)頻域仿真150

7.4系統(tǒng)分析圖形用戶(hù)界面153

習(xí)題7157

第8章控制系統(tǒng)的綜合與校正159

8.1系統(tǒng)性能指標(biāo)的計(jì)算159

8.1.1時(shí)域指標(biāo)159

8.1.2頻域指標(biāo)163

8.2系統(tǒng)校正的MATLAB編程163

8.2.1相位滯后校正164

8.2.2PID校正168

8.3控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例172

8.3.1汽車(chē)懸架系統(tǒng)控制172

8.3.2閥控液壓馬達(dá)速度控制系統(tǒng)176

習(xí)題8178

第9章Simulink動(dòng)態(tài)仿真181

9.1Simulink基本操作181

9.1.1啟動(dòng)Simulink181

9.1.2打開(kāi)空白模型窗口182

9.1.3建立Simulink仿真模型183

9.1.4系統(tǒng)仿真運(yùn)行186

9.1.5仿真結(jié)果的輸出和保存187

9.2模塊庫(kù)和系統(tǒng)仿真187

9.2.1Simulink模塊庫(kù)187

9.2.2Simulink環(huán)境下的仿真運(yùn)行197

9.3子系統(tǒng)的創(chuàng)建與封裝202

9.3.1子系統(tǒng)的創(chuàng)建203

9.3.2子系統(tǒng)的封裝206

9.3.3條件子系統(tǒng)210

9.4Simulink仿真舉例214

9.4.1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)的仿真214

9.4.2懸吊式起重機(jī)動(dòng)力學(xué)仿真218

9.4.3閥控液壓缸的動(dòng)剛度分析220

9.5S函數(shù)簡(jiǎn)介224

9.5.1S函數(shù)的概念224

9.5.2編寫(xiě)M文件S函數(shù)227

習(xí)題9234

參考文獻(xiàn)2382100433B

本書(shū)重點(diǎn)介紹如何利用MATLAB/Simulink進(jìn)行機(jī)電液動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模、性能分析以及綜合設(shè)計(jì)。其第1~4章系統(tǒng)介紹了動(dòng)態(tài)仿真所應(yīng)當(dāng)掌握的MATLAB基本知識(shí)和操作，第5~8章介紹了機(jī)電液系統(tǒng)建模、時(shí)間相應(yīng)、頻率響應(yīng)、控制系統(tǒng)綜合校正等相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)、算法以及進(jìn)行仿真所對(duì)應(yīng)的MATLAB函數(shù)，第9章重點(diǎn)介紹了Simulink的特點(diǎn)及利用Simulink進(jìn)行機(jī)電液系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真的方法。

本書(shū)可作為理工科院校機(jī)械類(lèi)(含機(jī)電類(lèi))有關(guān)專(zhuān)業(yè)，如機(jī)械設(shè)計(jì)與制造、機(jī)械電子工程、車(chē)輛工程、儀器與儀表等專(zhuān)業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)的教材或參考書(shū)，也可供相關(guān)專(zhuān)業(yè)的研究生或科研人員使用。

本書(shū)重點(diǎn)介紹如何利用MATLAB/Simulink進(jìn)行機(jī)電液動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模、性能分析以及綜合設(shè)計(jì)。其第1~4章系統(tǒng)介紹了動(dòng)態(tài)仿真所應(yīng)當(dāng)掌握的MATLAB基本知識(shí)和操作，第5~8章介紹了機(jī)電液系統(tǒng)建模、時(shí)間相應(yīng)、頻率響應(yīng)、控制系統(tǒng)綜合校正等相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)、算法以及進(jìn)行仿真所對(duì)應(yīng)的MATLAB函數(shù)，第9章重點(diǎn)介紹了Simulink的特點(diǎn)及利用Simulink進(jìn)行機(jī)電液系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真的方法。本書(shū)可作為理工科院校機(jī)械類(lèi)和近機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)，如機(jī)械設(shè)計(jì)與制造、機(jī)械電子工程、車(chē)輛工程、儀器與儀表等專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)的教材或參考書(shū)，也可供相關(guān)專(zhuān)業(yè)的研究生或科研人員使用。

本書(shū)重點(diǎn)介紹何利用MATLAB進(jìn)行機(jī)電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真。系統(tǒng)介紹了MATLAB6.X及Simulink軟件包中與機(jī)電系統(tǒng)仿真有關(guān)的必要知識(shí)，以及機(jī)電液系統(tǒng)建模、動(dòng)態(tài)特性分析、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)等相關(guān)理論、方法及MATLAB應(yīng)用，書(shū)中的例子、習(xí)題涉及到控制原理，機(jī)構(gòu)學(xué)、機(jī)械振動(dòng)、液壓傳動(dòng)、伺服系統(tǒng)等諸多機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)的課程，希望能為讀者應(yīng)用MATLAB進(jìn)行機(jī)電系統(tǒng)分析提供借鑒。

本書(shū)可作為理工科院校機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)本科生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)仿真的教材或參考書(shū)，也可供相關(guān)專(zhuān)業(yè)的研究生或科研人員使用。

前言

第1章 MATLAB基礎(chǔ)

1.1 概述

1.2 MATLAB操作界面

1.3 Command Window運(yùn)行

1.4 Command History窗

1.5 Current Directory、路徑設(shè)置器和文件管理

1.6 Workspace Browser和Array Editor

1.7 M文件編輯器和腳本編寫(xiě)

1.8 使用MATLAB幫助

習(xí)題1

第2章 數(shù)組及其運(yùn)算

2.1 簡(jiǎn)介

2.2 數(shù)值數(shù)組的生成和尋訪(fǎng)

2.3 數(shù)組運(yùn)算和矩陣運(yùn)算

2.4 非數(shù)和“空”數(shù)組

2.5 數(shù)組的關(guān)系運(yùn)算和邏輯運(yùn)算

2.6 字符串?dāng)?shù)組

2.7 元胞數(shù)組

2.8 構(gòu)架數(shù)組

習(xí)題2

第3章 數(shù)據(jù)和函數(shù)的可視化

3.1 二維曲線(xiàn)繪圖

3.2 三維繪圖

3.3 圖形窗功能簡(jiǎn)介

習(xí)題3

第4章 MATLAB編程

4.1 MATLAB程序控制

4.2 M腳本文件和M函數(shù)文件

4.3 變量的檢測(cè)傳遞和限權(quán)使用涵數(shù)

4.4 串演算函數(shù)

4.5 函數(shù)句柄

4.6 符號(hào)計(jì)算

習(xí)題4

第5章 系統(tǒng)模型

……

第6章 系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)及其仿真

第7章 系統(tǒng)頻率響應(yīng)及其仿真

第8章 控制系統(tǒng)的綜合與校正

第9章 Simulink動(dòng)態(tài)仿真2100433B