建模、仿真與機電系統(tǒng)的相似內容簡介

本教材首先對機電系統(tǒng)建模與仿真的相關概念進行了闡述和區(qū)分。然后介紹了相似原理及其在機電系統(tǒng)建模中的應用，更強調機和電這兩個系統(tǒng)之間的相似。除了通常主要討論數學模型的建立外，本教材還側重介紹了實物、半實物模型的建立。在講授完上述內容的基礎上，介紹了建模、仿真和相似原理在典型機電系統(tǒng)中的應用，如：輪式移動平臺、關節(jié)式機械手、驅動系統(tǒng)、飛行動力地面模擬系統(tǒng)等。

通過對本教材的學習，為本學科的進一步學習和科學研究奠定了基礎，也可以在一定程度上彌補目前出版的教材主要偏重計算機數學仿真（即介紹運動控制中的建模仿真多、抽象符號和數學計算多，而物理系統(tǒng)和實踐環(huán)節(jié)少），不利于學生全面地了解機、電系統(tǒng)綜合知識的問題。

本書是在參考國內外相關文獻的基礎上，結合作者從事機械電子工程教學、研究工作的經驗以及我國實際情況，按照理論聯(lián)系實際的原則編寫而成的。全書分為7章：第1章闡述了建模仿真的基本概念，以及機械系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的相似；第2章介紹了系統(tǒng)的半實物模型，以及機電系統(tǒng)的一階、二階數學模型及其特性；第3章簡要討論了系統(tǒng)的數學模型的描述方法，以及計算機在建模仿真中的作用；第4章探討了動力學模型的建立，動、靜態(tài)特性測試方法，以及建模仿真在輪式移動平臺中的應用；第5章以關節(jié)式機械手為例，介紹了機構分析和機械傳動系統(tǒng)的運動學模型建立與仿真；第6章闡述了驅動系統(tǒng)（電機）的建模、實物仿真和數字仿真；第7章通過分析飛行動力地面系統(tǒng)，建立了數學模型加機械實物的仿真模型，然后運用相似原理，以電路替代原有機械系統(tǒng)，建立了簡化模型。

各章后的思考題有的是幫助讀者回顧本章的要點，有的則是引導讀者進一步思考，不一定能在書中找到現(xiàn)成的答案。

第1章 基本概念

1.1 實物系統(tǒng)及其模型的建立

1.2 物質本質（運動）的相似

1.3 相似性原理、類比推理及其對仿真設計的影響

1.4 機電系統(tǒng)的一般性質

1.5 機械電子系統(tǒng)的模型

1.6 機電系統(tǒng)的數學模型

思考題

第2章 系統(tǒng)的半實物仿真

2.1 簡單機電系統(tǒng)的半實物仿真

2.1.1 系統(tǒng)仿真

2.1.2 仿真作用

2.1.3 仿真分類

2.2 一階系統(tǒng)的特性及其相似

2.2.1 典型機械元件及其特性

2.2.2 典型電氣元件及其特性

2.2.3 機械系統(tǒng)的一階模型

2.2.4 電氣系統(tǒng)的一階模型

2.2.5 拉普拉斯變換

2.2.6 一階系統(tǒng)的解及其特性與相似

2.2.7 一階系統(tǒng)階躍輸入的輸出響應

2.3 二階系統(tǒng)的特性及其相似

2.3.1 機械系統(tǒng)的二階數學模型

2.3.2 電氣系統(tǒng)的二階數學模型

2.3.3 二階系統(tǒng)的解及其特性與相似

2.3.4 二階系統(tǒng)的階躍響應

2.3.5 二階系統(tǒng)的性能指標

2.4 控制器的設計

2.5 基于運算放大器模擬電路的半實物仿真

2.5.1 半實物系統(tǒng)的仿真

2.5.2 微機的接入

思考題

第3章 系統(tǒng)的數學建模及性能分析

3.1 引言

3.2 連續(xù)系統(tǒng)的數學模型

3.3 系統(tǒng)的頻率特性分析

3.3.1 頻率特性分析的輸入——正弦信號

3.3.2 頻率特性的含義

3.3.3 頻率特性的表示方法

3.3.4 典型環(huán)節(jié)的頻率特性

3.4 MATLAB工具箱的數學建模

3.4.1 數學模型的建立

3.4.2 數學模型的連接

3.4.3 時域分析

3.4.4 頻域分析

3.5 Simulink仿真的數學建模

3.5.1 打開模型窗口的方法

3.5.2 模塊的復制、移動與刪除

3.5.3 模塊的連接

3.5.4 模塊名稱的修改

3.5.5 模型文件的保存與打開

3.5.6 Simulink中的常用模塊庫

思考題

第4章 建模仿真在輪式移動平臺設計中的應用

4.1 系統(tǒng)概述

4.2 機構分析的建模仿真—

4.3 運動控制的建模與仿真

4.3.1 運動學分析

4.3.2 動力學分析

4.4 實物平臺模型的控制實例應用

思考題

第5章 機械傳動系統(tǒng)的運動分析與仿真

5.1 關節(jié)式機械手的運動學建模

5.1.1 基于閉環(huán)矢量法的運動學建模

5.1.2 基于D—H法的系統(tǒng)運動學建模

5.2 機械傳動系統(tǒng)的動力學建模

5.2.1 連桿上任意一點的速度計算

5.2.2 動能和位能的計算

5.2.3 動力學方程推導

5.3 機器人仿真實例

5.3.1 Robotics Tooibox簡介

5.3.2 在MATLAB中安裝Robotics Toolbox

5.3.3 FUMA560的MATLAB仿真

思考題

第6章 驅動系統(tǒng)的建模和仿真

6.1 概述

6.2 直流伺服電動機的建模與仿真

6.3 永磁無刷直流電機建模與仿真

6.4 永磁同步電動機建模與仿真

6.5 本章小結

思考題

第7章 飛行動力地面模擬系統(tǒng)的相似模型

7.1 系統(tǒng)主要參數

7.2 初步設計

7.2.1 設計任務設想

7.2.2 系統(tǒng)方案選擇

7.2.3 驅動裝置的選擇

7.2.4 系統(tǒng)結構形式

7.2.5 微處理機選型

7.3 具體設計

7.3.1 設計重點

7.3.2 設計方法

7.3.3 安全問題

7.4 本章小結

思考題 2100433B

本書共分6章,內容涉及機電系統(tǒng)的動力學方程、動力學仿真軟件和試驗建模方法;面向動力學模型和面向實體模型的機電系統(tǒng)仿真分析方法；重點介紹了MATLAB系統(tǒng)分析與設計工具在基于傳遞函數的伺服控制系統(tǒng)設計與仿真、基于狀態(tài)空間模型的控制系統(tǒng)設計、模糊控制系統(tǒng)設計及仿真的應用；基于dSPACE的半物理仿真及辨識試驗方法。

本書的特色在于突出機電系統(tǒng)的一體化設計思想,并結合機電系統(tǒng)研究的科研實踐,在教材中充實了大量的應用實例,每章課后附有習題和思考題，增強了本書的實用性。本書可作為高等院校機械電子工程專業(yè)的研究生教材,也可作為相關專業(yè)、科技人員的參考資料。

第1章　緒論

1.1　機電系統(tǒng)概述

1.1.1　機電一體化技術產生的背景

1.1.2　機電一體化的基本概念

1.2　建模及仿真在機電系統(tǒng)設計與開發(fā)中的作用

1.2.1　機電系統(tǒng)開發(fā)的技術路線

1.2.2　仿真在機電系統(tǒng)設計中的作用

1.3　機電系統(tǒng)常用的計算機仿真軟件

1.3.1　Pro/Engineer三維設計仿真軟件

1.3.2　ANSYS有限元分析軟件

1.3.3　ADAMS機械系統(tǒng)動力學仿真軟件

1.3.4　MATLAB仿真軟件

1.3.5　軟件協(xié)作仿真技術

習題與思考題

第2章　機電傳動系統(tǒng)建模方法

2.1　機電傳動系統(tǒng)概述

2.2　機構的數學建模

2.2.1　機構的運動學建模

2.2.2　典型傳動機構的動力學模型

2.2.3　系統(tǒng)的動力學模型

2.3　面向實體的機構建模

2.3.1　基于ADAMS的機械系統(tǒng)建模

2.3.2　基于MATLAB的機構建模

2.4　試驗建模

2.4.1　辨識的基本概念

2.4.2　最小二乘辨識方法

2.4.3　頻率響應法

……

第3章　機械傳動系統(tǒng)的數字仿真分析

第4章　基于MATLAB的系統(tǒng)分析與設計

第5章　伺服系統(tǒng)的設計與仿真

第6章　半物理仿真及辨識試驗

參考文獻 2100433B

《機電液一體化系統(tǒng)建模與仿真技術》內容涉及系統(tǒng)仿真理論與算法，機械、液壓、電控系統(tǒng)的建模與仿真，機電液一體化系統(tǒng)數字仿真軟件平臺與協(xié)同仿真系統(tǒng)、視景仿真系統(tǒng)、分布式交互仿真系統(tǒng)的實現(xiàn)等，并論述了機械系統(tǒng)動力學分析軟件ADAMS、液壓系統(tǒng)仿真軟件AMESim、控制系統(tǒng)仿真軟件MATLAB、分布式仿真平臺和視景仿真軟件VegaPrime等多領域專業(yè)仿真軟件的應用與集成，最后給出了一個綜合應用實例，詳細闡述了機電液一體化系統(tǒng)建模與仿真的實現(xiàn)問題。 機電液一體化系統(tǒng)建模與仿真技術是一本詳細論述機電液一體化系統(tǒng)的建模與仿真問題等內容的書。