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| 內容簡介： |
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本书重点介绍如何利用MATLABSimulink进行机电液动态系统的建模、性能分析以及综合设计。其第1~4章系统介绍了动态仿真所应当掌握的MATLAB基本知识和操作，第5~8章介绍了机电液系统建模、时间相应、频率响应、控制系统综合校正等相关专业知识、算法以及进行仿真所对应的MATLAB函数，第9章重点介绍了Simulink的特点及利用Simulink进行机电液系统动态仿真的方法。本书可作为理工科院校机械类和近机类专业，如机械设计与制造、机械电子工程、车辆工程、仪器与仪表等专业学习计算机动态仿真技术的教材或参考书，也可供相关专业的研究生或科研人员使用。
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| 目錄：
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前 言
第 １ 章 ＭＡＴＬＡＢ 基础 …………… １
１１ 概述 ………………………………… １
１１１ ＭＡＴＬＡＢ 的发展历程 …………１
１１２ ＭＡＴＬＡＢ 的基本组成和特点 …２
１２ ＭＡＴＬＡＢ 操作界面………………３
１３ 指令窗口运行 ……………………… ５
１３１ 数值、 变量和表达式 …………… ５
１３２ 指令窗口操作 ………………… ７
１４ 历史指令窗口 ……………………… ９
１５ 当前目录窗口、 路径设置器和
文件管理 …………………………… ９
１５１ ＭＡＴＬＡＢ 的搜索路径 ………９
１５２ 当前目录浏览器………………… ９
１６ 工作空间窗口和数组编辑器 ………１１
１６１ 工作空间窗口 ………………… １１
１６２ 数组编辑器 …………………… １１
１７ Ｍ 文件编辑器和 Ｍ 脚本文件编写 １２
１７１ Ｍ 文件编辑器简介 …………… １２
１７２ Ｍ 脚本文件的编写 …………… １２
１８ 使用 ＭＡＴＬＡＢ 帮助 ……………１４
习题 １ …………………………………… １５
第 ２ 章 数组及其运算 ………………… １７
２１ 简介 ……………………………… １７
２２ 数值数组的生成和寻访 ……………１７
２２１ 数值数组的生成 ……………… １７
２２２ 数值数组的寻访 ……………… ２１
２３ 数组运算和矩阵运算 …………… ２３
２３１ 执行数组运算的常用函数 …… ２３
２３２ 数组和矩阵运算 ……………… ２４
２４ “ 非数” 和 “ 空” 数组……… ２５
２４１ 非数…………………………… ２５
２４２ “ 空” 数组 …………………… ２６
２５ 数组的关系运算和逻辑运算 ………… ２７
２５１ 关系运算 ……………………… ２７
２５２ 逻辑运算 ……………………… ２８
２６ 字符串数组 ………………………… ２９
２６１ 字符串数组的创建与操作 ……… ２９
２６２ 串操作函数 …………………… ３０
２６３ 串转换函数 …………………… ３１
２７ 元胞数组…………………………… ３３
２７１ 元胞数组的创建和显示………… ３３
２７２ 元胞数组内容的调取 ………… ３４
２８ 构架数组…………………………… ３５
习题 ２ …………………………………… ３５
第 ３ 章 数据和函数的可视化 ………… ３７
３１ 二维曲线绘图 ……………………… ３７
３１１ ｐｌｏｔ 的基本调用格式 …………… ３７
３１２ 曲线的色彩、 线型和数据点型 … ３９
３１３ 图形控制 ……………………… ４０
３２ 三维绘图…………………………… ５０
３２１ ｐｌｏｔ３ 的基本调用格式 ………… ５０
３２２ 三维网线图和曲面图 ………… ５０
３３ 图形窗口功能简介 ………………… ５８
３３１ 图形窗口工具条 ……………… ５８
３３２ 图形编辑 ……………………… ５９
３４ 试验数据的图形表达 ……………… ６２
３４１ ＥＸＣＥＬ 数据文件绘图 ………… ６２
３４２ 文本数据文件绘图 …………… ６３
习题 ３ …………………………………… ６５
第 ４ 章 ＭＡＴＬＡＢ 编程………………… ６６
４１ ＭＡＴＬＡＢ 程序控制 ………………… ６６
４１１ ｆｏｒ 循环结构 …………………… ６６
４１２ ｗｈｉｌｅ 循环结构 ………………… ６７
４１３ ｉｆｅｌｓｅｅｎｄ 分支结构 …………… ６７
４１４ ｓｗｉｔｃｈｃａｓｅ 结构 ……………… ６８
目 录
４１５ ｔｒｙｃａｔｃｈ 结构 ………………… ６９
４１６ 控制程序流的其他常用指令 …… ７０
４２ Ｍ 脚本文件和 Ｍ 函数文件 ………… ７０
４２１ Ｍ 脚本文件 …………………… ７０
４２２ Ｍ 函数文件 …………………… ７０
４２３ Ｍ 函数文件的一般结构………… ７１
４２４ 局部变量和全局变量 ………… ７２
４３ 变量的检测传递和限权使用函数 …… ７２
４３１ 输入、 输出参量检测指令 ……… ７２
４３２ 子函数 ………………………… ７３
４３３ 私有函数 ……………………… ７５
４４ 串演算函数 ………………………… ７５
４４１ ｅｖａｌ …………………………… ７５
４４２ ｆｅｖａｌ ………………………… ７６
４４３ 内联函数 ……………………… ７６
４５ 函数句柄…………………………… ７７
４５１ 函数句柄的创建和观察………… ７７
４５２ 函数句柄的基本用法 ………… ７７
４６ 符号计算…………………………… ７８
４６１ 符号对象和使用 ……………… ７８
４６２ 符号表达式的操作 …………… ８０
４６３ 符号微积分 …………………… ８１
习题 ４ …………………………………… ８３
第 ５ 章 系统模型 ……………………… ８５
５１ 系统仿真概述 ……………………… ８５
５１１ 系统仿真及其分类 …………… ８５
５１２ 仿真模型与仿真研究 ………… ８６
５２ 系统数学模型 ……………………… ８６
５２１ 系统时域模型 ………………… ８６
５２２ 系统传递函数模型 …………… ８７
５２３ 系统零极点增益模型 ………… ８８
５２４ 状态空间模型 ………………… ８８
５２５ 系统模型的转换 ……………… ９０
５２６ 系统模型参数的获取 ………… ９１
５２７ 时间延迟系统建模 …………… ９２
５２８ 模型属性设置和获取 ………… ９３
５３ 系统模型的连接 …………………… ９４
５３１ 模型串联 ……………………… ９４
５３２ 模型并联 ……………………… ９５
５３３ 反馈连接 ……………………… ９５
５４ 机电系统建模举例 ………………… ９６
５４１ 半定系统建模 ………………… ９６
５４２ 机械加速度计建模 …………… ９８
５４３ 磁悬浮系统建模 ……………… ９９
５４４ 液压动力元件建模 …………… １００
习题 ５ ………………………………… １０１
第 ６ 章 系统时间响应及其仿真 ……… １０３
６１ 仿真算法 ………………………… １０３
６１１ 数值积分的基本原理 ………… １０３
６１２ 数值积分方法的选择 ………… １０８
６１３ 基于离散相似法的系统
仿真方法 …………………… １０８
６２ 系统仿真的 ＭＡＴＬＡＢ 函数 ………… １０９
６２１ 数值积分方法的 ＭＡＴＬＡＢ
函数 ………………………… １０９
６２２ 时间响应仿真的 ＭＡＴＬＡＢ
函数 ………………………… １１３
６３ 采样控制系统仿真 ………………… １１７
６３１ 采样控制系统的基本组成 …… １１７
６３２ 采样控制系统仿真特点 ……… １１８
６３３ 采样控制系统仿真方法 ……… １１８
习题 ６ ………………………………… １２０
第 ７ 章 系统频率响应及其仿真 ……… １２３
７１ 频率特性的一般概念 ……………… １２３
７１１ 频率响应与频率特性 ………… １２３
７１２ Ｎｙｑｕｉｓｔ 图与 Ｂｏｄｅ 图 ………… １２４
７１３ 稳定裕度 …………………… １２４
７２ 连续系统频率特性的 ＭＡＴＬＡＢ
函数 ……………………………… １２５
７２１ 频率响应的计算 ……………… １２５
７２２ 频率特性图示法 ……………… １２７
７３ 离散系统频域仿真 ………………… １３１
７４ 系统分析图形用户界面 …………… １３３
习题 ７ ………………………………… １３７
第 ８ 章 控制系统的综合与校正 ……… １３９
８１ 系统性能指标的计算 ……………… １３９
Ⅴ
机电系统动态仿真———基于 ＭＡＴＬＡＢ ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 第 ３ 版
８１１ 时域指标 …………………… １３９
８１２ 频域指标 …………………… １４２
８２ 系统校正的 ＭＡＴＬＡＢ 编程 ………… １４３
８２１ 相位滞后校正 ………………… １４３
８２２ ＰＩＤ 校正……………………… １４６
８３ 控制系统设计举例 ………………… １５０
８３１ 汽车悬架系统控制 …………… １５０
８３２ 阀控液压马达速度控制系统 …… １５２
习题 ８ ………………………………… １５５
第 ９ 章 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 动态仿真 …………… １５８
９１ Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 基本操作 ………………… １５８
９１１ 启动 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ ………………… １５８
９１２ 打开空白模型窗口 …………… １６０
９１３ 建立 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 仿真模型 ……… １６１
９１４ 系统仿真运行 ………………… １６３
９１５ 仿真结果的输出和保存 ……… １６４
９２ 模块库和系统仿真 ………………… １６４
９２１ Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 模块库 ……………… １６４
９２２ Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 环境下的仿真运行 …… １７４
９３ 子系统的创建与封装 ……………… １７９
９３１ 子系统的创建 ………………… １７９
９３２ 子系统的封装 ………………… １８１
９３３ 条件子系统…………………… １８５
９４ Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 仿真举例 ………………… １９０
９４１ 曲柄滑块机构的运动学仿真 … １９０
９４２ 悬吊式起重机动力学仿真 …… １９４
９４３ 阀控液压缸的动刚度分析 …… １９６
９５ Ｓ函数简介 ……………………… １９９
９５１ Ｓ函数的概念 ………………… １９９
９５２ 编写 Ｍ 文件 Ｓ函数…………… ２０２
习题 ９ ………………………………… ２０８
参考文献 ………………………………… ２１１
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| 內容試閱：
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《 机电系统动态仿真———基于 MATLAB Simulink》 第 1 版于 2005 年出版, 为适应 MATLAB 软件的更新和功能的扩展, 2011 年 12 月以 MATLAB7 0 为基础进行修订出版了第 2 版,主要对教材中部分章节的例题和习题进行了充实和完善, 在第 9 章增加了一节介绍 MATLAB的 S-函数｡ 转眼又 6 年多过去了, MathWorks 的 MATLAB R2016b 版已经成为目前主要应用版本, 工具箱得到进一步扩充和完善, 工作环境､ 操作界面等方面发生了很大变化, 为使读者能够更好地学习使用 MATLAB 软件, 编写组决定以 MATLAB R2016b 版为软件平台对教材进行再次修订｡
本次修订后的结构仍保持与第 2 版一致： 第 1 ~ 4 章介绍 MATLAB 的基本知识, 这部分内容是利用 MATLAB 进行系统仿真所必须的基础; 第 5 ~ 8 章介绍与机电控制系统计算机仿真有关的算法､ MATLAB 函数以及相应的专业知识; 第 9 章重点介绍 MATLAB 的高效仿真工具 Simulink, 以及利用 Simulink 进行机电系统仿真的方法｡
本次修订后的学习和讲授方法也与第 2 版保持一致： 教材中关于 MATLAB 软件使用的内容, 读者完全可以通过自学加以掌握｡ 但教材第 5 ~ 9 章中部分例题､ 习题因涉及机电的专业知识, 有一定难度或可能需要花费较多时间, 因此使用本教材的教师可根据具体情况给予一定指导和对教学内容进行取舍｡ “ 笋因落箨方成竹, 鱼为奔波始化龙” , 在学习掌握MATLAB 这一仿真利器和深入理解机电系统动态建模的基础理论后, 两者科学地结合, 多练习, 才能得出具有参考价值的仿真结果, 真正指导实践工作｡
本次修订工作征求了课程团队许仁波､ 钱新博､ 卢艳､ 王念先､ 郭媛等教师的意见, 主要对操作界面､ 图片进行了更新, 对相应文本说明进行了调整｡ 另外, 考虑到科学探索和试验研究活动中常常通过便携设备实时采集数据, 而后期分析处理时一般需要将文本数据转化成曲线, 针对这一实际需求, 在第 3 章增加了试验数据的图形表达一节, 讲解了读取 Excel格式数据文件和dat､txt 文本格式数据文件并绘制成曲线的方法｡研究生高荟超､ 宋彪､ 余晨阳共同承担了本次修订的插图处理工作, 在此表示衷心感谢!
本书凝结了刘白雁教授多年的心血｡ 由于他已经退休, 特将本版的修订工作委托给编者｡ 在本次修订即将付印之际, 对他的无私提携表示 衷心的感谢!古人云： 行百里者半九十｡ 如果将编写一本优秀的教材看成是一个百里征程的话, 那本次修订距完善仍很遥远, 因此恳请读者提供宝贵意见, 以便该教材能够不断改进｡ 编者Email： chenxinyuan@ wust.edu.cn 陈新元 ｡
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