建模、仿真與機電系統的相似

《建模、仿真與機電系統的相似》是2016年西安交通大學出版社出版的圖書，作者是王孫安。

基本介紹

• 中文名：建模、仿真與機電系統的相似
• 作者：王孫安
• 類別：機械電子
• 出版社：西安交通大學出版社
• 出版時間：2016年11月17日
• 定價：30 元
• 開本：16 開
• ISBN：9787560561059 

內容簡介

本教材首先對機電系統建模與仿真的相關概念進行了闡述和區分。然後介紹了相似原理及其在機電系統建模中的套用，更強調機和電這兩個系統之間的相似。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中的套用，如：輪式移動平台、關節式機械手、驅動系統、飛行動力地面模擬系統等。

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，而物理系統和實踐環節少），不利於學生全面地了解機、電系統綜合知識的問題。

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，按照理論聯繫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，以及機械系統和電氣系統的相似；第2章介紹了系統的半實物模型，以及機電系統的一階、二階數學模型及其特性；第3章簡要討論了系統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、靜態特性測試方法，以及建模仿真在輪式移動平台中的套用；第5章以關節式機械手為例，介紹了機構分析和機械傳動系統的運動學模型建立與仿真；第6章闡述了驅動系統（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，建立了數學模型加機械實物的仿真模型，然後運用相似原理，以電路替代原有機械系統，建立了簡化模型。

各章後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成的答案。

目錄

第1章 基本概念

1.1 實物系統及其模型的建立

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 機電系統的一般性質

1.5 機械電子系統的模型

1.6 機電系統的數學模型

思考題

第2章 系統的半實物仿真

2.1 簡單機電系統的半實物仿真

2.1.1 系統仿真

2.1.2 仿真作用

2.1.3 仿真分類

2.2 一階系統的特性及其相似

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 機械系統的一階模型

2.2.4 電氣系統的一階模型

2.2.5 拉普拉斯變換

2.2.6 一階系統的解及其特性與相似

2.2.7 一階系統階躍輸入的輸出回響

2.3 二階系統的特性及其相似

2.3.1 機械系統的二階數學模型

2.3.2 電氣系統的二階數學模型

2.3.3 二階系統的解及其特性與相似

2.3.4 二階系統的階躍回響

2.3.5 二階系統的性能指標

2.4 控制器的設計

2.5 基於運算放大器模擬電路的半實物仿真

2.5.1 半實物系統的仿真

2.5.2 微機的接入

思考題

第3章 系統的數學建模及性能分析

3.1 引言

3.2 連續系統的數學模型

3.3 系統的頻率特性分析

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 典型環節的頻率特性

3.4 MATLAB工具箱的數學建模

3.4.1 數學模型的建立

3.4.2 數學模型的連線

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 打開模型視窗的方法

3.5.2 模組的複製、移動與刪除

3.5.3 模組的連線

3.5.4 模組名稱的修改

3.5.5 模型檔案的保存與打開

3.5.6 Simulink中的常用模組庫

思考題

第4章 建模仿真在輪式移動平台設計中的套用

4.1 系統概述

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 實物平台模型的控制實例套用

思考題

第5章 機械傳動系統的運動分析與仿真

5.1 關節式機械手的運動學建模

5.1.1 基於閉環矢量法的運動學建模

5.1.2 基於D—H法的系統運動學建模

5.2 機械傳動系統的動力學建模

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的相似模型

7.1 系統主要參數

7.2 初步設計

7.2.1 設計任務構想

7.2.2 系統方案選擇

7.2.3 驅動裝置的選擇

7.2.4 系統結構形式

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