MATLAB/Simulink機電動態系統仿真及工程套用

《MATLAB/Simulink機電動態系統仿真及工程套用》是2014年北京航空航天大學出版社出版的圖書，作者是周高峰，趙則祥。

基本介紹

• 書名：MATLAB/Simulink機電動態系統仿真及工程套用
• 作者：周高峰，趙則祥
• 出版社：北京航空航天大學出版社
• ISBN：9787512415447

內容簡介

本書著眼於機電動態系統的仿真及工程套用，對機電系統中的機械機構、液壓控制系統、電機、電子電路、電力系統、測控系統、PID控制等內容進行了建模與仿真。全書共14章。主要內容包括MATLAB工程基礎回顧和總結；在Simulink的集成仿真環境中如何仿真機電動態系統；機械機構、液壓系統工程的建模與仿真；電子電路、電機和電力系統的建模與仿真；機電測控系統的建模與仿真；PID控制器的建模與仿真。

本書可作為高等院校機械工程、儀器儀表與科學等專業的研究生教材，也可作為機電領域高級工程技術人員、科學研究人員和機電動態系統仿真愛好者的參考書。

圖書目錄

第1章 MATLAB工程基礎回顧1

1.1 系統建模與仿真1

1.1.1 仿真的基本概念1

1.1.2 仿真的基本步驟1

1.1.3 仿真的發展階段2

1.1.4 仿真技術的工程套用意義2

1.1.5 MATLAB的特點2

1.2 MATLAB的安裝與使用基礎2

1.2.1 MATLAB的安裝2

1.2.2 MATLAB視窗環境7

1.3 MATLAB工程計算與圖形繪製11

1.3.1 MATLAB工程計算11

1.3.2 圖形繪製與輸出28

1.3.3 MATLAB解方程（組）36

本章小結40

思考題40

練習題41

第2章 MATLAB程式設計及仿真42

2.1 M檔案42

2.1.1 M腳本檔案42

2.1.2 M函式44

2.1.3 M函式程式44

2.1.4 全局變數與局部變數46

2.2 函 數46

2.2.1 子函式和私有函式47

2.2.2 串演算函式47

2.3 MATLAB程式設計的基本原則49

2.4 流程控制與面向對象編程49

2.4.1 流程控制49

2.4.2 面向對象編程52

2.5 檔案調試與剖析53

2.5.1 MATLAB程式調試53

2.5.2 M檔案性能剖析55

本章小結56

思考題56

練習題56

第3章 Simulink集成仿真環境57

3.1 Simulink的啟動與運行57

3.2 Simulink模組庫的介紹59

3.2.1 公共模組庫59

3.2.2 專業模組庫72

3.3 Simulink的模組操作與信號組操作73

3.3.1 Simulink的模組操作74

3.3.2 Simulink的信號操作77

3.4 Simulink仿真設定82

3.5 Simulink用戶自定義模組93

本章小結93

思考題93

練習題94

第4章 Simulink建模與實例95

4.1 Simulink的建模步驟95

4.2 Simulink仿真模型的運行與保存97

4.3 Simulink的建模舉例97

本章小結103

思考題103

練習題103

第5章 典型動態系統建模與仿真104

5.1 動態系統建模104

5.1.1 動態系統概述與分類104

5.1.2 動態系統建模105

5.1.3 動態系統仿真過程107

5.2 連續系統建模與仿真107

5.2.1 連續系統的基本概念107

5.2.2 連續系統的數學描述107 5.2.3 連續系統的Simulink仿真建模與M檔案描述108

5.3 離散系統建模與仿真111

5.3.1 離散系統的基本概念111

5.3.2 離散系統的數學描述111

5.3.3 離散系統的Simulink建模仿真與M檔案描述112

5.4 線性系統建模與仿真114

5.4.1 線性連續系統的Simulink建模仿真114

5.4.2 線性離散系統的Simulink建模仿真120

本章小結123

思考題123

練習題123

第6章 連桿機構建模與仿真124

6.1 連桿機構概述124

6.1.1 連桿機構的基本問題124

6.1.2 連桿機構自由度的計算125

6.2 連桿機構的數學描述與SimMechanics仿真工具介紹126

6.2.1 連桿機構的數學描述126

6.2.2 SimMechanics仿真工具介紹127

6.2.3 SimMechanics機械建模示例130

6.3 平面連桿機構建模與仿真136

6.3.1 平面曲柄搖桿機構建模與仿真136

6.3.2 平面曲柄滑塊機構建模與仿真139

6.4 空間連桿機構建模與仿真141

6.4.1 空間連桿機構自由度的計算142

6.4.2 空間連桿機構的數學描述142

6.4.3 空間連桿機構的建模仿真145

本章小結146

思考題146

練習題146

第7章 齒輪機構建模與仿真147

7.1 齒輪機構概述147

7.1.1 齒輪機構仿真模組147

7.1.2 簡單齒輪機構仿真舉例148

7.2 齒輪機構的建模與仿真153

7.2.1 可變傳動比的齒輪機構建模與仿真153

7.2.2 恆定傳動比的串聯齒輪機構的建模與仿真154

7.2.3 定傳動比與可變傳動比的串聯齒輪機構的建模與仿真156

7.2.4 含有約束的齒輪機構的建模與仿真158

7.2.5 齒輪五桿機構的建模與仿真163

7.3 輪系機構的建模與仿真166

7.3.1 輪系概述166

7.3.2 定軸輪系的建模與仿真168

7.3.3 行星輪系的建模與仿真169

7.4 簡單機械系統的建模與仿真171

7.4.1 齒輪齒條機構的建模與仿真171

7.4.2 簡單的機械系統建模與仿真174

本章小結178

思考題178

練習題178

第8章 液壓控制系統建模與仿真179

8.1 液壓控制系統概述及其數學描述179

8.1.1 液壓控制系統概述179

8.1.2 液壓控制系統的建模過程180

8.1.3 液壓控制系統的數學描述181

8.2 液壓控制系統的仿真工具介紹182

8.3 液壓位置控制系統建模與仿真185

8.3.1 液壓位置控制系統的組成與工作原理185

8.3.2 液壓位置控制系統框圖與傳遞函式185

8.3.3 液壓位置控制系統建模與仿真187

8.4 液壓速度控制系統建模與仿真191

8.4.1 液壓速度控制系統的構成與控制方式191

8.4.2 液壓速度控制系統的建模與仿真193

8.5 液壓方向控制系統建模與仿真198

8.6 液壓壓力控制系統建模與仿真201

本章小結204

思考題204

練習題204

第9章 液壓執行元件建模與仿真205

9.1 液壓元件概述及其數學描述205

9.1.1 液壓元件概述205

9.1.2 液壓元件的基本數學描述206

9.2 四通閥控液壓缸的建模與仿真209

9.2.1 液壓缸的基本方程209

9.2.1 四通閥控液壓缸動力機構方程與傳遞函式的推導209

9.2.2 四通閥控液壓缸動力機構傳遞函式的簡化213

9.2.3 四通閥控液壓缸動力機構傳遞函式的簡化與仿真214

9.3 四通閥控液壓馬達元件的建模與仿真216

9.3.1 四通閥控液壓馬達傳遞函式216

9.3.2 四通閥控液壓缸動力機構傳遞函式的簡化與仿真218

本章小結219

思考題219

練習題219

第10章 電子電路建模與仿真220

10.1 電子電路概述與數學描述220

10.1.1 電子電路概述220

10.1.2 電子電路的數學描述221

10.2 常用電路的分析方法225

10.2.1 直流電路分析方法225

10.2.2 交流電路分析方法226

10.3 電路仿真模組介紹與仿真步驟227

10.3.1 電路仿真模組介紹227

10.3.2 電路仿真步驟228

10.4 常用電路的建模與仿真229

10.4.1 直流電路的建模與仿真229

10.4.2 交流電路的建模與仿真231

10.4.3 含半導體器件電路的建模與仿真235

本章小結240

思考題240

練習題240

第11章 電機建模與仿真241

11.1 電機概述與仿真步驟241

11.1.1 電機概述241

11.1.2 Simulink電機仿真模組介紹及仿真步驟242

11.2 直流電機的建模與仿真243

11.2.1 直流電機啟動243

11.2.2 直流電機調速250

11.2.3 直流電機制動253

11.3 交流電機的建模與仿真257

11.4 步進電機的建模與仿真267

本章小結269

思考題269

練習題269

第12章 電力系統建模與仿真270

12.1 電力系統270

12.1.1 電力系統概述270

12.1.2 電力系統仿真思想270

12.2 電力系統的數學描述271

12.2.1 同步發電機模型271

12.2.2 電力變壓器模型275

12.2.3 輸電線路模型278

12.2.4 電力系統負荷模型281

12.3 高壓直流輸電系統仿真與分析283

12.4 高壓交流輸電系統暫態仿真與分析290

12.5 交流電力系統機電暫態仿真與分析295

12.5.1 基於SVC的電力系統機電暫態仿真與分析296

12.5.2 基於綜合潮流控制器的電力系統綜合仿真與分析306

本章小結326

思考題326

練習題326

第13章 測控系統建模與仿真327

13.1 測控系統概述327

13.2 測控系統的數學描述328

13.2.1 測控系統的時域數學描述328

13.2.2 測控系統的復域數學描述331

13.3 測控系統常用分析方法334

13.3.1 測控系統的時域分析法334

13.3.2 測控系統的頻域分析法337

本章小結342

思考題343

練習題343

第14章 PID控制器建模與仿真344

14.1 PID控制器概述344

14.2 PID控制器的數學描述與仿真模組介紹345

14.2.1 PID控制器的基本思想345

14.2.2 PID控制器原理的數學描述346

14.2.3 Simulink中PID控制器仿真模組的介紹347

14.3 模擬PID控制器的建模與仿真349

14.3.1 模擬PID控制器的構建350

14.3.2 模擬PID控制器的建模與仿真351

14.4 數字PID控制器的建模與MATLAB程式仿真354

14.4.1 連續系統的數字PID控制與MATLAB程式仿真354

14.4.2 離散系統的數字PID控制與MATLAB程式仿真356

14.4.3 增量式數字PID控制與MATLAB程式仿真357

14.4.4 位置PID控制與MATLAB程式仿真359

14.5 模糊PID控制器簡介361

本章小結361

思考題362

練習題362

附錄A 本書所用函式索引363

附錄B MATLAB常用函式命令367

附錄C Simulink機電模組庫介紹369

參考文獻375

作者簡介

周高峰，陝西華縣人，於2012年9月在中原工學院開始從事教學科研工作，面向本校機電學院的研究生、本科生和大專生主要講授計算仿真技術、Visual C++程式設計、光電檢測技術、塑膠模具設計與製造、光學工程基礎、現代控制工程、機電綜合課程設計等課程，指導本科畢業生3名；從事科研工作以來，發表學術論文15篇，其中SCI期刊論文1篇，EI論文6篇，中文核心7篇，獲國家授權發明專利2項，參與完成科研項目6項，其中參與國家863項目3項，工程研發項目5項。首次出版書籍著作。