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MATLAB/Simulink动力学系统建模与仿真

出版时间：2012年版

内容简介

《Matlab/Simulink动力学系统建模与仿真》适合具有一定数学和力学基础知识的力学专业的本科高年级学生使用，也可以作为机械工程、土木工程、车辆工程和仪器仪表、印刷机械等本科高年级学生和相关专业的研究生在学习有关动力学系统建模与仿真内容时的参考书，也可供相关工程技术人员参考。

目录

绪论

第1章 系统建模与仿真基础

1.1 系统仿真模型框图表示法

1.1.1 基本仿真元件

1.1.2 简单仿真框图结构

1.2 拉普拉斯变换

1.2.1 拉普拉斯变换的定义及其性质

1.2.2 拉普拉斯逆变换

1.2.3 拉普拉斯变换在求解线性常系数微分方程中的应用

1.3 Z变换与Z逆变换

1.3.1 Z变换的定义

1.3.2 Z变换的应用

1.4 矩阵的特征值与特征向量

1.4.1 标准特征值问题

1.4.2 广义特征值问题

1.4.3 相似变换及其特性

习题

第2章 动力学系统的微分方程模型

2.1 动力学建模基本理论

2.1.1 动力学系统基本元件

2.1.2 动力学建模基本定理

2.2 哈密顿动力学建模体系

2.2.1 拉格朗日方程

2.2.2 哈密顿原理

2.3 一维弹性体的有限元建模

2.3.1 梁单元质量矩阵与刚度矩阵

2.3.2 总体系统动力学微分方程

2.4 一维弹性体系统的假设模态法

2.4.1 模态函数

2.4.2 系统的动能和势能

2.4.3 系统的动力学方程

2.5 Simulink高级积分器的仿真模型建立

2.5.1 高级积分器端口

2.5.2 高级积分器在仿真中的应用

习题

第3章 动力学系统响应分析的数值方法

3.1 数值积分法和数值微分法

3.1.1 数值积分法

3.1.2 数值微分法

3.1.3 多自由度振动系统的差商模型

3.2 龙格—库塔法

3.2.1 二阶龙格—库塔法

3.2.2 四阶龙格—库塔法

3.3 四阶龙格—库塔法仿真程序设计

3.3.1 求解一阶微分方程四阶龙格—库塔法程序设计

3.3.2 求解一阶微分方程组的四阶的龙格—库塔法程序设计

3.3.3 高阶微分方程的四阶龙格—库塔法程序设计

3.4 隐式逐步积分法

3.4.1 线性加速度法

3.4.2 威尔逊θ法

3.5 微分方程的边值问题的求解

3.5.1 解线性方程边值问题的差分方法

3.5.2 解线性方程边值问题的打靶法(试射法)

3.5.3 关于三对角矩阵的追赶法程序设计

3.6 关于Simulink环境中的求解器Solver

3.6.1 常用求解器

3.6.2 求解器的选择

3.7 Matlab中符号微积分

3.7.1 符号微分与符号积分

3.7.2 利用符号运算求解微分方程

习题

第4章 系统传递函数模型

4.1 传递函数及其特性

4.1.1 传递函数定义

4.1.2 传递函数的特性

4.1.3 传递函数的图示方法

4.2 典型环节的传递函数

4.2.1 比例环节

4.2.2 一阶延迟环节

4.2.3 微分环节

4.2.4 积分环节

4.2.5 振荡环节(或称二阶振荡环节)

4.3 传递函数的其他形式

4.3.1 传递函数的零极点形式

4.3.2 传递函数的留数形式

4.3.3 传递函数的并联、串联与反馈连接形式

4.3.4 系统的开环传递函数与闭环传递函数

4.4 多自由度振动系统的传递函数模型

4.4.1 直接方法

4.4.2 模态分析法

4.5 传递函数模型的Smulink仿真模型建立

4.5.1 与传递函数相关的Matlab运算指令

4.5.2 传递函数模型的Smulink仿真模型建立

4.6 弹性系统的传递函数仿真模型

4.6.1 弹性系统的传递函数

4.6.2 传递函数Simulink仿真模型

习题

第5章 动力学系统状态空间模型

5.1 动力学系统的状态空间模型

5.1.1 状态空间方程的一般形式

5.1.2 化高阶微分方程为状态方程——不合输入导数情况

5.1.3 线性多自由度振动系统的状态空间模型

5.2 微分方程模型与状态空间的关系

5.2.1 微分方程模型与状态空间模型特征对的关系

5.2.2 系统含有输入导数的状态空间模型

5.3 状态空间的相似变换

5.3.1 一般情况

5.3.2 特殊情况(可控标准型的情况)

5.4 系统的状态空间模型与传递函数模型之间的转换

5.4.1 从状态空间模型转换为传递函数模型

5.4.2 模型转换Matlab函数

5.4.3 传递函数模型转换为状态空间模型的直接方法

5.5 传递函数模型转换为状态空间模型

5.5.1 并联模型法

5.5.2 串联模型法

5.6 状态空间仿真模型建立

5.6.1 非线性时变系统

5.6.2 非线性定常系统

5.6.3 线性时变系统

5.6.4 线性定常系统

5.7 关于混合系统仿真

习题

第6章 连续系统的相似离散法

6.1 线性连续系统相似离散法

6.1.1 连续系统状态方程的精确解

6.1.2 零阶保持器下状态方程的离散化

6.1.3 一阶保持器下状态方程的离散

6.1.4 离散系统仿真模块

6.2 状态转移矩阵

6.2.1 状态转移矩阵的特性

6.2.2 求转移矩阵的几种方法

6.3 离散化系统的传递函数模型

6.3.1 零阶保持器的传递函数

6.3.2 一阶保持器的传递函数

6.3.3 离散系统的传递函数模型

6.4 线性时变系统状态方程的离散化

6.4.1 线性时变状态方程的解

6.4.2 线性时变系统状态方程离散化

6.4.3 近似离散化

6.5 离散系统仿真模型建立

6.5.1 有关离散系统Matlab函数的应用

6.5.2 状态方程的离散——基于单位延迟的状态空间仿真模型

6.5.3 利用离散传递函数模块的Simulink仿真模型

6.5.4 使用离散状态空间模块Simulink仿真模型

习题

第7章 机电模拟系统

7.1 电学基本元件和基本定律

7.1.1 电学基本元件

7.1.2 简单电路动态方程

7.1.3 电气系统的数学模型建立

7.2 无源滤波器

7.2.1 滤波器基本类型

7.2.2 无源RC滤波器

7.2.3 无源RLC滤波器

7.3 机电相似系统

7.3.1 力—电压相似

7.3.2 力—电流相似

7.4 机电耦合系统的数学建模

7.5 运算放大器系统的数学建模

习题

……

第8章 系统瞬态响应分析

第9章 动力学系统频域分析方法

第10章 动力学系统控制基础

附录

参考文献