普通高等教育机械类专业“十三五”规划教材 建模、仿真与机电系统的相似PDF电子书下载

第1章 基本概念 1

1.1 实物系统及其模型的建立 1

1.2 物质本质（运动）的相似 5

1.3 相似性原理、类比推理及其对仿真设计的影响 10

1.4 机电系统的一般性质 14

1.5 机械电子系统的模型 17

1.6 机电系统的数学模型 19

思考题 21

第2章 系统的半实物仿真 22

2.1 简单机电系统的半实物仿真 22

2.1.1 系统仿真 22

2.1.2 仿真作用 22

2.1.3 仿真分类 22

2.2 一阶系统的特性及其相似 25

2.2.1 典型机械元件及其特性 25

2.2.2 典型电气元件及其特性 26

2.2.3 机械系统的一阶模型 26

2.2.4 电气系统的一阶模型 28

2.2.5 拉普拉斯变换 29

2.2.6 一阶系统的解及其特性与相似 29

2.2.7 一阶系统阶跃输入的输出响应 30

2.3 二阶系统的特性及其相似 31

2.3.1 机械系统的二阶数学模型 31

2.3.2 电气系统的二阶数学模型 32

2.3.3 二阶系统的解及其特性与相似 33

2.3.4 二阶系统的阶跃响应 34

2.3.5 二阶系统的性能指标 35

2.4 控制器的设计 41

2.5 基于运算放大器模拟电路的半实物仿真 48

2.5.1 半实物系统的仿真 48

2.5.2 微机的接入 54

思考题 55

第3章 系统的数学建模及性能分析 56

3.1 引言 56

3.2 连续系统的数学模型 58

3.3 系统的频率特性分析 64

3.3.1 频率特性分析的输入——正弦信号 64

3.3.2 频率特性的含义 65

3.3.3 频率特性的表示方法 67

3.3.4 典型环节的频率特性 68

3.4 MATLAB工具箱的数学建模 77

3.4.1 数学模型的建立 79

3.4.2 数学模型的连接 82

3.4.3 时域分析 85

3.4.4 频域分析 88

3.5 Simulink仿真的数学建模 89

3.5.1 打开模型窗口的方法 89

3.5.2 模块的复制、移动与删除 90

3.5.3 模块的连接 91

3.5.4 模块名称的修改 92

3.5.5 模型文件的保存与打开 92

3.5.6 Simulink中的常用模块库 93

思考题 100

第4章 建模仿真在轮式移动平台设计中的应用 101

4.1 系统概述 101

4.2 机构分析的建模仿真 102

4.3 运动控制的建模与仿真 115

4.3.1 运动学分析 116

4.3.2 动力学分析 117

4.4 实物平台模型的控制实例应用 130

思考题 136

第5章 机械传动系统的运动分析与仿真 137

5.1 关节式机械手的运动学建模 137

5.1.1 基于闭环矢量法的运动学建模 138

5.1.2 基于D-H法的系统运动学建模 141

5.2 机械传动系统的动力学建模 151

5.2.1 连杆上任意一点的速度计算 152

5.2.2 动能和位能的计算 153

5.2.3 动力学方程推导 155

5.3 机器人仿真实例 156

5.3.1 Robotics Toolbox简介 157

5.3.2 在MATLAB中安装Robotics Toolbox 157

5.3.3 PUMA560的MATLAB仿真 157

思考题 163

第6章 驱动系统的建模和仿真 164

6.1 概述 164

6.2 直流伺服电动机的建模与仿真 165

6.3 永磁无刷直流电机建模与仿真 176

6.4 永磁同步电动机建模与仿真 188

6.5 本章小结 193

思考题 193

第7章 飞行动力地面模拟系统的相似模型 194

7.1 系统主要参数 194

7.2 初步设计 195

7.2.1 设计任务设想 195

7.2.2 系统方案选择 197

7.2.3 驱动装置的选择 197

7.2.4 系统结构形式 199

7.2.5 微处理机选型 201

7.3 具体设计 201

7.3.1 设计重点 202

7.3.2 设计方法 203

7.3.3 安全问题 218

7.4 本章小结 218

思考题 219