MapleSim系统建模与仿真PDF电子书下载

第1章 MapleSim使用环境 1

1.1 MapleSim物理系统建模 1

1.1.1 MapleSim的功能 1

1.1.2 因果和非因果建模 2

1.2 MapleSim窗口 4

1.3 基础教程：RLC电路和直流电机的建模仿真 5

1.3.1 构建一个RLC电路模型 5

1.3.2 定义元件的属性 7

1.3.3 添加探针（Probe） 7

1.3.4 RLC电路模型仿真 7

1.3.5 创建一个简单的直流电机模型 8

1.3.6 直流电机模型仿真 9

第2章 Maple基础 10

2.1 与Maple对话 10

2.1.1 Maple环境 10

2.1.2 准备工作 11

2.1.3 输入数学 14

2.1.4 鼠标单击和键盘命令 16

2.1.5 帮助系统 20

2.1.6 Maple使用快速参考表 21

2.2 使用命令和函数包 24

2.2.1 使用顶层Maple命令 25

2.2.2 使用Maple函数包中的命令 26

2.3 微积分 28

2.3.1 极限 28

2.3.2 微分 29

2.3.3 级数 30

2.3.4 积分 30

2.4 线性代数 31

2.4.1 创建矩阵和向量 31

2.4.2 访问矩阵和向量中的元素 33

2.4.3 矩阵和向量计算 34

2.4.4 大型矩阵和向量的数值计算 36

2.5 微分方程 36

2.5.1 常微分方程 36

2.5.2 偏微分方程 39

2.5.3 微分代数方程 41

2.6 优化 43

2.6.1 局部优化 44

2.6.2 全局优化 45

2.7 动态系统 48

2.7.1 创建系统对象 48

2.7.2 动态系统绘图 51

2.7.3 系统分析 52

2.8 基础编程知识 52

2.8.1 Maple的系统结构 52

2.8.2 数据结构 53

2.8.3 语句 55

2.8.4 过程（Procedure） 59

2.8.5 模块（Modules） 62

2.8.6 中断计算 63

2.8.7 调试 63

2.8.8 代码生成（CodeGeneration） 66

2.9 Maple使用中常犯的错误 67

第3章 创建模型 70

3.1 MapleSim元件库 70

3.2 模型导航 71

3.3 定义元件之间如何相互作用 72

3.4 定义建模元件属性 73

3.4.1 定义参数单位 73

3.4.2 定义初始条件 74

3.5 创建和管理子系统 74

3.5.1 示例：创建子系统 75

3.5.2 子系统导航 75

3.5.3 添加一个子系统的多个拷贝（copy）到模型中 76

3.5.4 编辑子系统定义和共享子系统 77

3.5.5 使用独立子系统建模 80

3.6 全局和子系统参数 81

3.6.1 全局参数 81

3.6.2 子系统参数 83

3.6.3 创建参数块 84

3.7 附加文件到模型中 86

3.8 创建和管理自定义库 87

3.9 为模型添加注释 88

3.1 0输入2-D数学符号 89

3.1 1 创建一个用于插值表元件的数据集 90

3.1 2练习：建立一个模型 91

第4章 创建自定义建模元件 95

4.1 概述 95

4.2 自定义建模元件模板使用介绍 96

4.2.1 建模元件描述区域 96

4.2.2 模型方程区域 96

4.2.3 定义端口区域 97

4.2.4 生成MapleSim自定义建模元件区域 98

4.3 创建一个简单的自定义建模元件 98

4.4 创建具有信号流行为的自定义建模元件 99

4.4.1 创建一个简单的信号流自定义建模元件 99

4.4.2 使用微分方程创建自定义建模元件 101

4.5 创建具有物理连接的自定义建模元件 101

4.6 示例1：非线性弹簧阻尼器元件 103

4.6.1 打开自定义建模元件模板 103

4.6.2 定义建模元件名和方程 103

4.6.3 定义建模元件端口 104

4.6.4 生成自定义建模元件 105

4.7 示例2：磁性球悬浮系统 105

4.7.1 创建子系统 106

4.7.2 参数化建模 107

4.7.3 反馈控制 107

4.7.4 结果显示 108

第5章 模型仿真和可视化 109

5.1 MapleSim如何进行模型仿真 109

5.2 对模型运行仿真 110

5.2.1 仿真和高级仿真设置 111

5.2.2 编辑探针的值 113

5.2.3 存储参数集和对比仿真结果 113

5.3 仿真过程信息 114

5.4 管理仿真结果 114

5.5 自定义仿真结果图形 114

5.6 仿真结果窗口工具栏和菜单 117

5.7 多体模型的可视化 117

5.7.1 三维可视化设置 117

5.7.2 三维工作空间 118

5.7.3 查看和导航三维模型 119

5.7.4 添加三维形状图到三维模型 120

5.7.5 在三维工作空间内建立模型 122

5.7.6 示例：在三维工作空间内建立一个双摆模型 125

5.8 练习：仿真和可视化模型 129

第6章 Maple API和模型分析 130

6.1 概述 130

6.2 提取方程和符号分析 132

6.2.1 使用Equations模板 132

6.2.2 示例：自动生成模型的数学方程 132

6.3 分析线性系统 138

6.4 参数优化 139

6.4.1 使用Optimization模板 139

6.4.2 示例：使用调谐质量阻尼器控制地板的振动 140

6.5 信号处理与振动分析 143

6.5.1 离散傅里叶变换 143

6.5.2 传动系统的固有频率 145

6.6 控制设计工具箱的使用 148

6.6.1 使用MapleSim控制设计模板 148

6.6.2 示例：直流电机 149

第7章 MapleSim建模实践 151

7.1 添加一个变速箱到直流电机模型 151

7.2 缆索牵力控制器建模 155

7.3 非线性阻尼器建模 158

7.4 多体机械系统建模 162

7.4.1 三维建模工作区 162

7.4.2 常用多体建模元件介绍 163

7.4.3 平面曲柄滑块机构建模 166

7.5 使用自定义建模元件模板 170

7.5.1 使用自定义建模元件模板：创建一个热敏电阻 170

7.5.2 在自定义建模元件模板中使用Maple函数 173

7.6 高级建模练习：受控机械臂建模 176

7.6.1 多体机构建模 176

7.6.2 创建一个自定义元件 178

7.6.3 完成模型和构建一个控制器 180

7.6.4 创建自定义仿真结果图 182

7.6.5 使用Maple模板分析MapleSim模型 183

7.7 高级建模练习：简单的EV电动汽车建模 185

第8章 MapleSim代码生成 189

8.1 MapleSim模型输出为独立的C代码，集成到VC＋＋项目中 189

8.1.1 MapleSim模型 189

8.1.2 使用MapleSim内置的code generation template输出C代码 190

8.1.3 在VC+++中创建一个新的项目 193

8.1.4 添加MapleSim生成的C代码到项目中 194

8.1.5 运行VC+++项目 197

8.2 MapleSim模型输出到Simulink 197

8.2.1 Simulink概述 197

8.2.2 建立Maple与MATLAB/Simulink之间的连接 198

8.2.3 使用Simulink Block Generation模板 198

8.2.4 打开MapleSim Connector预置的示例 202

8.2.5 输出MapleSim模型 202

8.3 MapleSim模型输出到LabView和NI VerStand 208

8.3.1 概述 208

8.3.2 使用LabVIEW Component Block Generation模板 208

8.3.3 使用LabVIEW Block Generation模板 213

8.3.4 输出MapleSim模型为LabVIEW EMI Block 213

8.4 MapleSim模型输出到dSPACE 216

8.4.1 dSPACE概述 216

8.4.2 使用入门 217

8.4.3 输出子系统到dSPACE 219

参考文献 232