Matlab/Simulink動力學(xué)系統(tǒng)建模與仿真（第2版）

緒論
第1章 系統(tǒng)建模與仿真基礎(chǔ)
1.1 系統(tǒng)仿真模型框圖表示法
1.1.1 基本仿真元件
1.1.2 簡單仿真框圖結(jié)構(gòu)
1.2 拉普拉斯變換
1.2.1 拉普拉斯變換的定義及其性質(zhì)
1.2.2 拉普拉斯逆變換
1.2.3 拉普拉斯變換在求解線性常系數(shù)微分方程中的應(yīng)用
1.3 Z變換與Z逆變換
1.3.1 Z變換的定義
1.3.2 Z變換的應(yīng)用
1.4 矩陣的特征值與特征矢量
1.4.1 標(biāo)準(zhǔn)特征值問題
1.4.2 廣義特征值問題
1.4.3 相似變換及其特性
習(xí)題
第2章 動力學(xué)系統(tǒng)的微分方程模型
2.1 動力學(xué)建?；纠碚?br />2.1.1 動力學(xué)系統(tǒng)基本元件
2.1.2 動力學(xué)建模基本定理
2.2 哈密頓動力學(xué)建模體系
2.2.1 拉格朗日方程
2.2.2 哈密頓原理
2.3 一維彈性體的有限元建模
2.3.1 梁單元質(zhì)量矩陣與剛度矩陣
2.3.2 總體系統(tǒng)動力學(xué)微分方程
2.4 一維彈性體系統(tǒng)的假設(shè)模態(tài)法
2.4.1 模態(tài)函數(shù)
2.4.2 系統(tǒng)的動能和勢能
2.4.3 系統(tǒng)的動力學(xué)方程
2.5 Simulink高級積分器的仿真模型建立
2.5.1 高級積分器端口
2.5.2 高級積分器在仿真中的應(yīng)用
習(xí)題
第3章 動力學(xué)系統(tǒng)響應(yīng)分析的數(shù)值方法
3.1 數(shù)值積分法和數(shù)值微分法
3.1.1 數(shù)值積分法
3.1.2 數(shù)值微分法
3.1.3 多自由度振動系統(tǒng)的差商模型
3.2 龍格-庫塔法
3.2.1 二階龍格-庫塔法
3.2.2 四階龍格-庫塔法
3.3 四階龍格庫塔法仿真程序設(shè)計
3.3.1 求解一階微分方程四階龍格-庫塔法程序設(shè)計
3.3.2 求解一階微分方程組的四階的龍格-庫塔法程序設(shè)計
3.3.3 高階微分方程的四階龍格-庫塔法程序設(shè)計
3.4 隱式逐步積分法
3.4.1 線性加速度法
3.4.2 威爾遜θ法
3.5 微分方程的邊值問題的求解
3.5.1 解線性方程邊值問題的差分方法
3.5.2 解線性方程邊值問題的打靶法（試射法）
3.5.3 關(guān)于三對角矩陣的追趕法程序設(shè)計
3.6 關(guān)于Simulink環(huán)境中的求解器Solver
3.6.1 常用求解器
3.6.2 求解器的選擇
3.7 Matlab中符號微積分
3.7.1 符號微分與符號積分
3.7.2 利用符號運算求解微分方程
習(xí)題
第4章 系統(tǒng)傳遞函數(shù)模型
4.1 傳遞函數(shù)及其特性
4.1.1 傳遞函數(shù)定義
4.1.2 傳遞函數(shù)的特性
4.1.3 傳遞函數(shù)的圖示方法
4.2 基本環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)
4.2.1 比例環(huán)節(jié)
4.2.2 一階延遲環(huán)節(jié)
4.2.3 微分環(huán)節(jié)
4.2.4 積分環(huán)節(jié)
4.2.5 振蕩環(huán)節(jié)
4.3 傳遞函數(shù)的其他形式
4.3.1 傳遞函數(shù)的零極點形式
4.3.2 傳遞函數(shù)的留數(shù)形式
4.3.3 傳遞函數(shù)的串聯(lián)、并聯(lián)與反饋連接形式
4.3.4 控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)
4.4 多自由度振動系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型
4.4.1 直接方法
4.4.2 模態(tài)分析法
4.5 傳遞函數(shù)模型的Simulink仿真模型建立
4.5.1 與傳遞函數(shù)相關(guān)的Matlab運算指令
4.5.2 傳遞函數(shù)模型的Simulink仿真模型建立
4.6 彈性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)仿真模型
4.6.1 彈性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
4.6.2 傳遞函數(shù)Simulink仿真模型
習(xí)題
第5章 動力學(xué)系統(tǒng)狀態(tài)空間模型
5.1 動力學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型
5.1.1 狀態(tài)空間方程的一般形式
5.1.2 化高階微分方程為狀態(tài)方程——不合輸入導(dǎo)數(shù)情況
5.1.3 線性多自由度振動系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型
5.2 微分方程模型與狀態(tài)空間的關(guān)系
5.2.1 微分方程模型與狀態(tài)空間模型特征對的關(guān)系
5.2.2 系統(tǒng)含有輸入導(dǎo)數(shù)的狀態(tài)空間模型
5.3 狀態(tài)空間的相似變換
5.3.1 一般情況
5.3.2 特殊情況（可控標(biāo)準(zhǔn)型的情況）
5.4 系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型與傳遞函數(shù)模型之間的轉(zhuǎn)換
5.4.1 從狀態(tài)空間模型轉(zhuǎn)換為傳遞函數(shù)模型
5.4 2模型轉(zhuǎn)換Matlab函數(shù)
5.4.3 傳遞函數(shù)模型轉(zhuǎn)換為狀態(tài)空間模型的直接方法
5.5 傳遞函數(shù)模型轉(zhuǎn)換為狀態(tài)空間模型的串并聯(lián)法
5.5.1 并聯(lián)模型法
5.5.2 串聯(lián)模型法
5.6 狀態(tài)空間仿真模型建立
5.6.1 非線性時變系統(tǒng)
5.6.2 非線性定常系統(tǒng)
5.6.3 線性時變系統(tǒng)
5.6.4 線性定常系統(tǒng)
5.7 關(guān)于混合系統(tǒng)仿真
習(xí)題
第6章 連續(xù)系統(tǒng)的相似離散法
6.1 線性連續(xù)系統(tǒng)相似離散法
6.1.1 連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)方程的精確解
6.1.2 零階保持器下狀態(tài)方程的離散化
6.1.3 一階保持器下狀態(tài)方程的離散
6.1.4 離散系統(tǒng)仿真模塊
6.2 狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣
6.2.1 狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的特性
6.2.2 求轉(zhuǎn)移矩陣的幾種方法
6.3 離散化系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型
6.3.1 零階保持器的傳遞函數(shù)
6.3.2 一階保持器的傳遞函數(shù)
6.3.3 離散系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型
6.4 線性時變系統(tǒng)狀態(tài)方程的離散化
6.4.1 線性時變狀態(tài)方程的解
6.4.2 線性時變系統(tǒng)狀態(tài)方程離散化
6.4.3 近似離散化
6.5 離散系統(tǒng)仿真模型建立
6.5.1 有關(guān)離散系統(tǒng)Matlab函數(shù)的應(yīng)用
6.5.2 狀態(tài)方程的離散——基于單位延遲的狀態(tài)空間仿真模型
6.5.3 利用離散傳遞函數(shù)模塊的Simulink仿真模型
6.5.4 使用離散狀態(tài)空間模塊Simulink仿真模型
習(xí)題
第7章 機電模擬系統(tǒng)
7.1 電學(xué)基本元件和基本定律
7.1.1 電學(xué)基本元件
7.1.2 簡單電路動態(tài)方程
7.1.3 電氣系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型建立
7.2 無源濾波器
7.2.1 濾波器基本類型
7.2.2 無源RC濾波器
7.2.3 無源RLC濾波囂
7.3 機電相似系統(tǒng)
7.3.1 力-電壓相似
7.3.2 力-電流相似
7.4 機電耦合系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模
7.5 運算放大器系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模
習(xí)題
第8章 系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)分析
8.1 典型狀態(tài)和典型激勵的瞬態(tài)響應(yīng)
8.1.1 系統(tǒng)響應(yīng)種類
8.1.2 常見的幾種典型外激勵
8.2 一階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)分析
8.2.1 系統(tǒng)在零輸入響應(yīng)
8.2.2 系統(tǒng)零狀態(tài)響應(yīng)
8.2.3 標(biāo)準(zhǔn)一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)特性
8.3 二階系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)分析
8.3.1 標(biāo)準(zhǔn)二階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)
8.3.2 欠阻尼標(biāo)準(zhǔn)二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)
8.3 3欠阻尼標(biāo)準(zhǔn)二階系統(tǒng)性能指標(biāo)
8.3.4 非標(biāo)準(zhǔn)欠阻尼標(biāo)準(zhǔn)二階系統(tǒng)性能指標(biāo)
8.3.5 欠阻尼二階系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng)
8.3.6 過阻尼二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)
8.4 Matlab／Simulink仿真
8.5 高階系統(tǒng)的響應(yīng)
8.5.1 高階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
8.5.2 高階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)
習(xí)題
第9章 動力學(xué)系統(tǒng)頻域分析方法
9.1 概述
9.2 頻率響應(yīng)函數(shù)
9.2 1諧和激勵下系統(tǒng)的響應(yīng)函數(shù)
9.2.2 系統(tǒng)的傳遞函數(shù)與系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)
9.2.3 系統(tǒng)頻率響應(yīng)特性曲線（頻響曲線）
9.3 單位脈沖函數(shù)與頻率響應(yīng)函數(shù)
9.3.1 單位脈沖響應(yīng)函數(shù)（權(quán)函數(shù)）
9.3.2 單位脈沖函數(shù)與頻率響應(yīng)函數(shù)
9.3.3 標(biāo)準(zhǔn)二階系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性
9.4 頻率響應(yīng)分析法仿真
9.4.1 連續(xù)系統(tǒng)頻率響應(yīng)特性
9.4.2 線性多自由度系統(tǒng)的頻域分析
9.4.3 快速傅里葉變換與仿真
9.5 頻率響應(yīng)特性在振動系統(tǒng)參數(shù)識別中的應(yīng)用
9.5.1 幅頻、相頻曲線識別法
9.5.2 實頻、虛頻曲線識別法
9.5 3導(dǎo)納圓的參數(shù)識別法
習(xí)題
第10章 動力學(xué)系統(tǒng)控制基礎(chǔ)
10.1 動力學(xué)控制的基本概念
10.2 PID控制系統(tǒng)
10.2.1 PID工作簡介
10.2.2 PID的數(shù)學(xué)模型
10.2.3 PID控制系統(tǒng)的響應(yīng)分析
10.3 狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)
10.4 最優(yōu)控制
10.4.1 固定端點的問題最優(yōu)控制
10.4.2 始端時刻固定、末值狀態(tài)自由情況下的最優(yōu)控制
10.5 線性系統(tǒng)的二次型最優(yōu)設(shè)計
習(xí)題
附錄
附錄1 Simulink仿真系統(tǒng)常用模塊庫
附錄2 典型函數(shù)的拉普拉斯變換和Z變換
附錄3 Matlab／Simulink部分功能設(shè)置
參考文獻