《机电系统的计算机仿真》求取 ⇩

第一章绪论1

练习1

1.1 系统与系统模型1

1.2 数字仿真与模拟仿真4

1.3 数字仿真的基本方法4

1.4 采用仿真技术的意义5

练习6

第二章机电系统的数学模型7

2.1 系统的时域模型——状态方程7

2.1.1 系统的状态变量7

2.1.2 线性系统的状态方程8

2.1.3 建立状态方程的步骤9

2.2.1 作用函数不含导数项的情形11

2.2 系统输入／输出方程变换为状态方程11

2.2.2 作用函数含有导数项的情形13

2.3 非线性模型的线性化14

2.3.1 系统的非线性14

2.3.2 线性化的基本法则16

2.3.3 线性化步骤17

2.3.4 多自变量非线性系统模型的线性化20

2.3.5 线性时变系统模型的线性化20

2.4 由传递函数导出状态方程21

2.4.1 状态变量图21

2.4.2 级联法22

2.4.3 串联法23

2.4.4 并联法24

2.5 状态方程解法的一般讨论25

2.5.1 解析解法之一——频域法25

2.5.2 解析解法之二——时域法27

2.5.3 输出方程的频域解和时域解28

2.6 状态方程的标准化29

练习31

第三章基于数值积分的连续系统数字仿真34

3.1 数值积分方法34

3.1.1 直接单步法34

3.1.2 外推单步法35

3.1.3 直接多步法35

3.2 误差、步距和稳定性37

3.1.4 外推多步法37

3.2.1 舍入误差38

3.2.2 局部截断误差38

3.2.3 误差的控制39

3.2.4 步距的自动选择40

3.2.5 病态系统41

3.3 非线性环节的仿真算法43

3.4.1 程序的结构45

3.4 面向系统微分方程的仿真程序（CSSP1）45

3.4.2 变量与参数46

3.4.3 子程序DIFFEQ46

3.4.5 子程序RUN47

3.4.4 子程序INTEG47

3.4.6 主程序48

3.4.7 输出子程序OUTSUB48

3.4.8 程序清单48

3.5 面向系统结构图的仿真程序（CSSP2）55

3.5.1 面向系统结构图的仿真模型55

3.5.2 CSSP2的程序结构60

3.5.3 CSSP2的使用方法64

3.6 关于初始条件的讨论67

3.6.1 线性系统67

3.6.2 非线性系统68

练习69

第四章基于离散相似模型的连续系统数字仿真71

4.1 连续信号离散化原理71

4.1.1 理想采样器与采样定理71

4.1.2 采样频率对f（t）频谱的影响72

4.1.3 信号重构74

4.2 Z变换及其反变换77

4.2.1 Z变换的推导77

4.2.2 Z变换的几个重要定理79

4.2.3 Z反变换79

4.3.1 脉冲传递函数83

4.3 经采样与信号重构的仿真模型83

4.3.2 线性环节的离散相似模型84

4.3.3 离散相似模型的非唯一性85

4.4 离散相似模型的稳定性87

4.5 建造仿真差分方程式的步骤88

4.6 连续系统离散化的状态转移法90

4.6.1 系统连续状态方程的离散化90

4.6.2 典型环节的离散状态方程91

4.6.3 非线性环节的处理方法92

4.7 离散相似法数字仿真程序CDSSP94

4.7.1 CDSSP的构造原理94

4.7.2 CDSSP仿真程序结构95

4.73 CDSSP仿真程序说明96

4.8 快速仿真方法99

4.8.1 可调参数法99

4.8.2 增广矩阵法100

4.8.3 置换法102

第五章采样系统的数字仿真106

5.1.2 典型的伺服定位系统107

5.1 数字伺服控制系统107

5.1.1 数字伺服控制系统的基本构成107

5.1.3 基本元素的特性108

5.2 采样系统数字仿真的一般方法110

5.2.1 以采样时刻的系统输出为目标的仿真110

5.2.2 以受控对象的状态变量为目标的仿真111

5.3 数字控制系统的仿真112

5.3.1 数字控制器的建模与仿真113

5.3.2 延时环节的建模与仿真115

5.3.3 数字控制系统仿真步长的选取（根匹配法）116

5.3.4 用CDSSP仿真程序对采样系统仿真118

5.4.1 时域矩阵法120

5.4 采样系统快速仿真方法120

5.4.2 时域矩阵法快速仿真程序123

5.4.3 时域矩阵法对采样控制系统的仿真124

练习127

第六章随机事件系统的数字仿真129

6.1 随机事件系统的数学基础129

6.2 随机事件仿真的数据获取133

6.3 随机数与随机变量的生成135

6.3.1 均匀分布随机数列135

6.3.2 伪随机数列及生成算法135

6.3.3 非均匀分布随机数列136

6.3.4 反变换法138

6.3.5 舍选法140

6.4 仿真抽样的计算机方法141

6.4.1 连续分布的仿真抽样141

6.4.2 离散分布的仿真抽样142

6.4.3 仿真抽样结果的有效性检验143

6.5 多变量系统及其仿真144

6.5.1 排队问题144

6.5.2 多变量系统的仿真145

6.5.3 多变量系统仿真的计算机程序147

6.6 样本容量150

6.6.1 置信区间的概念151

6.6.2 总体参数的估计151

6.6.3 样本容量的计算152

6.7 仿真试验的实现154

6.7.1 提出问题154

6.7.2 系统描述154

6.7.3 仿真模型157

6.7.4 模型的描述158

6.7.5 程序细节160

6.7.6 初次试验的样本容量160

6.8.1 随机过程的数学描述161

6.8 随机过程及其仿真161

6.7.7 仿真结果161

6.8.2 白噪声随机过程163

6.8.3 自相关函数的数值计算164

6.8.4 功率谱密度的数值计算166

6.8.5 随机连续系统的仿真167

6.8.6 随机响应的数字特征仿真方法169

练习170

第七章模拟计算机及模拟仿真173

7.1 模拟计算机仿真概述173

7.2.2 加法器和积分器175

7.2.1 系数器175

7.2 模拟计算机的基本运算部件175

7.2.3 乘法器177

7.2.4 函数产生器177

7.3 模拟计算机系统178

7.4 连续系统的模拟仿真方法180

7.4.1 幅值和时间比例尺及其选择180

7.4.2 微分方程模型的模拟仿真182

7.4.3 非线性微分方程描述的系统183

7.4.4 传递函数模型的模拟仿真184

7.4.5 状态方程模型的模拟仿真187

7.5.1 简单的汽车悬挂系统的模拟仿真188

7.5 模拟仿真的应用实例188

7.5.2 角度控制系统的模拟仿真191

练习194

第八章仿真技术在机电系统分析与设计中的应用195

8.1 概述195

8.2 用仿真技术研究系统动态特性195

8.3 仿真技术在数字控制器设计中的应用203

8.3.1 数字控制器的设计原则203

8.3.2 数字控制器最佳参数的选择206

8.3.3 数字控制器设计的寻优程序209

8.4.1 高速步进电机的数学模型214

8.4 高速步进电机的动态仿真214

8.4.2 程序的结构216

8.4.3 控制优化的实现217

8.4.4 仿真结果219

附录一 CSSP2程序清单221

附录二 CDSSP程序清单239

附录三 离散分布抽样程序清单251

附录四 修理机器问题程序清单252

附录五 快速傅里叶变换（FFT）及程序清单258

附录六 单纯形寻优法程序清单262

参考文献267