具体描述
本书详细地介绍了包括线性系统、非线性系统的状态空间描述方法，介绍了由微分方程、差分方程尤其是由系统方块图直接列写线性系统的状态方程及其输出方程。由于书中引进了状态反馈方程、状态传递方程，从而极大地简化了复杂控制系统、多输入多输出控制系统状态方程的列写过程。简明扼要地介绍了常微分方程、状态方程的数值积分方法，连续系统状态方程的离散化，MATLAB与SIMULINK基础等。在数字仿真的实现上，从基本原理、基本方法开始，详细地介绍了控制系统时域特性、频域特性的数字仿真程序，基于MATLAB与SLMULINK仿真平台上的仿真过程。
为了学以致用，本书最后以具体实例包括液压控制系统、电气控制系统及自适应控制系统为例，介绍了机电液控制系统计算机辅助设计（CAD）的过程，可供本科毕业设计等教学环节的选题参考。
本书可作为高等院校本科高年级学生教材，也可作为从事这方面科学技术研究的工程人员自学与参考书籍。
《现代机械设计原理与应用》 图书简介 本书聚焦于机械设计领域的核心理论、先进技术和工程实践，旨在为读者提供一个全面、深入且与现代工业需求紧密结合的学习平台。全书内容涵盖了从基础的机械原理到复杂的系统集成设计，强调理论指导下的实际应用能力培养。 第一部分：机械设计基础理论的深化与拓展 本部分首先回顾并深化了传统机械设计中的基本概念，如运动学、动力学分析，以及机构的组成与运动分析。在此基础上，重点引入了现代设计方法学的核心思想。 先进机构学研究： 详细阐述了新型复杂机构的设计与分析，包括拟人化机构、柔顺机构（Compliant Mechanisms）的理论建模与特性分析。对变拓扑机构和重构机构的运动学特性进行了深入探讨，特别是其在非线性、多约束环境下的应用潜力。 材料与结构可靠性： 深入剖析了高性能工程材料在极端载荷条件下的行为，如高熵合金、先进复合材料（如碳纤维增强聚合物的层合结构）和智能材料。着重讨论了断裂力学、疲劳寿命的概率预测模型（如Weibull分布的改进应用），以及蠕变和应力松弛现象在长期服役结构中的影响评估。 表面工程与摩擦学： 探讨了提高机械零件服役性能的关键技术。内容包括先进的表面改性技术（如激光熔覆、PVD/CVD镀膜），以及复杂工况下的润滑理论，如边界润滑、混合润滑状态下的接触物理化学反应，并介绍了新型自修复润滑剂的设计思路。 第二部分：现代机械系统设计方法与工具 本部分着眼于利用计算科学和信息技术优化设计流程，实现高效、创新的机械系统开发。 基于模型的系统工程（MBSE）： 系统介绍了MBSE在复杂机械系统设计中的应用框架。重点阐述了如何利用SysML（系统建模语言）对机械、电子和软件子系统进行集成建模，实现需求的可追溯性和设计验证的自动化。 拓扑优化与增材制造设计： 详细讲解了结构拓扑优化算法（如密度法、水平集法）的数学基础和工程实现。特别关注如何将优化结果直接适配增材制造（3D打印）工艺的限制条件（如支撑结构设计、残余应力控制），实现轻量化和性能最优化的有机统一。 多体动力学仿真（MBD）： 涵盖了从拉格朗日方程到哈密顿原理在机械系统动力学建模中的应用。重点分析了柔性体动力学（Flexible Multibody Dynamics）的建模方法，如模态叠加法（Modal Superposition）和有限元模型与刚体动力学模型的耦合技术，用于精确预测高速、高精度运动中的振动与冲击问题。 第三部分：特定功能机械系统的设计与集成 本部分将理论应用于具体的、具有挑战性的工程领域，展示了现代设计方法的集成能力。 精密运动控制与伺服系统设计： 深入探讨了高精度伺服驱动系统的设计，包括永磁同步电机（PMSM）的参数优化、电流环和速度环的解耦控制策略。对摩擦补偿技术（如Stribeck模型、LuGre模型）在减小定位死区中的应用进行了详尽分析。 流体动力学与热管理系统： 结合计算流体力学（CFD）分析，设计了高效的流体回路与热交换器。内容包括复杂流道内的湍流模型选择、瞬态温度场的求解，以及如何通过流体回路优化来确保电子系统和关键摩擦副的温度稳定运行。 智能与自适应机械系统： 介绍了如何将传感器信息和先进控制算法融入机械结构中，实现系统的主动健康监测（PHM）与自适应控制。讨论了基于机器学习的故障诊断技术在预测性维护中的应用，以及变刚度机构的设计思路，以实现对外界干扰的实时动态响应。 第四部分：工程实践与设计案例分析 本部分通过多个详实的工程案例，展示了从概念设计、详细设计到制造与测试的全过程管理。案例涵盖了高端数控机床主轴系统、重型工程机械的作业机构优化，以及高精度自动化装配设备的集成设计，强调设计规范的遵循、成本控制与可制造性（DFM）的平衡。 本书适合于机械工程、车辆工程、航空航天工程等相关专业的本科高年级学生、研究生以及从事机械产品研发、结构设计和系统集成的工程技术人员参考使用。它要求读者具备扎实的工程数学和基础力学知识。
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