基于MATLAB/Simulink平面连杆机构的动态仿真 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:哈尔滨工业大学

作者:曲秀全

出品人:

页数:168 页

译者:

出版时间:2007年04月

价格:25.0

装帧:平装

isbn号码:9787560324944

丛书系列:

图书标签:

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好的，以下是一本不包含“基于MATLAB/Simulink平面连杆机构的动态仿真”这一具体内容的图书简介，内容详实，力求自然流畅。 --- 《现代控制系统设计与工程实践：从理论基础到前沿应用》 图书简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的现代控制理论与工程实践的知识体系。内容涵盖了从经典的控制系统分析与设计方法，到当代复杂系统控制的前沿技术，重点在于将抽象的数学模型转化为可靠、高效的工程解决方案。本书面向控制工程专业学生、科研人员以及需要掌握先进控制技术以优化工业过程的工程师，内容组织逻辑清晰，理论推导严谨，结合大量实际案例进行深入剖析。 全书共分为六大部分，共计二十章，结构紧凑，内容递进自然。 第一部分：控制系统的基础理论与建模 本部分是构建控制系统知识体系的基石。首先，详细介绍了线性时不变（LTI）系统的基本概念、数学描述及其频域与时域分析方法。我们将深入探讨传递函数、状态空间表示法及其相互转换，强调理解系统结构和动态特性的重要性。 继而，本部分将聚焦于系统的建模过程。我们不仅回顾了经典的基于物理定律的建立方法，还引入了系统辨识的基本概念。通过对系统输入与输出数据的分析，读者将学会如何构建高精度的数学模型，为后续的控制设计奠定坚实基础。特别地，针对非线性系统的建模挑战，本书提供了描述函数法和泰勒级数展开法的初步介绍，为后续的非线性控制章节做铺垫。 第二部分：经典控制理论与系统性能分析 本部分是控制工程的核心内容之一。我们将详细阐述反馈控制系统的基本结构和作用原理。在时域分析方面，重点讨论了系统的瞬态响应特性（如超调量、调节时间）和稳态误差的计算。通过对典型输入信号（阶跃、脉冲、斜坡）的响应分析，读者能直观地理解系统性能指标的物理意义。 频域分析是本部分的另一核心。布洛赫图、奈奎斯特图和波德图的绘制与解读被给予了充分的篇幅。通过对频率响应特性的分析，读者将掌握如何评估系统的稳定裕度（相位裕度和增益裕度），并预测系统在实际工作环境下的表现。这一部分强调了根轨迹法的应用，展示了如何通过改变控制器参数来设计出满足特定性能要求的系统。 第三部分：现代控制理论：状态空间方法 本部分标志着分析和设计方法的重大转变，进入了现代控制理论的范畴。状态空间法以其统一处理多输入多输出（MIMO）系统的能力，成为现代控制的核心工具。 内容从状态空间方程的建立开始，深入讲解了系统的能控性和能观性概念，这是设计极点配置控制器的前提。随后，本书详细介绍了极点配置（Pole Placement）技术，包括使用状态反馈和观测器（如Luenberger观测器）来实现对系统内部状态的间接反馈。此外，还讨论了最优控制的基础——线性二次型调节器（LQR）的设计原理，着重于如何平衡系统的控制性能与控制输入的能量消耗。 第四部分：鲁棒性控制与扰动抑制 在实际工程中，系统参数的不确定性、外部扰动和噪声是不可避免的。本部分聚焦于设计具有内在鲁棒性的控制系统。 我们将系统地介绍H-无穷（H$infty$）控制理论的基础。这部分内容涉及加权函数的设计，用以在性能指标和鲁棒性之间进行权衡。读者将学习如何将控制设计问题转化为求解特定的三角不等式或Ricatti方程。此外，我们还探讨了$mu$-综合（$mu$-Synthesis）的基础概念，这是处理结构化不确定性的强有力工具。本部分内容旨在培养工程师在不确定环境下设计可靠控制器的能力。 第五部分：非线性控制与先进技术 面对越来越复杂的现代工程系统，线性化方法往往不足以捕捉系统的全部动态行为。本部分将深入探讨非线性控制领域。 内容包括：李雅普诺夫稳定性理论的严格阐述，这是分析非线性系统稳定性的基石；滑模控制（Sliding Mode Control, SMC）的设计与应用，重点剖析其快速动态响应和对模型不确定性的强抗干扰能力，并讨论如何处理抖振问题；微分平坦性（Differential Flatness）的概念，作为一种强大的设计工具，用于简化复杂非线性系统的轨迹规划与反馈线性化。 第六部分：系统集成与工程实施 本部分将理论知识与工程实践紧密结合。我们将探讨数字控制系统的实现细节，包括采样与保持器的作用、离散化方法（如双线性变换）以及量化误差的影响。 更重要的是，本书引入了复杂系统集成设计的视角。我们将讨论如何将传感器、执行器与控制器有机地结合起来，并对大型复杂系统的分解与分层控制策略进行探讨。最终，本部分将指导读者如何将精心设计的控制算法部署到实际的硬件平台中，包括实时仿真验证和现场调试的关键考虑因素。 特色与目标读者 本书最大的特点在于理论的深度与工程应用的广度兼备。书中不仅包含严谨的数学推导，更穿插了丰富的工业案例分析，帮助读者理解抽象概念在实际机械、航空航天、过程控制等领域中的应用场景。所有关键算法均提供了详细的算法流程图和伪代码，便于读者理解和编程实现。 本书是控制工程、机电一体化、自动化等专业高年级本科生和研究生的理想教材，同时也是从事自动控制系统设计与研发的工程师提升专业技能的宝贵参考资料。通过系统学习，读者将能够独立完成从系统建模、控制器设计到最终工程实现的全过程。

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对于一个习惯了使用传统CAD/CAE软件进行设计的学习者来说，这本书提供了一种完全不同的思维模式。它强调的是“基于模型的系统工程”（MBSE）理念在机械设计中的具体落地。Simulink的优势在于其对时间域动态特性的直观把握，这与传统上侧重于静力学分析的图解法有着本质的区别。我特别期待书中关于“实时仿真”（Real-Time Simulation）的讨论。如果作者能够展示如何将建立的动力学模型部署到硬件在环（HIL）测试平台上，用以验证控制器设计或者进行故障诊断模拟，那么这本书的层次感就立刻提升到了一个更高的维度。这不仅是仿真，更是对整个控制系统设计流程的覆盖。此外，这本书对MATLAB脚本的依赖程度如何？是倾向于完全图形化操作，还是鼓励读者编写M脚本来增强灵活性和自动化程度？一个好的仿真教程应该在两者之间找到平衡。如果它能教会我们如何编写高效的M脚本来批量处理参数扫描和敏感性分析，那无疑会大大提高工程师的工作效率。总体而言，这本书似乎旨在培养一种面向动态性能优化的系统设计能力，而非仅仅停留在机构的几何设计层面。

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这本书的潜在价值，在我看来，远超出了“单纯演示如何使用MATLAB”的范畴。它更像是在构建一座连接理论力学与现代工程实践的桥梁。我们都知道，平面连杆机构的设计往往依赖于迭代和经验，但通过Simulink提供的强大计算能力，我们可以实现更精细的参数寻优和性能评估。我特别想知道作者是如何组织关于“逆运动学”和“动力学逆问题”的章节的。在实际应用中，我们往往需要根据期望的输出运动反推输入端的驱动条件，这是一个计算量极大的过程。如果书中能详细剖析如何利用MATLAB的优化工具箱（如fmincon）与Simulink仿真模块进行嵌套调用，实现高效的反向求解，那将是这本书的点睛之笔。此外，对于机械系统中的冲击和非光滑接触问题，仿真难度极高。这本书如果能提供一套成熟的仿真框架来处理这些非理想工况，那就真称得上是一部实战手册了。期待它能带领我们超越教科书上的理想模型，直面真实世界中机械系统的复杂性。

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初次翻阅这本书时，我最直观的感受是其排版和图示的专业性。虽然主题是偏向工程计算的，但视觉上的友好度却出乎意料地高。图表的设计清晰、逻辑性强，尤其是在展示不同机构运动轨迹对比时，色彩的运用恰到好处，能够迅速抓住读者的注意力，避免了纯文本带来的枯燥感。我尤其关注了作者如何处理仿真过程中的收敛性问题，因为在复杂的机械系统中，时间步长的选择和数值积分器的选用往往是导致仿真失败或结果失真的主要原因。这本书在这方面的阐述，我期望能看到一些深入的讨论，比如不同积分器（如欧拉法、龙格-库塔法）在处理强非线性耦合系统时的性能差异对比。如果作者能提供一些真实的“踩坑”经验，告诉我们哪些特定的机构类型容易导致数值不稳定，并给出对应的优化策略，那这本书的实用价值将大大提升。从目前看到的章节结构来看，它似乎遵循了一种由简入繁的递进式教学方法，这有助于读者逐步建立起对复杂系统的信心，而不是被一开始的宏大叙事所压倒。

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这本书的语言风格给我的印象是严谨而内敛的，没有过多的渲染，一切都围绕着工程问题的解决。这种风格很受从事研发工作的人的欢迎，因为它意味着内容是经过精挑细选、直击核心的。我注意到，在涉及刚柔耦合分析的部分，似乎有独特的处理视角。在高速运转的连杆机构中，部件的弹性变形往往不可忽略，它会引入高频振动，影响机构的寿命和精度。如果这本书能深入探讨如何将有限元分析（FEA）的结果与Simulink的集中参数模型结合起来，建立起一个多物理场耦合的仿真环境，那对于航空航天或高速制造领域的读者来说，具有不可替代的价值。我希望后续的案例分析能够更加贴近工业前沿，比如自动装配线上的高速凸轮机构，或者精密运动平台。这些实际场景的复杂性，才能真正检验作者所构建的仿真方法的鲁棒性和精度。目前看来，这本书的理论基础非常扎实，期待后续章节能更多地展现其在复杂系统集成方面的能力。

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这本《基于MATLAB/Simulink平面连杆机构的动态仿真》听名字就让人感觉内容会很扎实，虽然我还没完全读完，但从初读的印象来看，它似乎在理论深度和工程实践之间找到了一个很好的平衡点。我特别欣赏作者在引入复杂动力学模型时所展现出的耐心和清晰度。不像有些教科书那样，上来就抛出一堆微分方程，让人望而生畏，这本书更像是手把手地引导读者理解每一个参数和变量背后的物理意义。比如，它对阻尼和摩擦力的处理，没有停留在理想化的假设上，而是尝试结合实际的工况进行建模，这一点对于真正想把仿真用于指导机械设计的人来说至关重要。我猜想，书中应该花费了大量的篇幅来讲解如何利用Simulink的模块库，将那些抽象的数学公式转化为可视化的仿真流程图，这是MATLAB/Simulink这类工具的核心优势所在。如果书中能再多一些关于模型验证和误差分析的章节，那就更完美了，毕竟仿真结果的可靠性才是衡量一切的标准。总之，这本书给我的感觉是，它不仅是一本工具书，更像是一本结合了机械原理和现代计算方法的进阶教程，对于想从传统机械设计转向数字化仿真的工程师和学生来说，无疑是一份宝贵的资源。

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