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| 內容簡介： |
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面向现代制造业产品设计的数字化与智能化变革需求，本书系统地介绍了机电液系统的动态建模、仿真、评价、优化的基本方法。全书共9章，分别是绪论、系统论概述、功率键合图理论、键合图系统建模基础、键合图系统建模的工程应用扩展、键合图至状态空间方程的转化、数学模型的仿真求解、仿真输出的评价与多通道数据处理方法、系统优化方法。通过学习本书，读者可初步掌握对现代复杂机电液系统进行研究和分析的数字化建模、仿真、评价、优化的基本方法，从而提高机械产品系统集成创新设计的能力。本书可作为机械、电子类专业本科生、研究生的教材，还可供制造业企业、科研院所相关专业人员学习参考。
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前言第1章绪论111设计的过程分解112系统设计的关键作用213机械设计的过程和目标3第2章系统论概述821系统的定义822系统的分类1023系统论要解决的问题1224经典系统概论：传递函数1225现代系统概论：状态空间方程1326系统数学模型的框图表示形式1627系统建模的复杂性及键合图方法16第3章功率键合图理论1731键合图概述1732多接口子系统1733广义变量1834键与接口1935多接口子系统的连接2036因果关系2237键合图元件2238键合图模型向框图模型的转化32第4章键合图系统建模基础3541电系统的建模3542机械系统的建模4443液压系统的建模66第5章键合图系统建模的工程应用扩展7051电动机、发电机和内燃机的建模7052多路液压阀的建模7753液力变矩器的建模9154行星轮系变速箱的建模9655机械臂的建模108第6章键合图至状态空间方程的转化11761键合图转化为数学模型11762键合图的增广11863代数环和微分因果关系128第7章数学模型的仿真求解13571常微分方程的数值解法13572稳定性与刚性13973仿真求解的要点14274仿真求解的典型实例144第8章仿真输出的评价与多通道数据处理方法14781内积空间的定义14782多执行器系统的性能评价14783整机性能评价14884元器件性能评价15085现场测试试验15686动态性能评价的实现15987典型输出评价实例160第9章系统优化方法16991优化方法的意义16992优化问题的要素17093牛顿法17394复合形法17595系统的参数优化方法175参考文献178
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| 內容試閱：
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如今我国制造业已经向“自主创新”的方向发展，在这一背景之下，针对如何发展具备自主知识产权的制造业产品，提出了“工业4.0”“工业互联网”“中国制造2025”“数字孪生”等新概念。而具体落实操作时，“数字化”“仿真”等相关技术便成为受诸多产品研发人员青睐的技术。西方发达国家各大公司开发的工业仿真软件在为研发人员提供便利的同时，也存在诸多问题。除了信息安全风险及路径依赖外，还存在一些自身问题，一方面，研究者因欠缺系统建模仿真的数学原理相关知识，难以解决实践中的多学科复杂工程问题；另一方面，不少研发人员虽然掌握了一些软件的操作方法，但只能满足于虚拟仿真本身，其研究结果与实际工程需求产生脱节，陷入“为仿真而仿真”的困境之中。本书从机电产品的设计出发，介绍系统建模与仿真的数学原理，希望读者能在学习系统建模与仿真时，不应停留在软件的操作上，而应深入理解其数学基础，进一步了解计算机如何实现系统建模和仿真。在学习原理和方法后，结合计算机编程技术，读者应能够独立开发一些仿真程序，自主实现一些机电系统的建模与仿真，破除“软件依赖症”，这样才能在解决重复的工程问题时进行深入研究和开发。本书共9章，第1章重点论述了本书的对象和目标，强调系统建模与仿真的目的是使机电液产品的性能可以更好地满足用户的需求。考虑到部分读者对系统论和控制论的相关知识有所欠缺，第2章对系统论和数学模型进行了简单的介绍，以说明系统建模应得到什么样的数学模型来用于仿真。系统建模是虚拟仿真技术最关键的部分，系统模型直接影响仿真的效率和结果。键合图是系统建模中一个非常有效的方法，也是本书的重点内容。本书第3章和第4章介绍了键合图理论的基础概念与简单机电液系统建模的基本思路、流程和步骤。其中参考了《系统动力学：机电系统的建模与仿真》［1］中的经典实例，同时对一些缺乏解释的建模细节进行了更加详细的论述。在实际工程中，遇到的往往是相当复杂的多学科对象，第5章对系统建模中的一些常见案例做了进一步扩展说明，包括电动机、发电机、内燃机、多路液压阀、变矩器、行星轮系变速器、机械臂。这些案例均来自于编者实际工程经验的积累，可在一定程度上解决一些常见的工程问题，并为读者解决其他复杂工程问题提供参考。本书第6章介绍了键合图至状态空间方程的转化，即获得计算机能够求解的数学模型形式。第7章介绍了计算机求解数学模型的方法，即常微分方程的数值解法如何实现。为了能够建立虚拟仿真技术与改进产品和满足用户需求的连接，编写了第8章和第9章。第8章介绍了仿真输出的评价方法，探讨了如何将仿真输出的结果转化为用户真正关心的评价指标，而且此类评价方法也可以和现场测试实验进行对接，这将极大地增强建模与仿真的实用性。第9章介绍了优化方法的思路，可以将建模仿真与优化方法结合，从而更好地实现产品的参数识别以及优化设计。本书由同济大学李晓田任主编，王安麟任参编。本书可作为机械、电子类专业本科生、研究生的教材，还可供制造业企业、科研院所相关专业人员学习参考。由于编者水平有限，加之经验不足，书中难免有错漏之处，恳请广大读者批评指正，并请致信于：lixiaotian@tongjieducn，编者将认真对待，加以完善。编者
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