机电系统设计方法、模型及概念、建模、仿真及实现基础2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

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译者引言1

第1章 绪论3

1.1 机电一体化与机电一体化系统3

1.2 系统设计8

1.3 基本实例13

1.3.1 具有自适应光学的望远镜13

1.3.2 光机电遥感相机22

1.4 本书内容简介27

本章参考书目30

第2章 建模基础33

2.1 系统工程背景33

2.2 具有结构化分析的系统建模38

2.2.1 定义39

2.2.2 顺序原则40

2.2.3 结构化分析的建模要素41

2.2.4 产品实例：自动调焦照相机45

2.2.5 其他建模方法50

2.3 机电系统建模范式52

2.3.1 广义功率与能量53

2.3.2 基于能量的建模：拉格朗日形式化57

2.3.3 基于能量的建模：汉密尔顿方程61

2.3.4 多端口建模：基尔霍夫网络62

2.3.5 多端口建模：键合图72

2.3.6 能量/多端口建模：端口汉密尔顿系统72

2.3.7 信号耦合网络74

2.3.8 模型的因果性77

2.3.9 机电系统的模块化建模82

2.4 微分代数方程组92

2.4.1 DAE系统简介92

2.4.2 DAE指标检验93

2.4.3 DAE指标约简96

2.5 混杂系统97

2.5.1 混杂系统的一般结构97

2.5.2 混杂现象99

2.5.3 网络状态模型100

2.6 线性系统模型103

2.6.1 非线性状态空间模型的局部线性化104

2.6.2 非线性DAE系统的局部线性化106

2.6.3 LTI系统的传递函数与频率响应107

2.7 频率响应的实验确定110

2.7.1 一般考虑110

2.7.2 方法111

2.7.3 通过噪声激励的频率响应测量112

本章参考文献114

第3章 仿真问题118

3.1 系统工程背景118

3.2 数值积分的基础119

3.2.1 微分方程的数值积分119

3.2.2 稳定性的概念120

3.2.3 数值稳定性121

3.3 刚性系统124

3.4 弱阻尼系统127

3.5 高阶线性系统129

3.5.1 通用的数值积分方法129

3.5.2 通过状态转移矩阵的求解方法130

3.5.3 仿真解的精度131

3.6 DAE系统的数值积分133

3.6.1 显式积分法133

3.6.2 隐式积分法134

3.6.3 指标-2系统的量化136

3.6.4 具有一致性的初值137

3.7 混杂现象仿真的实现方法137

3.7.1 不连续性的处理138

3.7.2 事件检测138

3.8 仿真实例：理想单摆139

本章参考书目143

第4章 功能实现：多体动力学145

4.1 系统工程背景145

4.2 多体系统146

4.3 物理学基础148

4.3.1 运动学与动力学148

4.3.2 刚体149

4.3.3 自由度与约束153

4.4 多体系统的时域模型158

4.4.1 系统设计中的模型层次158

4.4.2 多体系统运动方程159

4.4.3 MBS状态空间模型162

4.5 固有振荡163

4.5.1 守恒多体系统的特征值问题163

4.5.2 特征模态（本征模，Eigenmodes）164

4.5.3 耗能多体系统167

4.6 频域响应特性170

4.7 测量与驱动位置176

4.7.1 一般的多质体振荡器176

4.7.2 多质体振荡器的零点177

4.7.3 同位测量与驱动180

4.7.4 非同位测量与驱动181

4.7.5 反谐振183

4.7.6 MBS零点迁移183

本章参考书目188

第5章 功能实现：通用机电变送器189

5.1 系统工程背景189

5.2 一般的通用变送器模型191

5.2.1 系统配置191

5.2.2 建模方法193

5.3 无负载通用变送器197

5.3.1 基于能量的模型197

5.3.2 ELM变送器本构方程205

5.3.3 ELM二端口模型206

5.4 负载通用变送器212

5.4.1 基于能量的模型212

5.4.2 非线性运动方程212

5.4.3 平衡点位置：工作点215

5.4.4 基于信号的变送器线性模型218

5.4.5 传递矩阵220

5.4.6 关于响应特性的讨论221

5.5 有损变送器224

5.5.1 变送器的一般特性224

5.5.2 非线性模型：平衡点位置226

5.5.3 基于信号的线性模型228

5.5.4 带有耗能电阻的二端口本构方程229

5.5.5 线性动态分析230

5.5.6 一般的阻抗与导纳反馈233

5.6 机电耦合系数238

5.6.1 一般意义与特性238

5.6.2 计算ELM耦合系数的模型239

5.6.3 关于ELM耦合系数的讨论243

5.7 带多体负载的变送器246

5.7.1 频率响应246

5.7.2 阻抗反馈与导纳反馈249

5.8 机电谐振器251

5.9 机电振动发电253

5.10 自传感执行器255

5.10.1 工作原理255

5.10.2 基于信号的自传感解决方案256

5.10.3 模电自传感解决方案257

本章参考书目261

中英文术语翻译对照表267