
本书重点介绍如何利用MATLAB进行机电系统动态仿真。系统介绍了MATLAB 6.x及Simulink软件包中与机电系统仿真有关的必要知识,以及机电液系统建模、动态特性分析、控制系统设计、计算机仿真技术等相关理论、方法及MATLAB应用。书中的例子、习题涉及到控制原理、机构学、机械振动、液压传动、伺服系统等诸多机类专业的课程,希望能为读者应用MATLAB进行机电系统分析提供借鉴。 本书可作为理工科院校机类专业本科生学习计算机仿真的教材或参考书,也可供相关专业的研究生或科研人员使用。
“仿真”一词译自英语单词“Simulation”,也译作模拟,是指对现实系统某一层次抽象属性的模仿。仿真方法早期被称为蒙特卡罗方法, 即利用随机数实验求解随机问题的方法,其原理可追溯到1773年法国自然学家G.L.L.Buffon为估计圆周率值所进行的物理实验。在工程技术界,系统仿真是指通过对系统模型的试验间接地获取原形的规律性认识。 由仿真模型的种类, 系统仿真可大致分为物理仿真和数学仿真两大类。物理仿真是根据现实系统的物理性质构造系统的物理模型,并在物理模型上进行试验;数学仿真则是根据现实系统的数学关系构造系统的数学模型,通过数学模型进行试验。 由于数学仿真一般是在计算机上通过计算机软件来实现, 因此数学仿真也就是通常所说的计算机仿真。伴随着计算机科学和技术的发展,计算机仿真应用的日益广泛, 目前仿真技术在很大程度上通常就是指的计算机仿真。由于计算机仿真技术具有学科面广、综合性强、应用领域宽、无破坏性、可多次重复、安全、经济、不受气候条件和场地空间的限制等独特优点,因而在机械制造、航空航天、交通运输、石油钻采、经济管理、工程建设、军事模拟以及医疗卫生等诸多领域得到了广泛的应用。 计算机仿真技术的普及,在很大程度上是由于许多功能强大、使用方便的仿真软件的相继出现,这里值得一提的就是美国The MathWorks公司推出的MATLAB仿真软件。MATLAB是一种面向科学与工程计算的高级语言, 它以其强大的矩阵计算和图形可视化功能、极高的编程效率、丰富的专用工具箱、简单易学、使用方便等特点而为教学和科研工作者所青睐, 目前已成为国际公认的最优秀的科技应用软件。对于正在高校学习的理工科大学生,借助MATLAB软件,可以轻而易举地将所学课程中那些抽象、枯燥的公式、定理, 以及难以理解、分析的对象模型、工程系统转变成形象直观的曲线、 图形,从而大大地提高学习效率,加深对所学学科基础、专业知识的理解,这也是MATLAB一问世便在国外高校十分流行的一个重要原因。 本书作者长期从事机电系统控制、设计方面的教学与科研工作,深知高校机械类专业的学生在理解自动控制理论有关概念、机电系统建模、动静态特性分析等方面存在不同程度的困难, 而MATLAB软件正是帮助克服这些困难的得力工具之一。 因此我们编写了这本面向高校机类专业大学生、研究生的基于MATLAB 6.x的机电系统动态仿真教材。本书主要内容分为两个方面,一是由浅入深地介绍MATLAB与机电系统仿真有关的必要知识,并为以后进一步深入学习MATLAB打下基础,其中对与MATLAB配套的Simulink软件包作了较为详细的介绍。对于一般的仿真应用,本教材提供的MATLAB内容基本上是够用的;二是结合MATLAB学习机械类有关专业的课程知识,这主要体现在教材中的例子和习题中, 同时也设置了专门的章节较为深入地介绍一些机电液系统的MATLAB应用,希望能为读者应用MATLAB进行机电系统分析提供借鉴。 本教材曾经作为“仿真技术”课程的讲义在武汉科技大学机类各专业中连续使用了三届,根据教学中反映出的问题以及学生对教材的需求,我们重新编写了这本教材。由于作者的学科视野、学术修养有限,加之时间仓促以及篇幅的限制,这本教材在内容取舍、结构安排等方面仍有许多待完善之处;书中的疏漏、谬误之处也恐在所难免,恳请读者提出宝贵意见,我们将不胜感激!
前言
第1章 MATLAB基础
第2章 数组及其运算
第3章 数据和函数的可视化
第4章 MATLAB编程
第5章 系统模型
第6章 系统时间响应及其仿真
第7章 系统频率响应及其仿真
第8章 控制系统的综合校正
第9章 Simulink动态今真
参考文献