Matlab/Simulink動力學系統建模與仿真（第2版）

緒論
第1章 系統建模與仿真基礎
1.1 系統仿真模型框圖表示法
1.1.1 基本仿真元件
1.1.2 簡單仿真框圖結構
1.2 拉普拉斯變換
1.2.1 拉普拉斯變換的定義及其性質
1.2.2 拉普拉斯逆變換
1.2.3 拉普拉斯變換在求解線性常系數微分方程中的應用
1.3 Z變換與Z逆變換
1.3.1 Z變換的定義
1.3.2 Z變換的應用
1.4 矩陣的特征值與特征矢量
1.4.1 標準特征值問題
1.4.2 廣義特征值問題
1.4.3 相似變換及其特性
習題
第2章 動力學系統的微分方程模型
2.1 動力學建模基本理論
2.1.1 動力學系統基本元件
2.1.2 動力學建模基本定理
2.2 哈密頓動力學建模體系
2.2.1 拉格朗日方程
2.2.2 哈密頓原理
2.3 一維彈性體的有限元建模
2.3.1 梁單元質量矩陣與剛度矩陣
2.3.2 總體系統動力學微分方程
2.4 一維彈性體系統的假設模態(tài)法
2.4.1 模態(tài)函數
2.4.2 系統的動能和勢能
2.4.3 系統的動力學方程
2.5 Simulink高級積分器的仿真模型建立
2.5.1 高級積分器端口
2.5.2 高級積分器在仿真中的應用
習題
第3章 動力學系統響應分析的數值方法
3.1 數值積分法和數值微分法
3.1.1 數值積分法
3.1.2 數值微分法
3.1.3 多自由度振動系統的差商模型
3.2 龍格-庫塔法
3.2.1 二階龍格-庫塔法
3.2.2 四階龍格-庫塔法
3.3 四階龍格庫塔法仿真程序設計
3.3.1 求解一階微分方程四階龍格-庫塔法程序設計
3.3.2 求解一階微分方程組的四階的龍格-庫塔法程序設計
3.3.3 高階微分方程的四階龍格-庫塔法程序設計
3.4 隱式逐步積分法
3.4.1 線性加速度法
3.4.2 威爾遜θ法
3.5 微分方程的邊值問題的求解
3.5.1 解線性方程邊值問題的差分方法
3.5.2 解線性方程邊值問題的打靶法（試射法）
3.5.3 關于三對角矩陣的追趕法程序設計
3.6 關于Simulink環(huán)境中的求解器Solver
3.6.1 常用求解器
3.6.2 求解器的選擇
3.7 Matlab中符號微積分
3.7.1 符號微分與符號積分
3.7.2 利用符號運算求解微分方程
習題
第4章 系統傳遞函數模型
4.1 傳遞函數及其特性
4.1.1 傳遞函數定義
4.1.2 傳遞函數的特性
4.1.3 傳遞函數的圖示方法
4.2 基本環(huán)節(jié)的傳遞函數
4.2.1 比例環(huán)節(jié)
4.2.2 一階延遲環(huán)節(jié)
4.2.3 微分環(huán)節(jié)
4.2.4 積分環(huán)節(jié)
4.2.5 振蕩環(huán)節(jié)
4.3 傳遞函數的其他形式
4.3.1 傳遞函數的零極點形式
4.3.2 傳遞函數的留數形式
4.3.3 傳遞函數的串聯、并聯與反饋連接形式
4.3.4 控制系統的開環(huán)傳遞函數
4.4 多自由度振動系統的傳遞函數模型
4.4.1 直接方法
4.4.2 模態(tài)分析法
4.5 傳遞函數模型的Simulink仿真模型建立
4.5.1 與傳遞函數相關的Matlab運算指令
4.5.2 傳遞函數模型的Simulink仿真模型建立
4.6 彈性系統的傳遞函數仿真模型
4.6.1 彈性系統的傳遞函數
4.6.2 傳遞函數Simulink仿真模型
習題
第5章 動力學系統狀態(tài)空間模型
5.1 動力學系統的狀態(tài)空間模型
5.1.1 狀態(tài)空間方程的一般形式
5.1.2 化高階微分方程為狀態(tài)方程——不合輸入導數情況
5.1.3 線性多自由度振動系統的狀態(tài)空間模型
5.2 微分方程模型與狀態(tài)空間的關系
5.2.1 微分方程模型與狀態(tài)空間模型特征對的關系
5.2.2 系統含有輸入導數的狀態(tài)空間模型
5.3 狀態(tài)空間的相似變換
5.3.1 一般情況
5.3.2 特殊情況（可控標準型的情況）
5.4 系統的狀態(tài)空間模型與傳遞函數模型之間的轉換
5.4.1 從狀態(tài)空間模型轉換為傳遞函數模型
5.4 2模型轉換Matlab函數
5.4.3 傳遞函數模型轉換為狀態(tài)空間模型的直接方法
5.5 傳遞函數模型轉換為狀態(tài)空間模型的串并聯法
5.5.1 并聯模型法
5.5.2 串聯模型法
5.6 狀態(tài)空間仿真模型建立
5.6.1 非線性時變系統
5.6.2 非線性定常系統
5.6.3 線性時變系統
5.6.4 線性定常系統
5.7 關于混合系統仿真
習題
第6章 連續(xù)系統的相似離散法
6.1 線性連續(xù)系統相似離散法
6.1.1 連續(xù)系統狀態(tài)方程的精確解
6.1.2 零階保持器下狀態(tài)方程的離散化
6.1.3 一階保持器下狀態(tài)方程的離散
6.1.4 離散系統仿真模塊
6.2 狀態(tài)轉移矩陣
6.2.1 狀態(tài)轉移矩陣的特性
6.2.2 求轉移矩陣的幾種方法
6.3 離散化系統的傳遞函數模型
6.3.1 零階保持器的傳遞函數
6.3.2 一階保持器的傳遞函數
6.3.3 離散系統的傳遞函數模型
6.4 線性時變系統狀態(tài)方程的離散化
6.4.1 線性時變狀態(tài)方程的解
6.4.2 線性時變系統狀態(tài)方程離散化
6.4.3 近似離散化
6.5 離散系統仿真模型建立
6.5.1 有關離散系統Matlab函數的應用
6.5.2 狀態(tài)方程的離散——基于單位延遲的狀態(tài)空間仿真模型
6.5.3 利用離散傳遞函數模塊的Simulink仿真模型
6.5.4 使用離散狀態(tài)空間模塊Simulink仿真模型
習題
第7章 機電模擬系統
7.1 電學基本元件和基本定律
7.1.1 電學基本元件
7.1.2 簡單電路動態(tài)方程
7.1.3 電氣系統的數學模型建立
7.2 無源濾波器
7.2.1 濾波器基本類型
7.2.2 無源RC濾波器
7.2.3 無源RLC濾波囂
7.3 機電相似系統
7.3.1 力-電壓相似
7.3.2 力-電流相似
7.4 機電耦合系統的數學建模
7.5 運算放大器系統的數學建模
習題
第8章 系統瞬態(tài)響應分析
8.1 典型狀態(tài)和典型激勵的瞬態(tài)響應
8.1.1 系統響應種類
8.1.2 常見的幾種典型外激勵
8.2 一階系統的瞬態(tài)響應分析
8.2.1 系統在零輸入響應
8.2.2 系統零狀態(tài)響應
8.2.3 標準一階系統的單位階躍響應特性
8.3 二階系統瞬態(tài)響應分析
8.3.1 標準二階系統的單位脈沖響應
8.3.2 欠阻尼標準二階系統的階躍響應
8.3 3欠阻尼標準二階系統性能指標
8.3.4 非標準欠阻尼標準二階系統性能指標
8.3.5 欠阻尼二階系統的單位斜坡響應
8.3.6 過阻尼二階系統的單位階躍響應
8.4 Matlab／Simulink仿真
8.5 高階系統的響應
8.5.1 高階系統的傳遞函數
8.5.2 高階系統的瞬態(tài)響應
習題
第9章 動力學系統頻域分析方法
9.1 概述
9.2 頻率響應函數
9.2 1諧和激勵下系統的響應函數
9.2.2 系統的傳遞函數與系統的頻率響應函數
9.2.3 系統頻率響應特性曲線（頻響曲線）
9.3 單位脈沖函數與頻率響應函數
9.3.1 單位脈沖響應函數（權函數）
9.3.2 單位脈沖函數與頻率響應函數
9.3.3 標準二階系統的頻率響應特性
9.4 頻率響應分析法仿真
9.4.1 連續(xù)系統頻率響應特性
9.4.2 線性多自由度系統的頻域分析
9.4.3 快速傅里葉變換與仿真
9.5 頻率響應特性在振動系統參數識別中的應用
9.5.1 幅頻、相頻曲線識別法
9.5.2 實頻、虛頻曲線識別法
9.5 3導納圓的參數識別法
習題
第10章 動力學系統控制基礎
10.1 動力學控制的基本概念
10.2 PID控制系統
10.2.1 PID工作簡介
10.2.2 PID的數學模型
10.2.3 PID控制系統的響應分析
10.3 狀態(tài)反饋控制系統
10.4 最優(yōu)控制
10.4.1 固定端點的問題最優(yōu)控制
10.4.2 始端時刻固定、末值狀態(tài)自由情況下的最優(yōu)控制
10.5 線性系統的二次型最優(yōu)設計
習題
附錄
附錄1 Simulink仿真系統常用模塊庫
附錄2 典型函數的拉普拉斯變換和Z變換
附錄3 Matlab／Simulink部分功能設置
參考文獻