控制系统计算机仿真 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:电子工业

作者:蒋珉

出品人:

页数:188

译者:

出版时间:2006-7

价格:18.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787121028090

丛书系列:

图书标签:

运动控制
计算机技术
自动化
教材
控制系统
计算机仿真
MATLAB
Simulink
自动控制
系统建模
仿真技术
控制理论
工程仿真
数值计算

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具体描述

本书包括概述、数字仿真的基本方法、参数优化技术和仿真应用4部分内容，共6章。第一部分介绍控制系统计算机仿真的基本概念、仿真研究的步骤、控制系统仿真的数学模型和仿真软件；第二部分介绍连续控制系统和采样控制系统数字仿真的一些通用基本方法；第三部分介绍控制系统的参数优化技术及其应用；第四部分介绍仿真建模和仿真工程应用实例。本书可以作为高等院校自动化、电气工程及其自动化、测控技术与仪器等专业本科生的教材，也可供相关领域的工程技术人员参考。

好的，这是一份关于一本名为《控制系统计算机仿真》的书籍的简介，内容详实，旨在涵盖各种可能的相关主题，但不直接涉及该书的实际内容。 --- 图书简介：现代工程实践中的计算建模与系统分析本书旨在为读者提供一套全面的、跨学科的视角，深入探讨在工程、科学和技术领域中，如何运用计算工具进行复杂系统的建模、仿真、分析与优化。全书的基调是实用性与理论深度并重，强调从基础原理到高级应用的无缝衔接，侧重于方法论的构建而非特定软件的操作指南。第一部分：计算建模的理论基础与数学框架本部分奠定了进行任何系统仿真的理论基石。它首先回顾了描述物理、化学、生物乃至社会经济系统的基本数学工具，包括微分方程（常微分方程ODE和偏微分方程PDE）的推导与性质分析。重点在于如何将现实世界中复杂的、往往是非线性的物理现象转化为可被计算机处理的数学模型。内容涵盖： 1. 系统识别与模型降阶：讨论了如何从实验数据中提取系统动态特性，以及在保证足够精度的前提下，将高维复杂模型简化为易于分析和实时仿真的低维模型。这包括模态分析、平衡点分析以及不同时间尺度分离方法的介绍。 2. 离散化技术：详细阐述了连续系统向离散系统转化的核心方法，如欧拉法、龙格-库塔法（RK系列）等数值积分算法的收敛性、稳定性和精度分析。探讨了变步长算法在处理具有不同时间尺度的现象时的优势与挑战。 3. 随机过程建模：针对包含不确定性因素的系统，介绍了马尔可夫链、布朗运动以及高斯过程在系统状态估计和不确定性传播分析中的应用。第二部分：高级仿真方法与计算环境本部分将理论模型转化为可执行的仿真程序的实践过程进行深入剖析，关注如何构建高效、可靠的仿真环境。内容涵盖： 1. 仿真的架构设计：探讨了不同仿真范式的优劣，如基于事件的仿真（DES）、基于代理的仿真（ABM）以及混合系统仿真（Hybrid Systems）。强调了模块化设计在构建大型、互联仿真平台中的重要性。 2. 高性能计算（HPC）在仿真中的应用：随着模型复杂度的增加，单机计算已无法满足需求。本章详细讨论了并行计算、分布式仿真以及GPU加速技术如何应用于求解大规模矩阵运算、实时反馈控制回路的迭代求解，以及大规模数据处理。 3. 仿真验证与确认（V&V）：这是工程实践中至关重要的一环。本书严格区分了“验证”（模型是否正确地实现了数学描述）和“确认”（模型是否准确地反映了真实世界）。探讨了敏感性分析、参数估计、以及对比真实世界数据的统计检验方法。第三部分：特定工程领域的应用案例分析本部分通过一系列深入的案例研究，展示了上述建模与仿真技术在不同工程领域中的实际落地。案例选择具有广泛代表性，涵盖了物理、信息与决策系统。案例聚焦： 1. 动态系统稳定性分析：以机电耦合系统为例，展示了李雅普诺夫稳定性理论在仿真环境中的应用，如何通过数值方法判断系统在不同初始条件和外部扰动下的长期行为。 2. 过程控制与优化：关注于化工、能源等领域的过程控制问题。重点讨论了基于模型的预测控制（MPC）的原理，以及如何在仿真环境中预先测试控制策略的鲁棒性和性能，减少实际试错成本。 3. 网络化与信息物理系统（CPS）：探讨了包含通信延迟、数据丢失等网络不确定性因素的系统建模。分析了网络拥塞和信息传输对系统闭环性能的影响，并提出了抗干扰的容错设计思路。 4. 复杂网络流体力学模拟：涉及有限元法（FEM）和有限体积法（FVM）在求解流场、热传递等PDE问题中的应用，以及如何处理网格生成和边界条件的复杂性。第四部分：面向未来趋势的仿真技术展望本部分展望了仿真技术的前沿发展方向，特别是与人工智能和大数据技术的交叉领域。内容涵盖： 1. 数据驱动的建模与仿真：讨论了深度学习（如神经网络、高斯过程回归）如何辅助或替代传统的物理模型建立，尤其是在模型难以解析的“黑箱”系统中。 2. 数字孪生（Digital Twin）的构建逻辑：从仿真模型的角度，系统阐述了构建高保真数字孪生的关键技术挑战，包括数据同步、实时反馈回路的建立以及面向生命周期的管理策略。 3. 人机交互在仿真中的角色：探讨了虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术如何提升工程师对复杂系统状态的可视化理解和操作能力，增强仿真结果的可解释性。本书的目标读者是工程、物理、数学、计算机科学等领域的本科高年级学生、研究生以及需要利用先进计算手段解决实际问题的工程师和研究人员。它提供了一个坚实的框架，使用户能够理解任何“控制系统计算机仿真”背后的核心科学原理和工程挑战，并具备独立构建、分析和验证复杂系统仿真模型的能力。

作者简介

目录信息

第1章绪论 1.1 计算机仿真的基本概念 1.1.1 系统 1.1.2 模型 1.1.3 仿真 1.2 计算机仿真研究的步骤 1.3 计算机仿真的特点 1.3.1 仿真的试验性质 1.3.2 仿真法与解析法 1.4 计算机仿真的应用和发展 1.4.1 计算机仿真应用的类型 1.4.2 计算机仿真的优点 1.4.3 计算机仿真的发展与现状 1.5 控制系统仿真的数学模型 1.5.1 连续时间系统的数学模型 1.5.2 离散时间系统的数学模型 1.5.3 采样控制系统的数学模型 1.6 数字仿真软件简介 1.6.1 数字仿真软件的主要功能与基本结构 1.6.2 MATLAB／Simulink仿真环境小结思考题与习题第2章连续系统数字仿真的基本算法 2.1 数值积分算法 2.1.1 数值积分算法的基本原理 2.1.2 欧拉法 2.1.3 龙格一库塔法 2.1.4 微分方程数值积分的矩阵分析 2.2 数值积分算法的基本分析 2.2.1 单步法和多步法 2.2.2 显式算法和隐式算法 2.2.3 截断误差和舍入误差 2.2.4 数值积分算法的计算稳定性 2.2.5 数值积分算法的计算精度、速度、稳定性与步长的关系 2.2.6 数值积分算法的选择原则 2.2.7 误差估计与步长控制 2.2.8 数值积分算法仿真实例 2.3 连续系统仿真的离散相似算法 2.3.1 时域离散相似算法的基本概念 2.3.2 时域离散化模型的推导 2.3.3 时域离散化模型的特性分析 2.3.4 时域离散算法仿真实例 2.4 常用快速数字仿真算法 2.4.1 仿真中对快速性的需求 2.4.2 相匹配原理 2.4.3 替换法 2.4.4 根匹配法 2.5 实时数字仿真算法 2.5.1 实时数字仿真的概念 2.5.2 实时数字仿真算法的特性 2.5.3 常用的实时数字仿真算法小结思考题与习题第3章采样控制系统的数字仿真 3.1 采样控制系统数字仿真概述 3.1.1 采样控制系统及其特点 3.1.2 采样控制系统仿真的特殊问题 3.2 采样控制系统数字仿真的一般方法 3.2.1 差分方程递推求解法 3.2.2 采用双重循环方法对离散部分和连续部分分别计算 3.3 MATLAB在采样控制系统数字仿真中的应用 3.3.1 应用MATLAB函数求采样系统的时域响应 3.3.2 基于simulink的采样控制系统仿真小结思考题与习题第4章控制系统优化设计与仿真 4.1 控制系统参数优化的基本概念 4.1.1 两类优化问题 4.1.2 问题的提法及专用名词 4.1.3 寻优途径及优化方法的评价 4.1.4 控制系统优化设计中目标函数的构成 4.1.5 数字仿真在优化设计中的作用 4.2 单纯形法 4.2.1 单纯形法原理 4.2.2 单纯形的构成 4.2.3 改进单纯形法 4.3 控制系统参数优化设计的实例 4.3.1 电机电压控制系统的数学模型 4.3.2 两种寻优参照对象 4.3.3 寻优程序与Simulink模型之间的信息传递 4.3.4 仿真运行与结果分析小结思考题与习题第5章控制系统的仿真建模 5.1 问题的描述与模型的定义 5.2 控制系统模型的建立 5.2.1 建模要求和原则 5.2.2 建模过程的信息源 5.2.3 建模方法 5.2.4 最小二乘参数估计 5.2.5 模型的阶次辨识 5.2.6 控制系统仿真建模的步骤 5.3 控制系统模型的确认和修改 5.4 控制系统仿真建模的实例 5.4.1 机理建模法 5.4.2 试验方法 5.4.3 基于MATLAB的系统模型估计小结思考题与习题第6章仿真的工程应用实例 6.1 旋转式倒立摆系统的建模与仿真 6.1.1 旋转式倒立摆系统简介 6.1.2 倒立摆的建模与线性化 6.1.3 仿真运行与结果分析 6.2 直流电机双闭环调速系统的参数仿真优化 6.2.1 系统模型 6.2.2 仿真运行 6.2.3 结果分析 6.3 苯乙烯本体聚合的动力学仿真 6.3.1 系统建模 6.3.2 仿真运行 6.3.3 结果分析小结思考题与习题附录A 改进单纯形法的MATLAB程序附录B 苯乙烯本体聚合动力学仿真的MATLAB程序参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

这本《控制系统计算机仿真》就像一本通往神奇世界的地图，我一直对那些看不见的“系统”如何运作充满好奇。从最基础的物理原理，比如牛顿定律，到更抽象的概念，如反馈回路，这本书都用一种非常直观的方式呈现出来。我特别喜欢作者讲解如何用数学模型来描述现实世界中的动态过程，那种将复杂事物转化为简洁公式的智慧，让人叹为观止。书中大量的图示和实例，让我这个初学者也能轻松理解。比如，关于如何仿真一个简单的弹簧-质量-阻尼系统的章节，作者一步步引导我们建立模型，选择合适的仿真工具，然后观察系统的响应。这个过程不仅仅是技术层面的操作，更是一种思维的训练，教会我如何将问题分解，如何用严谨的逻辑去分析和预测。我甚至开始尝试将书中的方法应用到一些生活中的小问题上，虽然不一定能得到精确的结果，但那种分析问题的角度和能力，确实得到了很大的提升。这本书让我明白，很多我们习以为常的现象背后，都隐藏着精妙的控制原理，而计算机仿真，则是我们洞察这些原理的得力助手。

评分☆☆☆☆☆

拿到《控制系统计算机仿真》这本书，我原本是抱着学习一些具体软件操作的想法去的，毕竟现在很多专业工作都离不开仿真软件。没想到，它比我想象的要深刻得多。这本书并没有仅仅停留在“点几下按钮就能出结果”的层面，而是花了很多篇幅去讲解仿真背后的理论基础。它深入浅出地介绍了各种控制策略，比如PID控制器，不仅解释了它的原理，还详细分析了不同参数对系统性能的影响，以及如何进行整定。最让我印象深刻的是，书中并没有回避仿真中可能出现的各种挑战，比如模型的精度问题、数值积分的误差、以及如何处理非线性系统。作者给出了很多实用的建议和技巧，让我对仿真工作的严谨性有了更深的认识。我尤其欣赏书中对于仿真结果的解释和分析部分，它不仅仅是展示数据，更是引导读者去理解数据背后的含义，去评估模型的有效性，去判断仿真结果是否符合预期。这种批判性的思维方式，对于任何想要在工程领域有所建树的人来说，都是至关重要的。

评分☆☆☆☆☆

《控制系统计算机仿真》这本书，对我来说，就像是打开了一扇通往工程创新之门。它不仅仅是教你如何使用某个特定的仿真软件，更重要的是，它传递了一种解决问题的思想方法。我一直对如何让机器或者系统变得“智能”很感兴趣，而这本书正好满足了我的好奇心。它从最基础的数学模型构建开始，一步步带领读者进入到复杂的控制理论世界。我特别喜欢作者在讲解状态空间方程的时候，那种清晰的逻辑和层层递进的讲解方式。通过大量的例子，我能够理解如何将一个实际的物理系统，比如无人机的飞行姿态，转化为一组数学方程，然后利用计算机进行模拟。书中的内容涵盖了从线性系统到非线性系统，从经典控制到现代控制的广泛领域，让我对整个控制工程的图景有了更全面的认识。而且，它还强调了仿真在设计和优化过程中的作用，如何通过仿真来测试不同的设计方案，如何提前发现潜在的问题，从而节省大量的研发成本和时间。

评分☆☆☆☆☆

《控制系统计算机仿真》这本书，对我而言，是一次关于“理解”的深刻体验。我原本以为仿真只是简单地输入参数，然后等待结果，但这本书彻底颠覆了我的认知。它不仅仅是一本技术手册，更像是一本关于“思考”的指南。书中关于模型简化和抽象的论述，让我明白了一个道理：不是所有细节都需要被精确建模，关键在于抓住影响系统行为的核心要素。作者在讲解如何建立不同复杂度的模型时，提供了非常多富有洞察力的分析。我特别欣赏书中关于仿真结果验证的部分，它强调了仿真结果的可靠性并不完全取决于软件本身，更取决于我们对模型的理解以及对输入数据的准确性。它引导我们去质疑结果，去对比实验数据，去思考模型是否真的抓住了系统的本质。这种严谨求实的态度，让我对工程仿真这一领域有了全新的认识，也让我明白，真正的“仿真”是建立在深刻理解基础之上的科学实践。

评分☆☆☆☆☆

这本书《控制系统计算机仿真》就像是给了我一个操纵现实世界的虚拟实验室。我一直对那些复杂的工程项目，比如飞机、汽车或者工业机器人是如何精确控制的感到着迷。这本书用一种非常易于理解的方式，揭示了其中的奥秘。它从最基础的系统建模开始，就像搭建积木一样，一步步构建出复杂的控制系统。作者在讲解如何将现实世界的物理定律转化为数学模型时，运用了大量的图示和清晰的文字，让我这个初学者也能快速掌握。我尤其喜欢关于系统辨识的章节，它让我明白了如何从实际的实验数据中提取出系统的模型参数，这对于没有精确模型可用的情况非常有帮助。书中还详细介绍了各种仿真算法和技巧，比如Runge-Kutta方法，以及如何处理离散时间系统。这些内容不仅提升了我对仿真技术的理解，更让我看到了计算机仿真在验证设计、优化性能以及进行故障诊断方面的巨大潜力。

评分☆☆☆☆☆