机电控制系统的建模与仿真

本书以典型和热门的机电控制系统为研究对象，包括倒立摆、并联运动平台、轮足式机器人等，围绕设计过程中的系统分析、控制实现和性能优化问题，详细介绍了该类机电控制系统的综合建模与仿真技术。本教材从机电控制系统基本组成和工作原理的概念出发，介绍了建模与仿真的基本理论，详细介绍了针对机电控制系统当下最流行的建模与仿真软件：MATLAB、ADAMS和V-Rep。最后结合实例，由浅入深介绍多个机电控制系统的建模与仿真案例。本教材主要面向具有一定专业基础的自动化专业和机电专业的研究生，能够培养学生熟练掌握机电控制领域的多种专业仿真软件，并能够综合应用这些仿真软件完成机电控制系统的联合建模与仿真工作，从而提高学生的工程实践能力和分析解决问题的能力。

汪首坤，男，1977年出生，博士，民盟盟员，北京理工大学自动化学院教授，博士生导师。所在学科为控制科学与工程，研究方向为智能感知与运动控制，包括机电液伺服驱动与控制和机器人。 入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”，在国内外重要学术刊物上以第一作者发表学术论文50多篇，其中被SCI和EI收录30多篇；已授权国家发明专利30多项，登记软件著作权6项；主持30多项科研课题，包括国家自然科学基金项目、国防重点基础研究课题、北京市自然科学基金以及企业科技合作项目；获国家科技进步奖二等奖一项（排名第二），国防科技进步二、三等奖各一项（均排名第二），省部级科技进步奖三等奖2项（排名第二、三），获兵器工业集团公司科技进步三等奖一项（排名第三）；指导学生各类科技创新竞赛获奖20多项，包括“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛一等奖、全国研究生电子设计大赛一等奖和全国研究生机器人创新设计大赛一等奖等。

第1章 绪论 1.1 机电控制系统概述 1.1.1 基本概念 1.1.2 构成要素 1.1.3 关键技术 1.1.4 发展趋势 1.2 液压四足机器人——典型机电控制系统 1.2.1 概述 1.2.2 整体结构 1.2.3 液压系统 1.2.4 运动控制 1.3 计算机仿真 1.3.1 基本概念与过程 1.3.2 仿真软件与算法 第2章 建模仿真的基本理论 2.1 数学模型 2.1.1 模型的概念与分类 2.1.2 数学模型的作用 2.1.3 数学建模的原则 2.1.4 数学建模的途径 2.1.5 连续系统的数学模型 2.2 数值积分算法 2.2.1 基本公式 2.2.2 误差分析、稳定性分析与步长控制 2.2.3 积分方法的选择 2.3 连续系统的离散化 2.3.1 信号采样与保持 2.3.2 Z变换理论 2.3.3 Z变换的求法 2.3.4 离散化方法 第3章 建模仿真的常用软件 3.1 实体建模软件SolidWorks 3.1.1 软件简介 3.1.2 界面功能介绍 3.1.3 零件建模 3.1.4 装配体 3.2 控制仿真软件Matlab/Simulink 3.2.1 软件简介 3.2.2 Matlab基本操作 3.2.3 Simulink基本操作 3.3 多体动力学仿真软件Adams 3.3.1 软件简介 3.3.2 Adams/Matlab联合仿真 3.3.3 Adams/SolidWorks联合仿真 3.4 机器人仿真软件V-REP 3.4.1 软件简介 3.4.2 基本操作 3.4.3 模型导入 3.4.4 仿真实例——气泡机器人 第4章 倒立摆建模与仿真