多领域物理统一建模语言与MWORKS实践

本书深入浅出地介绍了Modelica模型开发基础 知识、国际先进且完全自主的Modelica模型开发平 台——同元软控MWORKS.Sysplorer（以下简称 Sysplorer），以及Modelica模型在具体工程系统 中的应用。全书包括6章，内容包括系统建模仿真技 术简介、Sysplorer入门、Modelica模型开发基础 、系统建模仿真方法、组件模型开发方法、工程系 统应用实践。 本书内容涵盖Sysplorer的基本用法和功能及 基于Sysplorer的系统建模仿真方法和组件模型开 发方法，并给出了Modelica模型在航天、航空、能 源、机器人领域的应用实践。 本书适合作为本科生及研究生学习系统建模仿 真的教材，也适合作为广大科研工作者和工程师的 参考用书。

第1章 系统建模仿真技术简介 1.1 数字化技术变革 1.1.1 数字化技术发展历程 1.1.2 基于模型的系统工程发展历程 1.1.3 数字孪生发展历程 1.1.4 数字工程发展历程 1.1.5 数字化技术发展趋势 1.2 系统建模仿真技术及多领域物理统一建模语言Modelica 1.2.1 系统建模仿真技术的发展 1.2.2 Modelica的原理与技术特点 1.2.3 Modelica的工业应用及价值 1.3 基于Modelica的系统建模仿真软件MWORKS.Sysplorer 1.3.1 MWORKS平台简介 1.3.2 MWORKS产品体系结构 1.3.3 Sysplorer的主要功能与应用 本章小结 习题1 第2章 Sysplorer入门 2.1 Sysplorer软件安装与配置 2.1.1 下载与安装 2.1.2 授权申请 2.1.3 运行配置 2.2 Sysplorer软件环境 2.2.1 Sysplorer的主要功能 2.2.2 Sysplorer模型库 2.2.3 Sysplorer工具箱 2.2.4 帮助中心 2.3 Sysplorer建模入门 2.3.1 图形化建模 2.3.2 文本建模 本章小结 习题2 第3章 Modelica模型开发基础 3.1 Modelica语言的一般结构 3.1.1 自由落体运动Modelica建模 3.1.2 电阻元件Modelica建模 3.1.3 Modelica语言一般结构组成 3.2 类与内置类型 3.2.1 类与对象 3.2.2 通用类 3.2.3 特化类 3.2.4 数据类型及其属性 3.2.5 数据前缀 3.3 数组 3.3.1 数组声明 3.3.2 数组构造 3.3.3 数组连接 3.3.4 数组索引与切片 3.3.5 数组运算 3.4 模型行为描述 3.4.1 方程 3.4.2 算法 3.5 连接与连接器 3.5.1 组件与系统 3.5.2 连接器概念及机制 3.5.3 因果连接器 3.5.4 非因果连接器 3.5.5 可扩展连接器 3.5.6 隐式连接器 3.6 函数 3.6.1 函数概念 3.6.2 函数定义规范 3.6.3 函数调用方法 3.6.4 内置函数 3.6.5 记录构造函数 3.6.6 函数求导注解声明 3.6.7 外部函数调用 3.7 连续与离散建模 3.7.1 连续与离散 3.7.2 事件 3.8 模型重用 3.8.1 继承重用 3.8.2 实例化重用 3.8.3 重声明重用 3.9 模型注解 3.9.1 为什么需要注解 3.9.2 参数面板优化 3.9.3 图标绘制 3.9.4 二维动画绘制 3.9.5 帮助文档撰写 3.9.6 其他注解 本章小结 习题3 第4章 系统建模仿真方法 4.1 系统建模仿真流程简介 4.1.1 需求阶段 4.1.2 建模阶段 4.1.3 仿真阶段 4.1.4 后处理阶段 4.2 四旋翼无人机简介 4.2.1 四旋翼无人机的飞行原理与建模依据 4.2.2 四旋翼无人机动力学模型的建立 4.3 系统建模与集成 4.3.1 四旋翼无人机模型简介 4.3.2 模型设计与构建 4.3.3 机械多体部分 4.3.4 PID控制器建模 4.3.5 传感模块建模 4.3.6 轨迹规划模块建模 4.3.7 四旋翼无人机系统集成 4.4 系统调试 4.4.1 PID参数 4.4.2 接触模型刚度系数 4.4.3 系统建模仿真注意事项 4.5 结果分析 4.5.1 仿真动画 4.5.2 轨迹跟踪效果 4.5.3 更多曲线结果 本章小结 习题4 第5章 组件模型开发方法 5.1 组件模型开发流程简介 5.1.1 理论分析 5.1.2 原型开发 5.1.3 优化处理 5.1.4 模型测试 5.1.5 Modelica模型发布 5.2 永磁直流电机对象简介 5.2.1 永磁直流电机的分类 5.2.2 永磁直流电机的结构 5.2.3 永磁直流电机的工作原理 5.2.4 永磁直流电机的特性方程 5.2.5 永磁直流电机主要参数与性能之间的关系 5.2.6 方程简化 5.3 原型开发 5.3.1 定义接口 5.3.2 新建模型 5.3.3 参数和变量定义 5.3.4 编写方程和算法 5.3.5 图标设计 5.3.6 编写说明信息 5.4 模型封装 5.4.1 新建模型 5.4.2 参数和变量定义 5.4.3 组件拖放 5.4.4 参数传递 5.4.5 图标设计 5.4.6 编写说明信息 5.5 优化处理 5.5.1 提出优化问题 5.5.2 解决优化问题 5.6 模型测试 5.7 系统集成应用 本章小结 习题5 第6章 工程系统应用实践 6.1 案例1：航天 6.1.1 案例背景 6.1.2 多学科集成仿真模型库开发 6.1.3 数字空间站应用 6.2 案例2：航空 6.2.1 案例背景 6.2.2 模拟飞行库开发 6.2.3 飞机级全数字模型应用 6.3 案例3：能源 6.3.1 案例背景 6.3.2 核电系统级仿真 6.3.3 核电系统级模型仿真意义 6.4 案例4：机器人 6.4.1 案例背景 6.4.2 六足机器人建模与仿真 6.4.3 六足机器人