电力电子和电力拖动控制系统的MATLAB仿真 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:机械工业

作者:洪乃刚

出品人:

页数:265

译者:

出版时间:2006-1

价格:23.00元

装帧:

isbn号码:9787111180425

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现代机械工程中的数值计算与优化设计 本书内容概述 本书聚焦于现代机械工程领域中，如何运用先进的数值计算方法和优化理论来解决复杂的工程问题，尤其是在系统建模、性能分析以及设计改进方面。全书内容深入浅出，旨在为机械工程师、设计人员以及相关专业的学生提供一套系统化、实践性强的工具和方法论。 第一部分：机械系统建模与仿真基础 本部分首先回顾了机械系统建模的基本原理，包括对刚体动力学、柔性体特性以及多体系统（MBS）的描述。重点阐述了如何利用有限元方法（FEM）对复杂的机械结构进行离散化和建模，包括静力学分析、模态分析以及瞬态响应分析。 随后，本书详细介绍了动态系统建模的方法，涵盖了拉格朗日方程和牛顿-欧拉方程在描述复杂机械运动中的应用。特别地，本书强调了状态空间表示法在控制系统设计中的基础作用，并讨论了如何处理机械系统中的非线性、间隙、摩擦等复杂因素，以构建更贴近实际的工程模型。我们深入探讨了如何利用数值积分方法（如龙格-库塔法、向后差分公式）来求解这些微分代数方程组（DAE/ODE），并评估不同求解器在计算精度和效率上的权衡。 第二部分：先进数值分析技术在机械设计中的应用 本部分是本书的核心内容之一，专注于介绍和实践那些在现代机械设计中不可或缺的数值分析技术。 1. 接触与碰撞的数值处理： 详细分析了如何使用惩罚法、增广拉格朗日法以及浸入式方法来处理机械部件之间的非光滑接触问题。书中提供了大量的案例研究，展示了如何准确模拟齿轮啮合、轴承滚动以及机构干涉等场景下的力学行为，并探讨了接触刚度、摩擦模型选择对仿真结果的影响。 2. 复杂流固耦合（FSI）分析： 针对涉及流体运动对固体结构产生影响的场景（如涡轮叶片振动、液压系统中的流致振动），本书介绍了流体力学（CFD）与结构力学（CSM）的耦合策略。内容包括单向、双向耦合的实现细节，以及ALE（任意拉格朗日-欧拉）等网格处理技术在处理大变形边界时的应用。 3. 材料本构模型的数值实现： 深入探讨了弹塑性、粘弹性、疲劳损伤等高级材料模型的数值实现机制。书中详细分析了如位移相关、应变增量更新等数值算法，并展示了如何将自定义的材料模型（User Material Subroutines）集成到标准的有限元框架中，以应对极端工况下的材料响应分析。 第三部分：基于仿真的优化设计方法 本部分将数值分析的成果转化为实际的设计改进工具，系统地介绍了面向机械性能的优化设计流程。 1. 优化问题的数学描述与目标函数构建： 首先明确了优化设计的基本框架：设计变量、约束条件和目标函数。本书详细指导读者如何从工程目标（如最小化重量、最大化刚度、降低振动幅值）出发，构建出可计算、可导或可近似的数学目标函数。 2. 经典优化算法及其应用： 详细介绍了梯度下降法、牛顿法、拟牛顿法（BFGS）等局部优化算法的原理和收敛特性。随后，重点讲解了响应面法（RSM）、代理模型（Surrogate Modeling）技术，这些技术极大地减少了进行大量高成本有限元分析的需求。书中也收录了遗传算法（GA）、粒子群优化（PSO）等全局优化算法在探索复杂设计空间中的应用实例。 3. 拓扑优化与尺寸优化： 针对结构轻量化和性能提升，本书详细讲解了基于密度法（SIMP）和水平集方法的拓扑优化原理。内容涵盖了如何设置边界条件、载荷分布以及密度约束，并展示了如何将拓扑优化得到的概念设计转化为可制造的尺寸优化问题。对于尺寸优化，本书提供了灵敏度分析的理论基础和数值计算方法，确保优化过程的稳定性和可靠性。 第四部分：仿真结果的后处理与工程验证 本部分关注如何从海量仿真数据中提取有价值的信息，并确保仿真结果的可靠性。 1. 关键性能指标的提取与可视化： 指导读者如何有效地从仿真结果中提取应力集中区域、振动能量分布、热点等关键指标，并利用先进的可视化技术（如等值面、矢量图、动画）清晰地展示动态过程。 2. 不确定性量化（UQ）与鲁棒性分析： 现代工程强调设计对制造误差、载荷波动等不确定性的抵抗能力。本书介绍了如何运用蒙特卡洛模拟（MCS）和随机响应面法（SRM）来量化设计参数不确定性对系统性能的影响，从而进行更具鲁棒性的设计。 3. 仿真与实验的对比验证： 讨论了从仿真模型向实际物理样机转移时需要考虑的因素，包括网格收敛性验证、材料参数的标定，以及如何设计实验来有效验证关键的动力学特性和静力学响应。 本书力求通过丰富的工程案例和清晰的算法推导，帮助读者掌握从建立精确模型到实施高效优化设计的全流程能力，最终实现机械系统的性能最优化和可靠性提升。

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总而言之，这本关于电力电子和电力拖动控制系统仿真的专著，成功地架起了一座从经典理论迈向现代工程实践的坚实桥梁。它避免了纯粹的数学推导堆砌，也没有陷入代码教程的浅薄。作者显然投入了大量精力来确保书中介绍的所有仿真方法和案例都是当前工业界前沿且实用的。对于任何从事电力电子变流器设计、电机驱动系统开发，或者相关领域学术研究的人士来说，这本书都应该被列为案头必备的工具书。它不仅传授了“如何做”的仿真技巧，更重要的是，它阐明了“为什么这样做”背后的工程逻辑。这本书的价值在于，它提供了一个可信赖的、可复现的仿真环境和思维框架，帮助读者自信地面对和解决实际工程中遇到的各种复杂控制难题，真正将MATLAB的力量发挥到极致。

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这本《电力电子和电力拖动控制系统的MATLAB仿真》读起来，感觉作者对这个领域有着非常扎实的理解，尤其是在系统建模和仿真方面展现出的深度令人印象深刻。初次接触这本书时，我最关注的是它是否能将复杂的电力电子理论与实际的MATLAB操作完美结合。坦白说，很多同类书籍要么理论过于晦涩，让人难以将公式转化为代码，要么就是仿真示例过于简单，无法应对真实世界的复杂工况。但这本书在这点上做得非常出色。它不仅详细讲解了各种电力电子变换器和电机驱动系统的基本原理，更重要的是，它深入剖析了如何利用Simulink和MATLAB工具箱来构建高精度的模型，并进行深入的性能分析。比如，在讲述开关电源的控制环路设计时，书中不仅给出了传递函数的推导过程，还紧接着展示了如何利用MATLAB的控制系统工具箱进行环路整形和稳定性分析，最后用Simulink搭建的仿真模型验证了理论计算的准确性。这种理论与实践无缝衔接的写作方式，极大地降低了学习曲线，让那些希望从理论走向实际应用的工程师和学生感到非常亲切和实用。可以说，它不仅仅是一本参考书，更像是一位经验丰富的导师在手把手地指导你完成从设计到验证的全过程。

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阅读这本书的过程中，我深切体会到作者在内容编排上的匠心独运。它似乎是为不同层次的读者量身定做的。对于初学者而言，开篇的基础知识讲解得循序渐进，确保了对基本概念的牢固掌握。而对于那些有一定基础，希望攻克复杂课题的资深工程师来说，书中涉及的高级控制策略和前沿应用才是真正的宝藏。我尤其欣赏作者将不同控制目标——如效率优化、动态响应速度和鲁棒性——在统一的仿真框架下进行权衡分析的方法。例如，在永磁同步电机（PMSM）的驱动部分，书中不仅讲解了标准的弱磁控制策略，还扩展讨论了如何通过参数自整定机制来适应电机参数的变化，这对于设计高性能、宽调速范围的驱动系统至关重要。这种广度和深度的平衡，让这本书具备了长期的参考价值。每次重读某个章节，都能因为自身理解的加深而发现新的洞见，这正是优秀技术专著的标志。

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我对这本书的整体评价是：结构严谨，逻辑清晰，对于深入理解现代电力拖动系统控制的精髓，提供了极为宝贵的路径。特别值得称赞的是，作者在处理非线性问题时的态度和方法。电力电子和电机系统本质上都是高度非线性的，传统的线性化分析方法在某些工况下会失效。这本书没有回避这些难点，而是系统地介绍了如何使用MATLAB/Simulink进行更真实的非线性仿真。例如，在无传感器控制策略的章节中，作者详尽地阐述了诸如滑模控制（SMC）或磁场定向控制（FOC）在MATLAB环境下的具体实现细节，包括如何处理量化误差、死区效应等实际工程中常见的干扰因素。这种对细节的关注，使得书中的仿真模型不仅仅是概念的展示，而是可以直接投入使用的工具箱。读者可以清晰地看到，不同控制算法在面对负载突变、电源扰动等极端情况时，性能差异究竟有多大。这种直观的比较和验证能力，是传统教科书难以提供的，也使得这本书的实用价值远超一般理论教材。

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这本书的排版和图示质量也值得称赞，这在技术书籍中往往容易被忽视，但对于仿真类书籍来说至关重要。清晰的电路图、流程图和MATLAB/Simulink模型的截图，使得复杂的系统结构一目了然。我发现自己很多时候是通过观察书中提供的模型截图，就能快速定位到关键的控制模块和反馈路径，这大大加快了我的学习效率。在某些章节，作者甚至附带了关键M脚本的代码片段或函数调用说明，虽然没有提供完整的项目文件，但这足以指导读者在自己的MATLAB环境中复现和修改这些仿真案例。这种“授人以渔”的教学方式，远比直接提供成品代码更有助于培养读者的独立解决问题的能力。对于一个习惯通过视觉辅助来理解复杂工程系统的学习者来说，这种高质量的视觉呈现，是构建内心“系统模型”的强大支撑。

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稍微翻了一遍，补充点知识

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