Mastering SIMULINK 2 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Prentice Hall

作者:James Dabney

出品人:

页数:345

译者:

出版时间:1997-12-29

价格:USD 56.00

装帧:Textbook Binding

isbn号码:9780132437677

丛书系列:

图书标签:

• Simulink
• 建模仿真
• 控制系统
• 信号处理
• MATLAB
• 工程仿真
• 自动化
• 算法实现
• 系统设计
• 数学建模

好的，以下是关于一本名为《高级系统建模与仿真技术：基于现代数字平台的方法》的图书简介，该书内容与《Mastering Simulink 2》无涉。 --- 《高级系统建模与仿真技术：基于现代数字平台的方法》 第一部分：理论基础与建模范式革新 本书深入探讨了现代工程实践中系统建模与仿真的核心理论基础，并重点阐述了如何适应当前主流数字平台所要求的创新建模范式。在快速迭代和高保真需求日益增长的背景下，传统的、基于特定工具的建模方法正面临挑战。本书旨在为读者提供一个超越单一软件环境的、更具前瞻性的知识框架。 第一章：复杂系统理论与多领域耦合分析 本章首先回顾了经典控制理论中的线性与非线性系统分析，随后引入了现代系统工程中的关键概念，如系统分解、集成与抽象。重点内容包括多物理场耦合系统的建模挑战，例如机电耦合、热-流体耦合等。我们详细分析了如何利用图论、状态空间法以及混合系统理论来构建能够准确反映真实世界复杂性的数学模型。特别地，本章讨论了如何识别和处理系统中的不确定性和时变特性，为后续的仿真与验证奠定坚实的理论基础。 第二章：面向对象与基于组件的建模方法论 为了应对大型、异构系统的建模需求，本章全面介绍了面向对象（Object-Oriented）的建模思想在工程仿真中的应用。我们区分了传统的基于方程的建模和基于组件（Component-Based）的建模范式。详细阐述了如何设计可重用、可互操作的模块化模型，包括接口定义、数据流管理和模型间的通信协议。本章还涉及了如何利用标准化的描述语言（如XML、JSON在模型元数据中的应用）来增强模型的文档化和可移植性，确保模型能够在不同的仿真环境中保持语义一致性。 第二部分：现代仿真环境与高级数值方法 本部分将理论模型转化为可执行的仿真程序，聚焦于当前主流数字平台所依赖的数值求解器和高性能计算技术。 第三章：高级微分代数方程（DAE）求解技术 大多数复杂的动态系统最终都归结为一套大型的DAE系统。本章系统地介绍了高效求解DAE的数值积分方法，包括但不限于BDF（向后差分公式）、Rosensbrock方法以及更适应于稀疏结构或大规模系统的预条件子技术。我们深入剖析了代数部分的求解策略，例如牛顿迭代法、准牛顿法，以及在求解大型系统时如何有效地利用稀疏矩阵技术来优化计算效率和内存占用。章节还涵盖了刚性（Stiffness）问题的识别、诊断及其对求解器选择的影响。 第四章：离散事件仿真与混合系统求解 工程系统往往包含连续动态行为和离散事件触发的逻辑切换，这构成了混合动力系统。本章专门讨论了如何处理这类系统。内容涵盖了离散事件系统（DES）的建模框架（如状态机、活动图），以及如何将连续状态和离散事件无缝集成到统一的仿真框架中。我们详细比较了基于事件驱动（Event-Driven）和基于时间步长控制（Time-Stepping）的混合系统求解算法的优劣，并介绍了实现状态事件检测和时间点同步的关键技术。 第五章：模型降阶与实时仿真优化 随着模型复杂度的增加，纯粹的“白盒”仿真在计算资源上的需求呈指数级增长。本章致力于解决高保真模型在实时或嵌入式环境下的应用难题。首先，我们介绍了基于模态分析和平衡截断方法的非线性模型降阶技术（MOR）。其次，重点讨论了如何将降阶模型高效地转化为针对特定硬件（如FPGA、DSP）的快速求解器结构，例如使用有限差分法、拉普拉斯域转换或状态空间结构优化，以满足硬件在环（HIL）仿真对极低延迟的要求。 第三部分：模型验证、校准与数字孪生 仿真结果的可靠性是其价值的基石。本部分关注如何确保模型与实际系统的一致性，并探索现代仿真技术在构建数字孪生体（Digital Twin）中的关键作用。 第六章：系统辨识与仿真模型校准 本章从数据驱动的角度审视建模过程。详细介绍了参数辨识的基本流程，包括实验设计、数据预处理和模型结构选择。重点讲解了优化算法在模型校准中的应用，如最小二乘法、梯度下降法以及更鲁棒的全局优化方法（如遗传算法、粒子群优化）。我们还探讨了如何量化模型的不确定性，并利用贝叶斯方法将先验知识与实验数据相结合，提高模型的预测能力。 第七章：模型验证、确认与不确定性量化（V&V/UQ） 模型验证（Verification，模型是否正确地实现了数学描述）与确认（Validation，模型是否准确地描述了物理现实）是仿真工作的核心。本章系统介绍了V&V的先进实践，包括自动测试平台构建、边界条件扫描和敏感性分析。特别关注不确定性量化（UQ）技术，如蒙特卡洛模拟和概率碰撞分析，以评估输入参数变化对输出结果的影响，并为工程决策提供可靠的置信区间。 第八章：面向数字孪生的仿真架构 数字孪生是物理实体在虚拟空间中的动态映射。本章探讨了支撑数字孪生架构的仿真技术栈。内容涵盖数据集成（物联网数据流的处理）、状态同步机制（如何实时更新虚拟模型的状态）以及预测性维护中的仿真应用。我们分析了如何将高保真仿真模型嵌入到持续运行的孪生平台中，用以进行“What-If”场景分析和闭环优化控制策略的预验证，强调了模型的即插即用能力和跨平台部署策略。 结论 《高级系统建模与仿真技术：基于现代数字平台的方法》旨在帮助工程师和研究人员从底层原理出发，掌握构建、求解和验证复杂动态系统的通用方法论，使其能够适应快速演进的工程仿真生态系统，最终实现更高质量、更可靠的系统设计与优化。本书内容侧重于技术深度、理论严谨性以及面向现代工业标准的工程实践指导。

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我得说，这本书的**叙事节奏和知识的递进**处理得非常高明，让人读起来有一种酣畅淋漓的感觉，完全不像传统教科书那样枯燥乏味。它巧妙地将理论推导与实际应用场景无缝衔接起来，每一次当你觉得某个概念有点抽象的时候，作者马上会抛出一个非常贴合实际工程问题的例子来佐证。比如说，在处理刚体动力学仿真时，它没有停留在简单的牛顿定律层面，而是直接引入了更高级的**约束方程和拉格朗日方法**在Simulink中的体现，这一点对我进行复杂机械系统的建模帮助太大了。我特别欣赏作者在阐述复杂算法时所采用的**类比和图示**方法，即使是初次接触Gibbs-Appell方程的人，也能通过书中的解释大致领会其精髓，然后才能进一步深入到代码实现层面。这种循序渐进、层层剥笋的写作风格，极大地降低了学习曲线的陡峭感，使得即便是面对如此专业的领域，也能保持阅读的动力和兴趣，着实是一本“能读进去”的技术专著。

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老实讲，这本书的**排版和图示质量**也值得称赞，这对于理解复杂的信号流和数据流至关重要。打开书本，首先映入眼帘的不是密密麻麻的文字，而是清晰、高分辨率的Simulink模型截图和流程图。作者显然非常注重视觉传达的效率，每一个关键概念的阐述都配有经过精心设计的图表，这些图表本身就具有很强的解释性。例如，在讲解**多速率系统**的设计时，书中所用的时间轴图示清晰地展示了不同子系统间的采样同步问题，这比单纯用文字描述要直观上百倍。此外，书中的注释和代码示例的格式也保持了高度的一致性和专业性，使得读者在对照书本进行操作时，能够迅速定位到所需的信息，极大地提升了阅读效率和动手操作的顺畅度。总而言之，这是一部在内容深度、结构组织和视觉呈现上都达到了极高水准的著作，是任何希望将Simulink技能提升到专业水平的人案头必备的参考书。

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这本书的内容实在是太深入了，简直就像是给我打开了一个全新的世界大门。我原本以为我对Simulink的理解已经算是不错了，毕竟市面上那些入门级的教程我都翻了个底朝天。但这本书，**完全是另一个层级**的讲解。它不只是教你怎么拖拽模块、设置参数，而是深入到Simulink背后的**数学原理和底层逻辑**。比如，它对离散时间系统的建模和仿真有着极为详尽的论述，对于状态空间模型的转换和在Simulink中的实现，讲解得清晰而富有洞察力。我记得有一章专门讲了求解器的选择和调优，那部分内容对于优化仿真速度和保证结果的准确性起到了决定性的作用，我以前只是凭感觉选，现在是真明白了为什么选那个特定的求解器。读完之后，我感觉自己不再是简单地“使用”工具，而是真正开始“驾驭”这个强大的仿真环境了。特别是对于那些涉及非线性动力学和复杂控制系统的建模任务，这本书提供的思路和技巧简直是金钥匙，让我避免了许多不必要的试错和弯路。如果说之前的学习是“知道怎么做”，那么这本书带来的就是“理解为什么这么做”，这种质的飞跃是无法用言语完全表达的。

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这本书在处理**高级控制策略和系统辨识**方面的叙述，可以说是达到了“百科全书”级别的广度和深度。它不仅仅覆盖了经典的PID控制器的设计，而是大篇幅地探讨了LQR、$mathcal{H}_infty$控制等现代控制理论在Simulink环境下的具体搭建流程和参数整定方法。更让我惊喜的是，书中还专门开辟了章节讲解如何利用Simulink进行**系统辨识**——从实验数据的采集、模型结构的选择，到参数估计的迭代过程，每一步都有详尽的步骤和相应的工具箱使用指南。我曾经尝试用别的方法进行辨识，但效果总是不理想，而这本书提供的基于误差最小化的迭代算法框架，结合Simulink的优化模块，让我清晰地看到了如何从“黑箱”数据中提炼出精确的数学模型。这种将系统辨识与仿真建模紧密结合的视角，极大地拓宽了我解决实际工程问题的思路，让仿真不再是单纯的验证工具，而成为了模型发现的利器。

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作为一名常年与实时仿真打交道的工程师，我发现这本书里关于**代码生成和硬件在环（HIL）**的章节，简直就是为我们量身定制的宝典。以往我总是被各种编译器和目标平台的兼容性问题搞得焦头烂额，但这本书对Simulink Coder的配置细节，特别是针对嵌入式系统的优化策略，进行了深入的剖析和实战指导。它不仅告诉你如何点击生成代码，更重要的是，它解释了Simulink内部如何将图形化模型翻译成高效的C/C++代码，哪些操作在代码生成时会带来额外的开销，以及如何通过修改模型结构来避免这些“性能陷阱”。书中关于**自动代码优化和模型重构以适配固定点运算**的章节，我反复阅读了好几遍，里面的技巧对我当前负责的某个高频控制项目起到了立竿见影的改进效果，仿真延迟成功降低了近15%。这种关注点从纯粹的仿真准确性延伸到实际部署效率的深度，是市面上很多偏重理论的书籍所欠缺的，非常实用，堪称工程实践的“内功心法”。

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