Kinematic and Dynamic Simulation of Multibody Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:

作者:Garcia De Jalon, Javier/ Bayo, Eduardo

出品人:

页数:455

译者:

出版时间:1993-12

价格:$ 101.64

装帧:

isbn号码:9780387940960

丛书系列:

图书标签:

• Multibody Dynamics
• Kinematics
• Simulation
• Mechanical Systems
• Robotics
• Dynamics
• Computational Mechanics
• Engineering
• Applied Mathematics
• Biomechanics

好的，这是一本关于非线性控制理论、机器人动力学、高级数值方法以及多物理场耦合仿真的图书简介。 --- 书名：《先进系统动力学与控制：理论、算法与应用》 简介： 本书聚焦于现代工程领域中复杂动态系统的建模、分析与控制，旨在为研究人员和高级工程专业人员提供一套深入、严谨且高度实用的理论框架和计算工具。在当今工程实践中，无论是先进的机电一体化系统、柔性机器人、还是大型空间结构，其行为都表现出显著的非线性和耦合特性。传统的线性化方法往往无法捕捉这些系统的本质动态，因此，本书从基础原理出发，系统地构建了处理高维、强耦合、约束复杂的非线性系统的方法论。 全书结构围绕三个核心支柱展开：非线性系统理论基础、高级动力学建模，以及鲁棒与优化控制策略。 第一部分：非线性系统动力学基础与分析 本部分首先回顾了经典力学基础，并迅速过渡到描述复杂系统行为的微分代数方程（DAE）组。重点在于系统的几何结构和约束的数学表示。我们深入探讨了李雅普诺夫稳定性理论在非线性系统中的应用，包括直接法和间接法，并详细阐述了全局渐近稳定性和有限时间稳定性（FTS）的概念。 特别关注了奇异摄动理论（Singular Perturbation Theory）在多时标系统分析中的应用，这对于理解包含快慢动态的复杂系统（如功率电子控制的机电系统）至关重要。此外，还引入了拓扑动力学方法，利用流形、吸引子和分岔分析来识别系统状态演变的本质特征，超越了单纯的数值解。本部分为后续的精确建模和控制设计奠定了坚实的理论基石。 第二部分：多域物理建模与复杂约束处理 本部分着重于如何精确地从物理概念转化为可计算的数学模型，特别是针对那些涉及多重物理场相互作用的系统。 一、约束动力学的深化处理： 详细介绍了拉格朗日-哈密顿框架在处理约束系统时的优势。重点讨论了微分代数方程（DAE）的数值积分挑战，包括对索引的降低技术（Index Reduction）和稳定化方法，例如使用修正的牛顿法或投影法来保证约束在数值求解过程中的精确性。 二、非完整约束与广义坐标选择： 对于如移动机械臂、轨道车辆等具有非完整约束的系统，本书提供了基于微分几何和Lie群理论的建模方法，避免了传统方法中繁琐的坐标选择和不必要的自由度引入。 三、多物理场耦合建模： 探讨了机-电-热耦合系统的建模范式。例如，在高速旋转机械中，电磁力、热膨胀和机械振动的相互影响。引入了有限元法（FEM）与多体系统动力学相结合的混合建模策略，并讨论了如何高效地在时域仿真中处理大规模的稀疏矩阵代数问题。 第三部分：先进控制理论与算法设计 在精确的系统模型基础上，本部分转向设计能够应对模型不确定性、外部扰动和非线性效应的先进控制策略。 一、基于反馈线性化的设计： 详细阐述了输入-输出线性化（Input-Output Linearization）和状态反馈线性化（State Feedback Linearization）的技术，包括如何识别可反馈/可观测的子系统。并讨论了在系统存在零动态（Zero Dynamics）时，如何使用边界注入（Backstepping）技术实现全局稳定化。 二、鲁棒控制方法： 针对模型参数摄动和未建模动态，本书深入介绍了$mathcal{H}_{infty}$ 控制的推导过程及其在抑制外部干扰方面的性能。同时，详细解析了滑模控制（SMC）的原理，特别是高阶滑模控制（Higher-Order SMC, HOSMC）如何有效解决传统SMC的抖振问题，同时保持对外部扰动的强大鲁棒性。 三、优化与学习控制： 面对难以通过解析方法完全描述的复杂任务，本书引入了模型预测控制（MPC）的框架，它结合了实时优化和滚动时域规划的能力，特别适用于约束优化控制问题。此外，还探讨了自适应和基于强化学习的控制方法在复杂系统自整定和策略发现中的初步应用，展示了如何利用计算智能来增强传统控制的适应性。 应用导向与读者定位： 本书的理论论证严谨，但高度重视工程应用。每一章都辅以关键的数值算例（通常使用MATLAB/Simulink或其他专业仿真环境实现），以展示特定算法在处理高维机械臂、柔性结构振动抑制、或者复杂飞行器姿态控制等实际问题中的表现。 本书适合研究生、博士后研究人员、以及从事先进控制系统设计、机器人学、航空航天、精密仪器工程领域的工程师和技术专家作为核心参考书。它不仅提供了解决现有问题的工具集，更培养读者对复杂动态系统本质的深刻洞察力。通过对非线性动力学和先进控制技术的系统掌握，读者将能够设计出更高效、更可靠、性能更优越的下一代工程系统。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

这部关于多体系统运动学与动力学仿真的著作，从我个人的角度来看，简直是一部内容详实、深入浅出的教科书。首先，作者在阐述基本原理时，采用了非常清晰的逻辑结构，将复杂的数学模型分解为易于理解的步骤。我尤其欣赏它在处理约束条件和广义坐标选择时的详尽讨论，这对于初学者来说至关重要。书中不仅仅是罗列公式，而是深入剖析了每一步推导背后的物理意义，这使得读者能够真正掌握理论精髓，而不是仅仅停留在表面计算的层面。举例来说，对于拉格朗日方程的应用，作者不仅给出了标准形式，还结合了几个不同复杂度的具体例子，从简单的单摆到更复杂的机械臂，逐步加深了读者的理解。此外，书中对数值积分方法的介绍也极为全面，特别是对不同积分器（如欧拉、龙格-库塔）的稳定性和精度进行了对比分析，这对于实际工程应用中的模型选择非常有指导意义。整本书的阅读体验是渐进式的，知识点层层递进，保证了读者不会在某个难点上被“卡住”。可以说，这是一本能引导你从入门走向精通的优质参考书。

评分☆☆☆☆☆

我注意到这本书在探讨系统建模的不同范式时，表现出了极大的灵活性和开放性。它不仅详尽讲解了基于牛顿-欧拉的系统建立方法，也花费了相当篇幅来介绍基于能量（哈密顿、拉格朗日）的方法，并探讨了它们在不同应用场景下的适用性。这种多角度的审视，使得读者能够根据具体问题的性质来选择最优的建模路径。例如，在处理周期性运动或保守系统时，能量法展现出的优雅性被体现得淋漓尽致，而在需要直接考虑外部力和反作用力的场合，牛顿-欧拉法又显示出其直观性。作者并没有强行推销某一种方法是“最好”的，而是客观地分析了每种方法的优缺点和适用范围，这一点非常符合高级工程教育的精神。这种对方法论的辩证分析，帮助我建立了一个更全面、更具批判性的视角来看待多体系统动力学建模问题，而不是被单一的理论框架所束缚。

评分☆☆☆☆☆

从教学实践的角度来看，这本书的结构设计非常有利于课程的组织和学习进度的控制。如果我是一名教师，我会发现书中自然地形成了几个可以独立讲解的模块：第一部分是基础的运动学描述与坐标变换，第二部分是刚体力学基础和拉格朗日动力学，第三部分转向约束处理和广义力，最后一部分是数值计算与实际应用案例。这种清晰的模块划分，使得教学内容可以灵活地根据课程时长进行取舍或加深。此外，书中所提供的练习题和案例研究的深度适中，它们既能测试读者对基础概念的掌握程度，也常常引导读者去思考如何将所学知识应用于稍微复杂一点的实际工程挑战。阅读完后，我感觉自己不仅仅是学到了一套解题的“套路”，更是获得了构建和分析新型多体系统模型的思维框架。这本书的最终目标似乎不是培养解题机器，而是培养能够独立解决复杂动力学问题的工程师和研究人员。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和插图质量令人赞叹，这极大地提升了阅读体验，尤其是在处理几何描述和坐标系转换时。大量的示意图清晰地描绘了抽象的数学概念，例如惯性坐标系与体坐标系之间的关系，以及各种运动学约束的几何解释。我个人感觉，相比于一些只有文字和公式堆砌的教材，这本书的视觉辅助作用非常强大，它有效地弥补了纯文本在描述三维空间运动学时的局限性。文字的组织上也显得非常精炼，虽然内容密度很高，但通过合理的段落划分和关键信息的突出显示，使得即便是相对复杂的微分方程组，也能被清晰地梳理出来。在一些关键章节的末尾，还附带了简短的总结性回顾，帮助读者巩固刚刚学到的核心概念。这种对细节的关注，从封面设计到内文的格式，都体现了出版方对一本专业技术书籍应有的专业态度。总而言之，它是一本让人愿意反复翻阅并从中获取知识的实体书。

评分☆☆☆☆☆

对于资深工程师而言，我发现这本书的价值在于其对高级主题的处理深度和广度。它并没有止步于经典理论的复述，而是大量引入了现代计算方法和算法优化。例如，书中关于冲击和碰撞的动态模拟部分，提供了多种接触模型和求解策略的比较，这在处理实际机器人或车辆系统时是不可或缺的。我对其中关于柔性体耦合动力学的章节印象深刻，作者详细介绍了如何将有限元方法（FEM）的结果与刚体动力学方程相结合，这种多学科交叉的处理方式，极大地拓宽了本书的应用范围，使其不再局限于纯粹的刚体分析。更值得称道的是，作者在描述算法实现时，非常注重计算效率和稳定性的权衡，这体现了作者深厚的工程实践背景。全书的语言风格偏向于严谨的学术论述，引用了大量的文献支持，使得书中的每一个结论都有据可查。对于希望将理论模型高效转化为实际仿真代码的研究人员来说，这本书提供的算法细节和性能分析是极具参考价值的“干货”。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆