Bond Graph Methodology

Bond Graph Methodology pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:
作者:Borutzky, Wolfgang
出品人:
页数:686
译者:
出版时间:
价格:1823.00元
装帧:
isbn号码:9781848828810
丛书系列:
图书标签:
  • Graph
  • Bond
  • Bond Graph
  • 系统建模
  • 物理建模
  • 控制系统
  • 仿真
  • 工程图解
  • 能量建模
  • 动态系统
  • 建模方法
  • 系统分析
想要找书就要到 小美书屋
立刻按 ctrl+D收藏本页
你会得到大惊喜!!

具体描述

机械系统建模与分析:面向多领域集成的范式演进 图书简介 本书深入探讨了面向复杂机电系统、能源系统及流体动力系统的建模、仿真与分析方法,重点聚焦于一种结构化、信息透明的系统级建模范式——多领域物理建模框架。我们旨在超越传统的学科壁垒,提供一套统一的数学语言和图形化工具集,用以精确描述和预测跨越不同物理领域(如机械、电气、热力、流体)的系统行为。 第一部分:系统建模的理论基础与核心范式(约400字) 本书首先回顾了经典系统动力学建模的演进历程,从早期的基于微分方程的集中参数模型,到状态空间描述,再到面向仿真的模块化建模方法。随后,我们引入基于守恒律的物理建模作为核心理论基础。这强调了能量、动量和质量在系统边界内外的交换与转换过程,而非仅仅关注输入输出关系。 1.1 物理领域分离与抽象: 系统被解构为相互作用的物理元件(如电阻、电容、质量、弹簧、阀门等)。我们详细阐述了如何将这些元件映射到统一的数学对象上,确保模型的可移植性和可扩展性。 1.2 功和流的统一描述: 区别于仅关注特定变量的方法,本书的核心在于建立一个能够通用描述不同物理领域“功”与“流”的抽象概念体系。我们探讨了如何利用这些基本物理量在不同领域间的等效关系,例如电学中的电压/电流与机械中的力/速度的对应,为跨领域集成打下坚实基础。 1.3 拓扑结构的显式化: 模型的结构(即元件如何连接)被提升到与元件本身参数同等重要的地位。我们引入图论的概念,用以描述系统的拓扑连接性,这对于自动推导系统的最小状态方程组至关重要。这种对连接性的显式表达,使得模型具有高度的可视化和可解释性。 第二部分:多领域模型构建的实践技术(约550字) 本部分侧重于将理论转化为实际可操作的建模技术,尤其是在处理复杂的、包含反馈和耦合的系统时所面临的挑战和解决方案。 2.1 变量的选择与约束的建立: 在物理建模中,选择恰当的“端口变量”(如力/速度,电压/电流,压力/流量)是构建约束方程的关键。本书详细分析了选择不同变量集对模型代数指数的影响,并介绍了如何利用基变量分析(如使用基回路和基割集)来保证方程集的独立性和完备性,从而避免代数回路和多余变量的引入。 2.2 信号流与物理流的融合: 现实世界的复杂系统通常需要通过转换元件(如电机、液压泵)将一种物理流转换为另一种。我们深入探讨了如何精确地建模这些转换元件的非线性特性,并将其无缝集成到物理模型框架中。重点关注能量守恒在转换过程中的体现,确保模型在不同物理域接口处的一致性。 2.3 状态空间表示与方程自动推导: 尽管原始模型是基于微分代数方程(DAE)的形式,但为了高效仿真,需要将其转化为标准的状态空间形式。本书介绍了几种先进的数值算法,用于自动识别系统的自由度,并根据系统的拓扑结构自动推导出最小阶的状态方程组。这极大地减轻了工程师手动推导复杂系统方程的负担。 2.4 模块化与可重用性: 强调构建标准化的、可重用的物理元件库。通过实例展示,如何封装复杂的物理行为(例如,一个完整的内燃机模型或一个伺服执行器),使其可以在不同的系统级仿真场景中被快速调用和配置,而无需暴露其内部的复杂细节。 第三部分:系统分析、仿真与验证(约550字) 建模的最终目的是分析系统的动态行为并进行设计优化。本部分关注如何利用构建的模型进行深入的仿真和验证工作。 3.1 瞬态响应与稳态分析: 详细介绍了利用数值求解器对DAE系统进行瞬态时间域仿真的方法,包括求解器的选择标准和步长控制策略。此外,对于包含大量非线性元件的系统,我们提供了稳态点的求解技术,这对于预设工作点和控制系统设计至关重要。 3.2 灵敏度分析与参数不确定性: 在实际工程中,元件参数往往存在不确定性。本书介绍了如何高效地计算系统输出对输入参数变化的敏感度,并讨论了蒙特卡洛模拟等方法,用于评估设计裕度及系统性能对参数波动的鲁棒性。 3.3 控制系统集成与闭环仿真: 复杂的机械系统往往是受控的。我们探讨了如何将传统的控制算法(如PID、LQR)与底层的物理模型集成。关键在于确保控制器的信号接口与物理模型的端口变量正确匹配,并讨论了在闭环仿真中可能出现的刚度(Stiffness)问题及应对措施。 3.4 模型验证与对比: 强调了模型与实际硬件或简化分析之间的对比验证过程。介绍了基于实验数据对模型进行校准和修正的技术,以确保仿真结果的工程可靠性。这包括时间响应的匹配、频率响应的分析以及极端工况下的行为对比。 总结: 本书提供了一套系统、严谨且面向工程实践的物理建模方法论,它旨在帮助读者掌握构建能够真实反映物理世界相互作用的复杂系统模型的能力,从而在设计、分析和优化阶段做出更快速、更可靠的决策。它不仅仅是关于特定领域的工具手册,而是关于如何用统一的物理语言理解和驾驭多领域系统的思维框架。

作者简介

目录信息

读后感

评分

评分

评分

评分

评分

用户评价

评分

这本书的封面设计简洁而有力,封面上“Bond Graph Methodology”几个字在深邃的背景下散发出一种沉静而专业的气息。初次翻阅,我便被其严谨的逻辑和系统性的讲解所吸引。作者以一种非常清晰的方式,层层递进地介绍了键图方法论的核心概念。从最基础的能量守恒原理,到各种基本元器件(电阻R,电容C,电感L,理想变压器TF,阻尼器GD,积分器I,以及功率源Se, P,能量源Es, B)的定义和键图表示,再到如何将复杂的物理系统分解成相互连接的键图,整个过程都让人感觉豁然开朗。作者并没有停留在理论层面,而是通过大量的实例,比如机械系统、电路系统、流体系统甚至热力学系统,生动地展示了键图方法的强大之处。这些实例的解析详尽入微,每一个步骤都经过精心的推敲,使得读者能够深刻理解键图的构建逻辑和分析方法。尤其令我印象深刻的是,作者在讲解如何处理非线性系统时,提出的巧妙建模策略,这对于研究实际工程问题中的复杂系统至关重要。这本书并非仅仅是介绍一种建模工具,更重要的是,它提供了一种全新的视角来理解和分析物理系统的动态行为,这种思维方式的转变,对于任何一个从事工程技术领域的研究者或工程师来说,都是宝贵的财富。

评分

总的来说,这是一本非常优秀的技术书籍。其内容充实,逻辑严谨,语言流畅,图文并茂。作者以一种严谨而不失生动的笔触,将键图方法论这一复杂而强大的工具,展现在读者面前。书中对理论的深入阐述,以及对实际应用的广泛覆盖,使其成为任何一个从事系统建模、分析和设计领域专业人士的必备读物。我强烈推荐这本书给所有对物理系统动力学感兴趣的读者。它不仅仅能帮助你掌握一种建模方法,更能帮助你培养一种深刻的系统思维能力,从而更好地理解和改造我们身边的复杂世界。这本书的阅读体验,可以说是非常愉悦且收获颇丰的。

评分

这本书的深度和广度都令人惊叹。作者在键图方法论的基础上,还探讨了其与其他建模方法,如传递函数、状态空间模型等的联系和区别。他清晰地阐述了键图模型如何能够方便地转换为这些传统的模型形式,并且反过来,如何利用其他模型的分析结果来指导键图的构建和优化。这种不同建模方法之间的融会贯通,极大地拓展了键图方法的应用范围。我印象最深刻的是,作者在书中讨论了如何利用键图进行系统辨识和参数估计。通过对实际系统进行实验测量,并将其与键图模型进行对比,我们可以有效地辨识出系统的未知参数,从而建立起更精确的系统模型。这对于实际工程应用,例如设备故障诊断和性能优化,具有重要的指导意义。

评分

对于任何想要深入理解物理系统动态行为的工程师或研究者来说,这本书都是一本不可或缺的参考书。作者在书中并没有回避复杂的数学推导,但所有这些推导都服务于清晰的物理概念的阐释。我特别赞赏作者在讲解过程中,不断强调物理直观性的重要性。虽然键图涉及到一些数学模型,但它最终的目标是帮助我们更好地理解物理系统的内在规律。例如,在分析系统的稳定性时,作者通过键图的结构,能够直观地揭示出能量存储单元和耗散单元之间的关系,从而判断系统的稳定性。这种直观的理解,比单纯的数学计算更能帮助我们抓住问题的本质。书中还穿插了许多历史性的介绍,例如键图方法论的起源和发展,以及它在不同领域中的应用案例,这为本书增添了更多的人文色彩和历史厚重感。

评分

我必须承认,在阅读这本书之前,我对于如何系统地建模复杂的工程系统感到有些力不从心。但这本书的出现,彻底改变了我的认知。作者以一种极其耐心的姿态,从最基础的物理原理出发,逐步构建起键图方法论的完整体系。令人赞叹的是,书中对于每一个概念的引入,都伴随着清晰的物理意义的阐释。例如,作者在介绍“1-junction”和“0-junction”时,并没有简单地给出它们的数学定义,而是详细解释了它们在物理系统中代表的能量流的汇聚或分配关系,以及它们是如何维持能量守恒定律的。这种由浅入深的讲解方式,极大地降低了理解的门槛。我特别欣赏作者在讲解如何将实际系统转化为键图模型时,所提供的一系列实用技巧和注意事项。这些经验性的指导,对于初学者来说是无价的,能够帮助我们避免常见的建模错误,提高建模的效率和准确性。读完这本书,我感觉自己仿佛获得了一套强大的分析工具,能够自信地面对各种复杂的工程建模挑战。

评分

我之所以对这本书如此着迷,很大程度上是因为它所展现出的数学严谨性和工程实用性的完美结合。作者在本书中,对于每一种键图元器件的数学模型,都进行了详尽的推导,并且清晰地阐述了这些模型是如何源自物理定律的。例如,在介绍电容元器件时,作者不仅给出了其在键图中的符号和连接方式,还详细解释了其对应的数学方程,以及这个方程如何反映了能量存储的物理过程。更让我感到惊喜的是,作者并没有止步于静态的数学描述,而是深入探讨了如何利用键图进行动态系统的分析,包括稳定性分析、频率响应分析等。书中关于状态空间方程推导的部分,逻辑清晰,步骤严谨,为读者提供了一条通往系统辨识和控制设计的有效途径。此外,作者还引入了许多先进的建模技术,例如如何处理多域耦合系统,将不同物理领域的能量流以统一的键图形式进行描述。这对于处理现代工程中常见的机电一体化、热流固耦合等复杂系统提供了强大的工具。读完这部分内容,我仿佛掌握了一把钥匙,能够更深入地理解那些看似复杂晦涩的物理现象背后的本质联系。

评分

这本书对于我来说,不仅仅是一本学习资料,更像是一位循循善诱的导师。作者在书中展现出的深厚学识和丰富的实践经验,令人肃然起敬。他不仅对理论有深刻的理解,更懂得如何将复杂的理论以最清晰、最易于理解的方式传达给读者。我尤其欣赏作者在书中对“建模的艺术”的强调。他指出,建模并非一成不变的套路,而是需要根据具体的工程问题,灵活运用键图方法论的各种技巧。书中提供了大量关于如何进行模型简化、如何选择合适的建模粒度、以及如何处理模型的不确定性等方面的指导。这些宝贵的经验,是书本理论之外,作者多年实践积累的精华。读完这本书,我感觉自己不仅仅学会了一种工具,更重要的是,我学会了一种分析和解决问题的科学方法。

评分

这本书不仅仅是一本技术手册,更像是一次思维的启蒙。在阅读过程中,我逐渐意识到,键图方法论提供了一种超越具体物理领域限制的通用建模语言。它将不同物理系统的动态行为抽象为能量流动的相互作用,这种抽象能力是极其强大的。作者在书中反复强调,理解能量的存储、耗散和传递是分析任何物理系统的关键。通过键图,我们可以直观地看到系统内部的能量流向,识别出关键的能量存储单元和能量耗散环节,从而更容易地诊断系统的问题,并进行针对性的优化设计。我特别喜欢书中关于“功率流”的概念,它清晰地揭示了系统各个组成部分之间的相互作用是基于能量的交换,而不是简单的信号传递。这种对能量的关注,使得我们能够更深刻地理解系统的动态特性,例如,为何某些参数的变化会引起系统的不稳定,或者如何通过调整能量存储和耗散单元来改善系统的响应速度和鲁棒性。这本书的价值在于,它不仅教授了一种建模方法,更培养了一种系统性的、基于能量的工程分析思维。

评分

这本书最吸引我的地方,在于它能够将看似不相关的物理现象,用一种统一的框架进行描述和分析。作者通过键图方法论,将机械、电气、液压、热力学等不同领域的系统,都能够用同一种语言——能量流动的语言——来表达。我记得书中有一个关于机电耦合系统的例子,作者如何巧妙地利用键图,将机械部分的力和位移,与电气部分的电压和电流联系起来,并且清晰地展示了能量在两者之间的相互转换过程。这种跨领域建模的能力,在现代工程设计中尤为重要,因为越来越多的系统集成了多种物理原理。通过键图,我们可以轻松地理解和分析这些复杂系统的整体行为,预测不同子系统之间的相互影响,并且在设计过程中进行全局优化。这本书为我打开了一个新的视野,让我认识到,物理世界的本质联系,往往隐藏在能量流动的规律之中,而键图正是揭示这些规律的有力工具。

评分

这本书的结构设计非常合理,循序渐进,逻辑清晰。作者首先花了相当大的篇幅,详细介绍了键图的基本构成要素,包括各种元器件的符号、数学模型以及它们在物理系统中的具体含义。接着,作者逐步深入到更复杂的建模技术,例如如何处理反馈回路、如何构建多端口系统、以及如何进行系统的模态分析。我尤其喜欢书中关于“信号流图”与“键图”之间联系的讲解。虽然两者是不同的建模工具,但作者通过键图的分析,可以方便地导出系统的信号流图,从而利用成熟的信号流图分析方法进行进一步的系统分析。这种跨工具的连接,进一步增强了键图方法的实用性和通用性。此外,书中还涉及了如何利用计算机软件辅助键图建模和仿真,这对于现代工程实践而言,无疑是锦上添花。总而言之,这本书提供了一个全面而深入的学习路径,让读者能够从零基础逐步掌握键图方法论。

评分

评分

评分

评分

评分

本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息,本站不存储任何数据与内容,任何内容与数据均与本站无关,如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度google,bing,sogou

© 2026 book.quotespace.org All Rights Reserved. 小美书屋 版权所有