机电耦联系统分析动力学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

聂伟荣，席占稳 著

图书标签:

• 机电耦合
• 动力学
• 振动
• 控制
• 系统分析
• 建模
• 仿真
• 机械工程
• 电气工程
• 多学科

出版社： 北京航空航天大学出版社

ISBN：9787512415782

版次：1

商品编码：11559270

包装：平装

开本：16开

出版时间：2014-09-01

用纸：胶版纸

页数：325

内容简介

　　机电系统分析动力学是机电耦联系统最有效和最基本的建模与分析理论基础之一。本书主要从演绎分析的角度给出机电耦联系统的分析和应用方法，归纳总结并用统一的观点和方法研究机电系统的力学、电学行为，建立力学问题与电路、电磁场问题相结合的模型方法，研究机电耦联的相互作用规律，并应用于工程问题的分析与解决。
　　《机电耦联系统分析动力学》内容包括五个部分。一、分析动力学原理与方法；二、电动力学原理与方法；三、机电耦联系统分析动力学；四、微机电系统动力学；五、机电系统动力学模型的应用。
　　《机电耦联系统分析动力学》可作为高等院校相关专业本科生、研究生的教材，也可供从事微机电系统的设计与工艺制作等方面工作的科研人员参考。

前言/序言

　　机械系统、电磁系统和机电耦联系统是工程领域应用最多的系统，它们所涉及的机械、电学以及交叉学科的基础理论、演绎分析方法仍然是学科发展和深入研究的基础，也是当今机电工程技术人员必须具备的基础知识。

　　机电耦联系统的动力学问题是较为复杂的系统工程问题，它涉及机械、电磁、力学、微电子、材料等多学科及学科交叉的基础理论。现代科技的发展，使得机械学与电子学的结合越来越紧密，微小型化和光机电趋势越来越明显，如各种电机、机电换能器、机电驱动与传动、机器人系统等都是典型的机电能量转换系统。设计和制造性能优良的机电一体化系统，掌握和深入研究机电耦联系统的动态行为，进行机电耦联系统非线性动力学分析及机电耦联系统的振动稳定性问题研究等，必然要求本科生和研究生具备一定的多学科交叉理论与分析基础。

　　本教材的编写结合了多年来对机械学科的本科生、研究生教学的切身体会，以及从事微机电系统的设计与工艺制作等多方面的科研工作经验，一方面注重学科知识基础，另一方面注重理论分析方法与应用，因此本教材的主要特色表现在以下几点。

　　1. 注重系统性

　　全书内容包括五个部分： 一、 分析动力学原理与方法；二、 电动力学原理与方法；三、 机电耦联系统分析动力学；四、 微机电系统动力学；五、 机电系统动力学模型的应用。第一、第二部分重点介绍分析动力学与电动力学的基本概念、理论和数学演绎表达方法。第三部分重点强调电磁场的力学分析并建立机电耦联系统基于能量的统一分析方法，且将理论与实践相结合，系统地给出传感器、测试仪、电机等机电耦联系统的动力学原理，给出典型机电系统的动力学建模与应用案例。第四部分扩展宏观机电动力学内容到微机电系统，介绍了微纳尺度下的微机电系统的力和特殊效应。第五部分分别针对一般机电耦联系统和微机电系统进行动力学模型分析与应用案例介绍。教材内容整体包含了现代机电系统分析设计的全部基本原理和方法，便于学习人员全面了解相关学科内容并参考应用。

　　2. 注重详实性和应用性

　　每一部分内容按基础、模型、分析、求解、应用的思路展开，尽量用通俗易懂的语言描述基本原理，并结合应用分析过程进行简化推导，重在思想、原理和应用要点的阐述，使各部分内容清晰易懂且全面系统，便于在工程研究中选择学习和应用。

　　3. 注重学习实用性

　　各部分内容之后都附有思考题与习题，便于学生在学习教材内容后拓展思考和应用。

　　全书由聂伟荣副教授统筹，席占稳研究员负责编写第一部分，第二、三、四、五部分由聂伟荣副教授负责编写，王新杰讲师负责校对全书。同时在本书编写过程中，博士生曹云、黄刘，研究生温京亚、余平新、徐安达都做了书稿整理工作，在此表示感谢。本书的完成还得到了机械工程学院很多教师的意见和建议，在这里表示衷心的感谢。

　　由于编者知识水平有限，书中若有疏漏和错误之处，恳请专家学者和读者指正。

　　作者

　　2014年6月

　　于南京理工大学机械工程学院

《机电耦合系统动力学分析》 本书旨在深入探讨机电耦合系统的动力学行为，揭示其内在联系与相互影响。我们将从基础理论入手，逐步深入到复杂系统的建模、分析与控制，为读者提供一套系统而完整的机电耦合系统动力学研究框架。 第一部分：基础理论与建模 本部分将为读者打下坚实的理论基础，为后续深入分析做好铺垫。 绪论： 介绍机电耦合系统的概念、重要性及其在现代工程中的广泛应用。我们将探讨何谓“机电耦合”，即机械系统与电气系统之间的相互作用如何影响整体系统的性能。同时，也会简要梳理机电耦合系统动力学研究的发展历程和面临的挑战。 机械系统动力学基础： 回顾经典力学中的基本概念，包括质点、刚体运动学与动力学，牛顿第二定律、达朗贝尔原理等。重点介绍多自由度机械系统的建模方法，如拉格朗日方程、哈密顿方程等。我们将详细阐述如何建立机械系统的数学模型，包括惯性、阻尼、弹性等参数的确定，以及运动方程的推导。 电气系统动力学基础： 介绍电工学中的基本元件（电阻、电感、电容）及其在动态系统中的表现。深入讲解电路的基本分析方法，如基尔霍夫定律、节点电压法、网孔电流法等。在此基础上，我们将重点讨论电动机、发电机、传感器等典型电气部件的动态特性，包括其电压-电流关系、转矩-电流关系以及动态响应等。 耦合机理分析： 这一章节将是本书的核心之一。我们将深入剖析不同类型机电耦合的物理机制。例如，电磁力是如何驱动机械运动的，机械运动又如何改变电磁场的分布，进而影响电气系统的状态。我们将详细介绍正反向电磁转换的原理，以及能量转换过程中产生的耦合效应。通过具体的实例，如永磁同步电机、直流有刷电机等，来阐释这些耦合机理。 系统集成建模： 基于前述基础，本部分将指导读者如何将机械和电气系统的模型进行有效集成，构建完整的机电耦合系统数学模型。我们将介绍多种集成建模技术，包括直接组合法、能量守恒法、端口建模法等。重点在于如何准确地表示系统之间的能量和信号传递，以及如何处理模型中的非线性特性。 第二部分：动力学分析与仿真 本部分将带领读者运用所建立的模型，对机电耦合系统的动态行为进行深入的分析和预测。 运动方程的求解与分析： 介绍求解机电耦合系统运动方程的常用方法，包括解析解（仅适用于线性、简单系统）和数值解法（如欧拉法、龙格-库塔法等）。我们将详细分析不同数值解法的优缺点及其适用范围。在此基础上，对系统的运动方程进行定性分析，如稳定性和稳定性区域的判断。 频域分析： 探讨系统的频率响应特性，包括幅频特性和相频特性。我们将介绍如何利用傅里叶变换、拉普拉斯变换等工具对系统进行频域分析，从而揭示系统对不同频率输入的响应规律。这对于理解系统的抗干扰能力、共振特性以及滤波特性至关重要。 时域分析与仿真： 侧重于通过数值仿真来观察和分析系统在不同初始条件和输入信号下的瞬态响应和稳态响应。我们将详细介绍如何利用MATLAB/Simulink、ANSYS等仿真软件构建机电耦合系统仿真模型，并进行各种工况下的仿真实验。仿真结果的解读和验证也是本章的重点。 非线性动力学分析： 许多实际的机电耦合系统存在显著的非线性特性，如饱和效应、间隙、摩擦等。本章将介绍非线性动力学分析的基本概念和方法，包括相平面分析、分岔理论、混沌现象等。我们将讨论非线性特性对系统稳定性和性能的影响，以及如何进行非线性系统的建模和仿真。 参数灵敏度分析： 探讨系统中各参数变化对系统整体动力学行为的影响。通过参数灵敏度分析，可以识别出对系统性能起关键作用的参数，为系统优化设计和故障诊断提供指导。 第三部分：控制与优化 在本部分，我们将聚焦于如何通过控制策略来改善机电耦合系统的性能，并对其进行优化设计。 经典控制理论在机电耦合系统中的应用： 回顾PID控制、阻抗控制等经典控制方法。我们将详细介绍如何根据系统的动力学模型设计相应的控制器，并分析其在改善系统响应速度、抑制振荡、提高精度等方面的作用。 现代控制理论的应用： 引入状态空间法、最优控制、鲁棒控制、自适应控制等现代控制理论。重点在于如何利用系统的状态信息进行反馈控制，以实现更优的性能指标。我们将讨论如何处理系统的多变量、强耦合等复杂情况。 模型预测控制（MPC）： 介绍模型预测控制的基本原理，包括滚动优化和模型应用。我们将详细阐述MPC如何利用系统的动力学模型对未来一段时间内的系统行为进行预测，并在此基础上生成最优的控制序列，以应对系统约束和外部扰动。 系统辨识与参数估计： 当系统的精确模型难以获得时，本章将介绍如何利用实验数据来辨识系统的动力学模型和估计关键参数。我们将介绍多种系统辨识方法，如最小二乘法、最大似然法等，并讨论其在实际应用中的注意事项。 优化设计方法： 结合动力学分析和控制策略，本章将介绍机电耦合系统的优化设计方法。我们将探讨如何确定系统的最优结构参数、控制器参数，以满足特定的性能要求，如提高效率、降低能耗、减小尺寸等。 第四部分：应用案例与前沿展望 本部分将通过具体的工程应用案例，巩固所学知识，并展望机电耦合系统动力学研究的未来发展方向。 典型机电耦合系统案例分析： 选取机器人手臂、电动汽车动力总成、飞行器飞控系统、伺服系统等典型机电耦合系统，详细分析其动力学特性、耦合机理以及控制策略。通过这些实例，读者可以更直观地理解理论知识的应用。 现代仿真与实验技术： 介绍现代化的仿真软件和实验设备在机电耦合系统动力学分析中的作用。包括高级仿真工具、实时仿真平台、硬件在环仿真（HIL）等。 前沿研究方向： 展望机电耦合系统动力学研究的未来发展方向，如智能控制、机器学习在动力学建模与控制中的应用、多物理场耦合分析、微纳机电系统（MEMS）的动力学等。 本书内容由浅入深，理论联系实际，旨在为从事机电耦合系统设计、分析、控制和研究的工程师、研究人员和高等院校学生提供一本实用且有价值的参考书籍。通过学习本书，读者将能够深刻理解机电耦合系统的复杂性，掌握分析和解决相关问题的能力，并为未来的技术创新奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

作为一个在机器人技术领域深耕多年的工程师，我一直在寻找能够更深入理解和优化机器人系统动力学行为的理论工具。书名《机电耦合系统分析动力学》精确地抓住了我目前研究的痛点。我非常希望这本书能够提供一套详实的理论体系，用于分析各种机器人关节、传动机构以及末端执行器之间的机电耦合关系。我期望书中能够深入讲解如何建立包含电机、减速器、连杆、传感器等关键部件的完整动力学模型，并详细阐述在不同运动模式下，这些部件之间的能量传递和信息交互是如何影响整体系统性能的。此外，对于“动力学分析”部分，我热切期望本书能够提供先进的分析方法，例如如何利用先进的控制理论来抑制机器人运行中的振动、提高定位精度，以及如何对机器人在复杂环境中（如非结构化地形）的动力学行为进行预测和评估。我希望这本书能帮助我突破当前在机器人动力学分析方面的瓶颈，为开发更智能、更高效的机器人应用提供强大的理论支撑。

评分☆☆☆☆☆

长期以来，我一直对如何精确描述和预测复杂机械系统与电子控制系统之间相互作用的动态过程感到着迷。这本书的书名《机电耦合系统分析动力学》正是我一直在寻找的。我非常期待这本书能够提供一套全面而严谨的理论框架，用于分析那些集成了机械、电子、液压、气动等多种能量域的复杂系统。我希望书中能够深入探讨不同能量域之间的耦合机制，例如电磁力矩如何驱动机械运动，机械负载如何影响电机的电特性，以及传感器信号如何反馈控制系统。此外，对于“动力学分析”这部分，我期望能够看到对这些耦合系统在不同激励下的动态响应的详细阐述，包括系统的稳定性、鲁振动特性、频率域分析以及时域响应特性。我希望本书能够提供有效的建模技术，如多体动力学、有限元分析与电路仿真的结合，并介绍相关的分析工具和软件应用。这本书将为我深入理解和设计高性能、高可靠性的机电一体化产品提供至关重要的理论指导和实践经验。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在医疗器械领域工作的研发工程师，我始终关注着那些能够提升医疗设备性能和安全性的关键技术。这本书的书名《机电耦合系统分析动力学》恰好是我在工作中常常需要面对的核心问题。我希望这本书能够深入讲解医疗器械中常见的机电耦合系统，例如手术机器人、精密注射泵、影像设备中的精密运动平台等。我期待书中能够提供一套系统性的建模方法，能够准确地描述这些系统中，电机、传动装置、传感器以及生物组织等不同部件之间的相互作用，并考虑其在人体内的复杂环境下的动力学行为。此外，对于“动力学分析”部分，我非常期望能够学习如何分析这些系统的精度、稳定性和安全性，如何在高精度操作中抑制振动，如何应对意外干扰，以及如何通过模型预测和规避潜在的风险。我希望这本书能够为我提供强大的理论工具和分析思路，帮助我设计出更安全、更有效、更智能的医疗器械。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名就足以吸引我这样一位对机械与电子交叉领域充满好奇的研究者。光是“机电耦合”这四个字，就瞬间勾起了我对各种复杂系统背后隐藏的能量传递、信号交互以及协同工作机制的探索欲望。《机电耦合系统分析动力学》——这个书名简直像一个神秘的宝藏入口，预示着将要揭示那些看似独立却又紧密相连的机电世界的运作奥秘。我期待着它能带领我深入到各种实际应用场景中，比如精密机械臂的运动控制，智能交通系统的车辆协同，甚至是航空航天领域中复杂飞行器的姿态调整。我希望能在这本书中找到对这些系统动力学特性进行全面解析的理论框架和分析方法，了解它们在不同工况下的响应规律，以及如何通过精确的建模和仿真来预测其行为。更重要的是，我希望这本书能够提供一套系统性的分析工具和解决问题的思路，让我能够独立地对新的机电耦合系统进行动力学评估，并设计出更优化的控制策略。这本书的出现，无疑为我解决在科研和工程实践中遇到的诸多挑战提供了宝贵的理论支撑和方法指导。

评分☆☆☆☆☆

我对于材料科学与工程领域，特别是涉及到智能材料和自适应结构的研究有着持续的关注。这本书的书名《机电耦合系统分析动力学》勾起了我对一类新兴交叉领域的兴趣。我希望这本书能够探讨在智能材料（如压电陶瓷、形状记忆合金）与机械结构耦合的系统中，如何进行动力学分析。我期待书中能够提供关于如何建立这些智能材料驱动的机械系统的数学模型，并深入分析其独特的非线性动力学特性。例如，如何描述材料的电致伸缩效应或热致形变如何影响结构的响应，以及反之，结构受力如何影响材料的电学或热学性质。我希望书中能够提供分析这些系统动态行为的方法，包括其固有频率、阻尼、以及在外部激励下的响应模式，并探讨如何利用这些动力学特性来实现主动控制和自适应功能。这本书的出现，无疑为我拓展在智能材料驱动的自适应结构设计与分析方面提供了全新的视角和理论指导。

评分☆☆☆☆☆

我对车辆工程领域，尤其是新能源汽车和智能网联汽车的动力学特性有着浓厚的兴趣。这本书的书名《机电耦合系统分析动力学》恰恰契合了我希望深入了解的方面。我期待这本书能够详细解析车辆中的各种机电耦合系统，例如电动汽车的驱动电机与传动系统、制动系统与ABS/ESP的协同控制、线控转向系统的动态响应，以及ADAS（高级驾驶辅助系统）中的传感器与执行器之间的交互。我希望书中能够提供一套系统性的建模方法，能够准确地描述这些复杂系统中，电机、电池、控制器、车辆动力学以及道路环境之间的相互影响。此外，对于“动力学分析”这部分，我期望能够深入了解这些系统在不同工况下的稳定性、响应速度、能量利用效率以及安全性能。我希望通过阅读这本书，能够更好地理解车辆在各种动态场景下的行为，并为未来的智能汽车设计提供更坚实的理论基础和技术指导。

评分☆☆☆☆☆

我对自动化与控制领域有着长期的兴趣，尤其是那些涉及复杂动力学行为的系统。书名《机电耦合系统分析动力学》立刻吸引了我的目光，因为它直接触及了我研究中最感兴趣的两个核心方面——机电系统的耦合特性以及对其动力学的深入分析。我期待这本书能提供对各种典型机电耦合系统，如伺服电机驱动的机械臂、液压伺服系统、磁悬浮列车等，进行详尽的动力学建模和分析。我希望能从中学习到如何准确地描述这些系统中的能量转换、信号传递以及相互制约关系，并且掌握如何建立数学模型来表征其动态响应。此外，对于“分析动力学”这一部分，我期望本书能够深入探讨诸如系统的稳定性、振动特性、频率响应以及瞬态行为等关键动力学问题，并提供有效的分析工具和方法，例如拉格朗日方程、哈密顿方程、传递函数法、状态空间法等。我希望通过阅读这本书，能够大大提升我对复杂机电系统动力学行为的理解能力，并为设计和优化控制系统提供坚实的理论基础。

评分☆☆☆☆☆

作为一名初入机电一体化领域的学生，我对于如何将抽象的物理原理与实际的工程应用相结合感到有些迷茫。这本书的书名《机电耦合系统分析动力学》恰好点燃了我学习的热情。我非常希望这本书能够以一种循序渐进、由浅入深的方式，清晰地阐述机电耦合系统的基本概念、建模方法以及动力学分析的核心内容。我尤其希望书中能够包含大量生动形象的实例，通过对具体机电系统的案例分析，让我能够直观地理解理论知识的应用，例如如何将电机的运动方程与机械结构的受力分析相结合，如何处理传感器反馈信号对执行器控制的影响。我渴望在这本书中找到一套完整的研究方法论，学习如何从物理现象出发，提炼出关键的动力学模型，并利用这些模型对系统的稳态和动态特性进行深入分析。我希望书中不仅能讲解理论，还能提供一些实践指导，比如如何选择合适的仿真软件，如何对仿真结果进行解读和验证。这本书对我来说，将是连接理论与实践的桥梁，是我踏入机电一体化世界的启蒙之书。

评分☆☆☆☆☆

我对工业自动化和智能制造领域有着强烈的求知欲，特别是那些涉及到精密运动控制和高精度定位的设备。这本书的书名《机电耦合系统分析动力学》立刻引起了我的共鸣。我希望这本书能够深入探讨如数控机床、自动化生产线上的机器人、以及精密仪器中的驱动和控制系统等典型的机电耦合应用。我期望书中能够提供详细的建模技术，将电机的电磁特性、机械传动系统的刚度和阻尼、以及传感器反馈的精度等因素纳入动力学模型中，从而准确地描述系统的整体行为。对于“动力学分析”部分，我非常期待能够学习如何分析这些系统在高速、高精度运动过程中的动态响应，包括如何抑制共振、减少误差、提高响应速度和稳定性。我希望这本书能够提供实用的工程方法和案例，帮助我理解并解决在实际工业应用中遇到的各种机电耦合相关的动力学难题，从而提升自动化设备的性能和可靠性。

评分☆☆☆☆☆

长期以来，我一直对航空航天领域中各种复杂系统的设计与控制充满好奇，特别是那些涉及精密机构和复杂动力学行为的系统。这本书的书名《机电耦合系统分析动力学》正是触及了我最感兴趣的领域。我希望这本书能够深入阐述飞机上的各种机电耦合系统，例如飞控作动器、起落架收放系统、以及航空发动机的控制系统等。我期待书中能够提供详细的动力学建模方法，能够准确地描述这些系统中，电机、液压系统、机械结构以及传感器之间的复杂相互作用，并考虑外界环境因素（如气动载荷、振动等）的影响。此外，对于“动力学分析”部分，我期望能够学习如何分析这些系统在高动态、高可靠性要求的复杂工况下的响应特性，包括系统的稳定性、鲁棒性、以及故障诊断与容错控制的策略。我希望通过阅读这本书，能够更深入地理解航空航天工程中机电耦合系统的工作原理，为相关领域的研究和设计提供宝贵的理论参考。

评分☆☆☆☆☆

不错^_^^_^^_^^_^^_^^_^^_^^_^^_^^_^^_^

评分☆☆☆☆☆

这是一本有参考价值的书。

评分☆☆☆☆☆

不错^_^^_^^_^^_^^_^^_^^_^^_^^_^^_^^_^

评分☆☆☆☆☆

书有些旧，不过送货速度确实惊人

评分☆☆☆☆☆

充电了

评分☆☆☆☆☆

偏电子电路，实验较少

评分☆☆☆☆☆

这是一本有参考价值的书。

评分☆☆☆☆☆

充电了

评分☆☆☆☆☆

充电了