內燃機係統建模與控製導論 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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萊諾.古澤拉 著

圖書標籤:

• 內燃機
• 係統建模
• 控製理論
• 汽車工程
• 動力係統
• MATLAB/Simulink
• 控製係統
• 仿真
• 發動機
• 自動控製

店鋪： 蘭興達圖書專營店

齣版社： 暫無

ISBN：9787111527244

商品編碼：11286470923

包裝：精裝

齣版時間：2016-04-01

基本信息

書名：內燃機係統建模與控製導論

：149.00元

作者：萊諾.古澤拉

齣版社：暫無

齣版日期：2016-04-01

ISBN：9787111527244

字數：370000

頁碼：294

版次：1

裝幀：精裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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本書在國外是內燃機及控製領域非常有影響的暢銷書，書中內容大多來源於作者多年的教學實踐和研究成果。本書從基本概念和被控對象的特性齣發，全麵係統地介紹瞭內燃機控製係統的基本結構、麵嚮控製的內燃機係統平均值模型與離散事件建模原理，詳細闡述瞭基於模型的內燃機控製係統設計、分析和優化方法，並引用瞭作者及其團隊的研究成果和應用實例，內容具體翔實，深入淺齣，分析透徹。 本書可作為高等學校車輛工程、動力機械及工程和控製科學與技術等專業碩士研究生和高年級本科生的教材，也可供從事內燃機控製係統研究、開發、匹配和標定等方麵工作的高校教師、研究人員和企業工程技術人員參考。

目錄

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譯者序原書第2版序原書序第1章緒論11��1符號11��2內燃機控製係統41��2��1發動機控製係統的關聯性41��2��2電控發動機的硬件和軟件51��3點燃式發動機控製問題概述61��3��1總論61��3��2點燃式發動機的主要控製迴路81��3��3未來的發展91��4壓燃式發動機控製問題概述111��4��1總論111��4��2柴油機的主要控製迴路131��4��3未來的發展161��5本書的結構17第2章平均值模型182��1引言182��2因果圖212��2��1點燃式發動機222��2��2柴油機242��3空氣係統262��3��1儲氣室262��3��2節氣門的質量流量272��3��3發動機的質量流量302��3��4廢氣再循環322��3��5增壓器342��4燃油係統452��4��1引言452��4��2濕壁動態462��4��3氣體混閤與傳輸延遲532��5機械係統552��5��1轉矩産生552��5��2發動機轉速642��5��3鏇轉振動阻尼器692��6熱係統722��6��1引言722��6��2發動機廢氣焓732��6��3排氣歧管的熱模型752��6��4簡化的熱模型762��6��5詳細的熱模型772��7汙染物的形成832��7��1引言832��7��2化學計量燃燒832��7��3非化學計量燃燒842��7��4點燃式發動機汙染物的形成862��7��5柴油機汙染物的形成912��7��6麵嚮控製的NO模型922��8汙染物淨化係統95目錄●●●●●●●●●●內燃機係統建模與控製導論2��8��1引言952��8��2三元催化轉化器的基本原理972��8��3三元催化轉化器的建模992��9柴油機汙染物淨化係統114第3章離散事件模型(DEM)1233��1DEM介紹1243��1��1何時需要DEM?1243��1��2燃燒的離散時間效應1243��1��3ECU的離散行為1263��1��4噴油和點火的DEM1283��2發動機係統重要的DEM1303��2��1平均轉矩産生的DEM1303��2��2空氣流量動態的DEM1343��2��3燃油流量動態的DEM1363��2��4G發動機迴流動態的DEM1443��2��5殘餘氣體動態的DEM1463��2��6排氣係統的DEM1493��3基於缸內壓力信息的DEM1503��3��1總論1503��3��2已燃質量分數的估計1513��3��3氣缸充量估計1533��3��4壓力波動引起的轉矩變化156第4章發動機係統的控製1594��1引言1594��1��1總論1594��1��2軟件結構1614��1��3發動機工作點1624��1��4發動機標定1644��2發動機爆燃1664��2��1自燃過程1674��2��2爆燃準則1684��2��3爆燃檢測1694��2��4爆燃控製器1724��3空燃比控製1744��3��1前饋控製係統1744��3��2反饋控製：傳統的方法1794��3��3反饋控製：H∞1804��3��4反饋控製：內模控製1904��3��5空燃比和發動機轉速的多變量控製1994��4SCR係統的控製2044��5發動機熱管理2084��5��1引言2084��5��2控製問題的形成2094��5��3前饋控製係統2104��5��4實驗結果213附錄218附錄A建模基礎與控製係統理論218A��1動態係統的建模218A��2係統描述和係統特性225A��3模型不確定性230A��4名義對象的控製係統設計233A��5不確定對象的控製係統設計240A��6控製器的離散化243A��7控製器的實現251A��7��1增益調度251A��7��2抗積分飽和（Anti-Reset Windup）252A��8進一步閱讀252附錄B實例研究：怠速控製253B��1怠速係統的建模253B��1��1引言253B��1��2係統結構254B��1��3子係統描述257B��2參數辨識和模型驗證260B��2��1靜態特性261B��2��2動態特性264B��2��3模型參數的數值267B��3綫性係統描述269B��4控製係統的設計與實現271附錄C內燃機的燃燒與熱力循環計算274C��1燃料274C��2熱力循環275C��2��1實際發動機循環276C��2��2放熱的近似278C��2��3Vibe參數的變化：Csallner函數280參考文獻283

作者介紹

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文摘

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序言

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深入解析復雜係統：原理、方法與實踐 本書旨在為讀者提供一個關於復雜係統原理、分析方法與實際應用的全麵視角。我們將深入探討各種係統在不同學科領域中的共性與特性，並著重介紹如何有效地對其進行建模、理解和控製。本書內容涵蓋瞭從基礎理論到前沿應用的廣闊範圍，力求為對係統科學、工程控製、計算科學以及相關交叉學科感興趣的讀者提供一個堅實的基礎和深入的指導。 第一部分：係統科學導論 本部分將為讀者奠定堅實的係統科學理論基礎。我們將從“什麼是係統？”這一根本問題齣發，探討係統的普遍性定義，理解係統由相互關聯、相互作用的要素構成的本質。我們將引入係統的基本組成部分，如輸入、輸齣、狀態、反饋等，並闡述它們在係統運行中所扮演的關鍵角色。 係統的類型與分類： 我們將對不同類型的係統進行深入剖析，包括靜態係統與動態係統、確定性係統與隨機性係統、綫性係統與非綫性係統、集總參數係統與分布參數係統。理解這些分類有助於我們根據係統的特點選擇閤適的分析工具和建模方法。例如，動態係統的分析將聚焦於其隨時間變化的特性，而隨機性係統的研究則需要引入概率論和統計學的工具。 係統湧現性與復雜性： 我們將探討係統的湧現性，即整體係統的行為可能無法簡單地從其組成部分的獨立行為推斷齣來。這一點在分析生物係統、社會係統以及大規模工程係統中尤為重要。我們將引入復雜性科學的相關概念，如自組織、分形、混沌等，來描述和理解那些難以用傳統綫性方法解釋的係統行為。 係統方法論： 本節將介紹係統思考的思維方式，強調從整體、關係和動態的角度看待問題。我們將學習如何識彆關鍵變量，分析因果關係，以及理解反饋迴路在係統維持穩定或驅動變化中的作用。這部分內容將為後續的建模和控製章節提供重要的概念框架。 學科交叉視角： 我們將簡要迴顧係統科學在不同學科領域中的應用，包括物理學、化學、生物學、經濟學、社會學、信息科學和工程學等。通過展示係統思想的普適性，激發讀者對跨學科研究的興趣。 第二部分：係統建模方法 本部分將聚焦於如何構建係統的數學模型，這是理解和控製復雜係統的關鍵步驟。我們將介紹多種建模技術，並討論它們的適用範圍和優缺點。 模型的基本概念與分類： 我們將區分物理模型、數學模型、統計模型等，並進一步細分數學模型，如微分方程模型、差分方程模型、狀態空間模型、傳遞函數模型等。我們將強調模型是現實係統的簡化與抽象，其有效性取決於建模的目的和精度要求。 基於物理原理的建模： 對於許多工程和科學係統，我們可以利用基本物理定律（如牛頓定律、能量守恒定律、質量守恒定律等）來構建模型。我們將通過具體實例，如機械係統的動力學模型、電路係統的電學模型、流體係統的流體力學模型等，來演示如何將物理原理轉化為數學方程。 數據驅動的建模方法： 在許多情況下，我們可能無法直接獲得係統的物理描述，或者係統行為過於復雜，難以用第一性原理建模。此時，數據驅動的建模方法就顯得尤為重要。我們將介紹迴歸分析、時序分析（如ARIMA模型）、神經網絡模型（包括前饋網絡、循環神經網絡等）、支持嚮量機（SVM）等。這些方法通過從觀測數據中學習係統的模式來構建模型。 仿真與模型驗證： 建立模型後，仿真是一種強大的工具，可以用來預測係統在不同輸入下的行為，並探索係統的動態特性。我們將討論仿真技術的原理，以及如何使用各種仿真軟件（如MATLAB/Simulink）來實現模型仿真。同時，模型驗證是模型開發過程中不可或缺的一環，我們將介紹如何通過將模型預測結果與實際觀測數據進行比較來評估模型的準確性和可靠性。 模型簡化與抽象： 復雜係統的模型往往非常龐大和復雜。在本節中，我們將探討模型簡化和抽象的技術，例如降階技術，以獲得更易於分析和控製的模型，同時保留係統關鍵的動態特性。 第三部分：係統分析與理解 模型建立之後，我們需要運用各種分析工具來理解模型的行為，揭示係統的內在規律。 綫性係統分析： 對於綫性係統，我們將深入研究其穩態響應、瞬態響應、頻率響應等。我們將介紹拉普拉斯變換、傅裏葉變換等分析工具，以及傳遞函數、頻率特性麯綫（如Bode圖、Nyquist圖）等概念，它們能夠直觀地揭示係統的動態行為。 非綫性係統分析： 非綫性係統具有更為豐富的行為，如多穩態、周期振蕩、混沌等。我們將介紹分析非綫性係統的方法，包括相平麵分析、分岔分析、李雅普諾夫穩定性理論等。我們將重點關注非綫性係統的穩定性和周期性解的分析。 穩定性分析： 係統的穩定性是其正常運行的關鍵。我們將詳細介紹各種穩定性概念（如漸近穩定性、指數穩定性）以及分析係統穩定性的方法，包括李雅普諾夫穩定性理論、根軌跡法等。 魯棒性與不確定性分析： 現實係統往往存在各種不確定性，如參數變化、外部乾擾等。本節將探討如何分析係統的魯棒性，即係統在不確定性存在時保持性能的能力。我們將介紹不確定性建模的方法以及魯棒控製的設計原則。 狀態估計與觀測器設計： 在許多實際應用中，係統的某些狀態變量是無法直接測量的。我們將介紹狀態估計技術，如卡爾曼濾波器，它可以根據係統的輸入和輸齣測量來估計係統的內部狀態。 第四部分：係統控製理論與實踐 本部分將聚焦於如何設計控製器來操縱係統的行為，使其達到期望的目標。 控製係統的基本概念： 我們將介紹開環控製與閉環控製的區彆，以及反饋控製在提高係統性能、抑製擾動、處理不確定性方麵的優勢。我們將定義控製器的目標，如穩定性、快速性、精度、魯棒性等。 經典控製理論： 我們將迴顧PID（比例-積分-微分）控製器，它是一種廣泛應用於工業界的經典控製策略。我們將深入分析P、I、D三個參數對係統響應的影響，並討論PID參數的整定方法。 現代控製理論： 隨著係統復雜性的增加，現代控製理論應運而生。我們將介紹基於狀態空間模型的控製方法，如極點配置（狀態反饋）、觀測器設計等。我們將探討綫性二次高斯（LQG）控製、模型預測控製（MPC）等先進的控製策略。 魯棒控製與自適應控製： 針對不確定係統，我們將介紹魯棒控製的設計方法，旨在保證控製器在係統參數發生變化時仍能保持性能。自適應控製則能夠根據係統的動態變化自動調整控製器參數，使其始終保持最優性能。 優化控製： 在某些應用中，我們需要在滿足約束條件的前提下，最小化或最大化某個性能指標。我們將介紹優化控製的基本原理，如最優控製理論，並探討其在資源分配、路徑規劃等問題中的應用。 控製係統的仿真與實驗： 與建模類似，控製係統的設計也需要通過仿真進行驗證。我們將介紹如何利用仿真工具對控製器進行性能評估，並討論實際係統中的控製器實現與調試。 第五部分：復雜係統應用案例 本部分將通過一係列精心挑選的應用案例，將前述的理論和方法應用於實際問題。這些案例將涵蓋不同的領域，以展示係統建模與控製的普適性和強大能力。 機器人與自動化係統： 探討機器人路徑規劃、運動控製、感知與導航等問題，涉及多自由度機械係統、傳感器融閤、實時控製等。 航空航天係統： 分析飛行器姿態控製、軌道保持、導航製導等，涉及高精度動力學建模、魯棒性設計、在綫優化等。 能源係統： 研究電網穩定控製、可再生能源並網、智能電錶等，涉及大規模、分布式係統的協調與控製。 生物醫學係統： 探討生理信號分析（如心電圖、腦電圖）、藥物輸送控製、生物反饋係統等，涉及復雜生物過程的建模與調控。 通信與網絡係統： 分析網絡流量控製、路由優化、信息傳輸等，涉及分布式係統、隨機過程、排隊論等。 通過這些深入的案例分析，讀者將能夠將所學的理論知識與實際工程問題相結閤，提高解決復雜係統問題的能力。 本書的編寫風格將力求清晰、嚴謹，並輔以大量的圖錶和數學推導，同時避免過於晦澀的數學語言。我們希望本書能夠成為學習係統建模與控製的讀者一本不可多得的參考書，並為他們在各自的研究和工程實踐中提供有力的支持。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對汽車工程懷有濃厚興趣的在校大學生，一直對內燃機的工作原理以及其背後的控製技術感到著迷。在課餘時間，我經常會閱讀一些相關的書籍來拓展我的知識麵。這本書的名字《內燃機係統建模與控製導論》聽起來就非常具有吸引力，它恰好是我目前非常想深入瞭解的兩個領域——建模和控製。我特彆好奇的是，書中在介紹“建模”時，是否會從最基本的物理原理齣發，例如氣缸內的燃燒過程、活塞的運動規律、進排氣係統的流體動力學等，並在此基礎上逐步構建齣相對復雜的係統模型。我希望它能用一種循序漸進的方式來引導讀者，而不是一開始就拋齣過於高深的數學公式。對於“控製”的部分，我更希望能夠看到如何將這些模型應用於實際的控製問題。例如，書中是否會講解如何設計一個PID控製器來穩定發動機的轉速，或者如何利用模型來預測燃燒過程中可能齣現的爆震現象，並及時進行點火角調整以避免。如果書中能提供一些計算機仿真的例子，或者相關的代碼片段，那對於我這樣的初學者來說，將會有極大的幫助。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計就吸引瞭我，簡潔而又不失專業感，封麵的配色也比較沉穩，讓人一看就知道這是一本技術類書籍，是那種會放在書架上，偶爾拿齣來查閱，解決實際問題的參考書。我一直對汽車的動力係統很感興趣，尤其是發動機的內部工作原理，雖然大學時期接觸過一些基礎知識，但總覺得不夠深入，停留在錶層。瞭解到這本書的名字裏有“建模”和“控製”這兩個關鍵詞，這讓我非常期待。我一直認為，要真正理解一個復雜的係統，就必須能夠對其進行建模，用數學語言去描述它的行為，然後再通過控製策略來優化它的性能。發動機作為一個高度復雜的機電液耦閤係統，如果能通過建模和控製來理解和調優，那將是多麼令人興奮的事情。這本書會不會涉及到一些經典的發動機模型，比如活塞運動模型、燃燒模型，甚至是熱力學模型？我希望它能用一種清晰易懂的方式來介紹這些模型，最好還能結閤一些實際的應用案例，這樣我纔能更好地理解理論知識如何落地。而且，對於“控製”的部分，我非常好奇它會講解哪些控製理論，比如PID控製、模糊控製，甚至是更先進的模型預測控製，它們如何應用於發動機的空燃比控製、點火角控製、怠速控製等等。這些都是我一直想深入瞭解的方麵。

評分☆☆☆☆☆

我對《內燃機係統建模與控製導論》這本書的潛在價值非常感興趣，因為我一直認為，要真正理解並改進一個復雜的工程係統，精確的建模和有效的控製是必不可少的兩環。內燃機作為汽車的心髒，其運行過程涉及多種物理現象的耦閤，如熱力學、流體力學、化學反應以及機械運動等，因此，建立一個能夠準確反映其動態特性的數學模型，是進行後續控製研究的基礎。我特彆期待書中能夠深入探討各種類型的內燃機模型，從簡化的經驗模型到更精細的基於物理原理的瞬態模型，並詳細闡述它們各自的優缺點以及適用場景。在控製方麵，我希望這本書能夠覆蓋從基礎的反饋控製到一些更先進的自適應控製、預測控製等技術，並說明它們如何被應用於解決內燃機在不同運行工況下的性能優化問題，例如燃油消耗、排放控製、動力輸齣以及耐久性等方麵。如果書中還能提及一些實際的控製係統設計流程，包括建模、仿真、參數整定以及硬件實現等方麵的注意事項，那將對我非常有啓發。

評分☆☆☆☆☆

我對這本書的標題《內燃機係統建模與控製導論》感到非常好奇，因為我一直覺得內燃機是一個既經典又充滿挑戰的領域。尤其是在當下，混閤動力和純電動汽車的興起，使得對傳統內燃機的高效、清潔運行提齣瞭更高的要求，而這恰恰離不開精密的建模和控製技術。我非常期待這本書能從最基礎的內燃機工作原理齣發，循序漸進地講解如何建立數學模型來描述發動機的各個子係統，比如燃燒室、進排氣係統、冷卻係統等。我希望它不僅僅是停留在理論層麵，而是能夠提供一些實際的建模方法和工具，比如常用的仿真軟件，或者是一些開源的建模庫。在控製方麵，我特彆希望看到書中能夠介紹一些適用於內燃機的先進控製策略，例如如何利用模型預測控製（MPC）來同時優化燃油經濟性和排放，或者如何設計一些魯棒的控製器來應對工況變化和模型不確定性。如果書中還能包含一些關於傳感器選擇、執行器設計以及控製器集成到ECU（發動機控製單元）的實際工程考慮，那將是錦上添花。

評分☆☆☆☆☆

最近一直在尋找一本能夠係統性梳理內燃機控製原理的書籍，尤其是在當前汽車行業嚮電氣化轉型的關鍵時期，對傳統內燃機的深入理解反而顯得更加重要，因為它仍然是許多混閤動力係統以及部分高性能車輛的核心。我看到這本書的名字《內燃機係統建模與控製導論》，覺得它可能正是滿足我這種需求的。我比較關注的是，這本書在“建模”方麵，是否會講解一些當前主流的發動機模型，比如基於物理模型的還是基於數據驅動的？對於控製部分，不知道它是否會深入探討一些高級控製策略，比如針對不同工況（冷啓動、暖機、加速、勻速等）的自適應控製，或者是如何利用模型預測控製（MPC）來優化燃油經濟性和排放。我希望這本書不僅僅停留在基礎的理論講解，而是能夠提供一些實際的工程應用案例，比如如何通過建模和仿真來預測發動機的瞬態響應，或者如何設計控製器來抑製發動機的振動和噪聲。如果書中還能提及一些現代發動機控製技術，例如缸內直噴、可變氣門正時/升程（VVT/VVL）的控製策略，那就更完美瞭。我對於學習如何將抽象的數學模型轉化為實際可操作的控製算法非常有興趣。