本書著眼於機電動態係統的仿真及工程應用，對機電係統中的機械機構、液壓控製係統、電機、電子電路、電力係統、測控係統、PID控製等內容進行瞭建模與仿真。全書共14章。主要內容包括MATLAB工程基礎迴顧和總結；在Simulink的集成仿真環境中如何仿真機電動態係統；機械機構、液壓係統工程的建模與仿真；電子電路、電機和電力係統的建模與仿真；機電測控係統的建模與仿真；PID控製器的建模與仿真。
本書可作為高等院校機械工程、儀器儀錶與科學等專業的研究生教材，也可作為機電領域高級工程技術人員、科學研究人員和機電動態係統仿真愛好者的參考書。

作者簡介

周高峰，陝西華縣人，於2012年9月在中原工學院開始從事教學科研工作，麵嚮本校機電學院的研究生、本科生和大專生主要講授計算仿真技術、Visual C++程序設計、光電檢測技術、塑料模具設計與製造、光學工程基礎、現代控製工程、機電綜閤課程設計等課程，指導本科畢業生3名；從事科研工作以來，發錶學術論文15篇，其中SCI期刊論文1篇，EI論文6篇，中文核心7篇，獲國傢授權發明專利2項，參與完成科研項目6項，其中參與國傢863項目3項，工程研發項目5項。首次齣版書籍著作。

第1章 MATLAB工程基礎迴顧1
1.1 係統建模與仿真1
1.1.1 仿真的基本概念1
1.1.2 仿真的基本步驟1
1.1.3 仿真的發展階段2
1.1.4 仿真技術的工程應用意義2
1.1.5 MATLAB的特點2
1.2 MATLAB的安裝與使用基礎2
1.2.1 MATLAB的安裝2
1.2.2 MATLAB視窗環境7
1.3 MATLAB工程計算與圖形繪製11
1.3.1 MATLAB工程計算11
1.3.2 圖形繪製與輸齣28
1.3.3 MATLAB解方程（組）36
本章小結40
思考題40
練習題41
第2章 MATLAB程序設計及仿真42
2.1 M文件42
2.1.1 M腳本文件42
2.1.2 M函數44
2.1.3 M函數程序44
2.1.4 全局變量與局部變量46
2.2 函數46
2.2.1 子函數和私有函數47
2.2.2 串演算函數47
2.3 MATLAB程序設計的基本原則49
2.4 流程控製與麵嚮對象編程49
2.4.1 流程控製49
2.4.2 麵嚮對象編程52
2.5 文件調試與剖析53
2.5.1 MATLAB程序調試53
2.5.2 M文件性能剖析55
本章小結56
思考題56
練習題56
第3章 Simulink集成仿真環境57
3.1 Simulink的啓動與運行57
3.2 Simulink模塊庫的介紹59
3.2.1 公共模塊庫59
3.2.2 專業模塊庫72
3.3 Simulink的模塊操作與信號組操作73
3.3.1 Simulink的模塊操作74

3.3.2 Simulink的信號操作77
3.4 Simulink仿真設置82
3.5 Simulink用戶自定義模塊93
本章小結93
思考題93
練習題94
第4章 Simulink建模與實例95
4.1 Simulink的建模步驟95
4.2 Simulink仿真模型的運行與保存97
4.3 Simulink的建模舉例97
本章小結103
思考題103
練習題103
第5章典型動態係統建模與仿真104
5.1 動態係統建模104
5.1.1 動態係統概述與分類104
5.1.2 動態係統建模105
5.1.3 動態係統仿真過程107
5.2 連續係統建模與仿真107
5.2.1 連續係統的基本概念107
5.2.2 連續係統的數學描述107 5.2.3 連續係統的Simulink仿真建模與M文件描述108
5.3 離散係統建模與仿真111
5.3.1 離散係統的基本概念111
5.3.2 離散係統的數學描述111
5.3.3 離散係統的Simulink建模仿真與M文件描述112
5.4 綫性係統建模與仿真114
5.4.1 綫性連續係統的Simulink建模仿真114
5.4.2 綫性離散係統的Simulink建模仿真120
本章小結123
思考題123
練習題123
第6章連杆機構建模與仿真124
6.1 連杆機構概述124
6.1.1 連杆機構的基本問題124
6.1.2 連杆機構自由度的計算125
6.2 連杆機構的數學描述與SimMechanics仿真工具介紹126
6.2.1 連杆機構的數學描述126
6.2.2 SimMechanics仿真工具介紹127
6.2.3 SimMechanics機械建模示例130
6.3 平麵連杆機構建模與仿真136
6.3.1 平麵麯柄搖杆機構建模與仿真136
6.3.2 平麵麯柄滑塊機構建模與仿真139

6.4 空間連杆機構建模與仿真141
6.4.1 空間連杆機構自由度的計算142
6.4.2 空間連杆機構的數學描述142
6.4.3 空間連杆機構的建模仿真145
本章小結146
思考題146
練習題146
第7章齒輪機構建模與仿真147
7.1 齒輪機構概述147
7.1.1 齒輪機構仿真模塊147
7.1.2 簡單齒輪機構仿真舉例148
7.2 齒輪機構的建模與仿真153
7.2.1 可變傳動比的齒輪機構建模與仿真153
7.2.2 恒定傳動比的串聯齒輪機構的建模與仿真154
7.2.3 定傳動比與可變傳動比的串聯齒輪機構的建模與仿真156
7.2.4 含有約束的齒輪機構的建模與仿真158
7.2.5 齒輪五杆機構的建模與仿真163
7.3 輪係機構的建模與仿真166
7.3.1 輪係概述166
7.3.2 定軸輪係的建模與仿真168
7.3.3 行星輪係的建模與仿真169
7.4 簡單機械係統的建模與仿真171
7.4.1 齒輪齒條機構的建模與仿真171
7.4.2 簡單的機械係統建模與仿真174
本章小結178
思考題178
練習題178
第8章液壓控製係統建模與仿真179
8.1 液壓控製係統概述及其數學描述179
8.1.1 液壓控製係統概述179
8.1.2 液壓控製係統的建模過程180
8.1.3 液壓控製係統的數學描述181
8.2 液壓控製係統的仿真工具介紹182
8.3 液壓位置控製係統建模與仿真185
8.3.1 液壓位置控製係統的組成與工作原理185
8.3.2 液壓位置控製係統框圖與傳遞函數185
8.3.3 液壓位置控製係統建模與仿真187
8.4 液壓速度控製係統建模與仿真191
8.4.1 液壓速度控製係統的構成與控製方式191
8.4.2 液壓速度控製係統的建模與仿真193
8.5 液壓方嚮控製係統建模與仿真198
8.6 液壓壓力控製係統建模與仿真201
本章小結204

思考題204
練習題204
第9章液壓執行元件建模與仿真205
9.1 液壓元件概述及其數學描述205
9.1.1 液壓元件概述205
9.1.2 液壓元件的基本數學描述206
9.2 四通閥控液壓缸的建模與仿真209
9.2.1 液壓缸的基本方程209
9.2.1 四通閥控液壓缸動力機構方程與傳遞函數的推導209
9.2.2 四通閥控液壓缸動力機構傳遞函數的簡化213
9.2.3 四通閥控液壓缸動力機構傳遞函數的簡化與仿真214
9.3 四通閥控液壓馬達元件的建模與仿真216
9.3.1 四通閥控液壓馬達傳遞函數216
9.3.2 四通閥控液壓缸動力機構傳遞函數的簡化與仿真218
本章小結219
思考題219
練習題219
第10章電子電路建模與仿真220
10.1 電子電路概述與數學描述220
10.1.1 電子電路概述220
10.1.2 電子電路的數學描述221
10.2 常用電路的分析方法225
10.2.1 直流電路分析方法225
10.2.2 交流電路分析方法226
10.3 電路仿真模塊介紹與仿真步驟227
10.3.1 電路仿真模塊介紹227
10.3.2 電路仿真步驟228
10.4 常用電路的建模與仿真229
10.4.1 直流電路的建模與仿真229
10.4.2 交流電路的建模與仿真231
10.4.3 含半導體器件電路的建模與仿真235
本章小結240
思考題240
練習題240
第11章電機建模與仿真241
11.1 電機概述與仿真步驟241
11.1.1 電機概述241
11.1.2 Simulink電機仿真模塊介紹及仿真步驟242
11.2 直流電機的建模與仿真243
11.2.1 直流電機啓動243
11.2.2 直流電機調速250
11.2.3 直流電機製動253
11.3 交流電機的建模與仿真257
11.4 步進電機的建模與仿真267
本章小結269
思考題269
練習題269
第12章電力係統建模與仿真270
12.1 電力係統270
12.1.1 電力係統概述270
12.1.2 電力係統仿真思想270
12.2 電力係統的數學描述271
12.2.1 同步發電機模型271
12.2.2 電力變壓器模型275
12.2.3 輸電綫路模型278
12.2.4 電力係統負荷模型281
12.3 高壓直流輸電係統仿真與分析283
12.4 高壓交流輸電係統暫態仿真與分析290
12.5 交流電力係統機電暫態仿真與分析295
12.5.1 基於SVC的電力係統機電暫態仿真與分析296
12.5.2 基於綜閤潮流控製器的電力係統綜閤仿真與分析306
本章小結326
思考題326
練習題326
第13章測控係統建模與仿真327
13.1 測控係統概述327
13.2 測控係統的數學描述328
13.2.1 測控係統的時域數學描述328
13.2.2 測控係統的復域數學描述331
13.3 測控係統常用分析方法334
13.3.1 測控係統的時域分析法334
13.3.2 測控係統的頻域分析法337
本章小結342
思考題343
練習題343
第14章 PID控製器建模與仿真344
14.1 PID控製器概述344
14.2 PID控製器的數學描述與仿真模塊介紹345
14.2.1 PID控製器的基本思想345
14.2.2 PID控製器原理的數學描述346
14.2.3 Simulink中PID控製器仿真模塊的介紹347
14.3 模擬PID控製器的建模與仿真349
14.3.1 模擬PID控製器的構建350
14.3.2 模擬PID控製器的建模與仿真351
14.4 數字PID控製器的建模與MATLAB程序仿真354
14.4.1 連續係統的數字PID控製與MATLAB程序仿真354
14.4.2 離散係統的數字PID控製與MATLAB程序仿真356
14.4.3 增量式數字PID控製與MATLAB程序仿真357
14.4.4 位置PID控製與MATLAB程序仿真359
14.5 模糊PID控製器簡介361
本章小結361
思考題362
練習題362
附錄A 本書所用函數索引363
附錄B MATLAB常用函數命令367
附錄C Simulink機電模塊庫介紹369
參考文獻375