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工程物理系統建模理論與方法/智能製造系列叢書

  • 作者：陳立平//周凡利//丁建完|責編:袁琦
  • 出版社：清華大學
  • ISBN：9787302605669
  • 出版日期：2022/07/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：251
人民幣：RMB 65 元      售價：元
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內容大鋼
    本書以知識自動化為宗旨，以機電液控一體化裝備系統為對象，從工程物理系統原理入手，全面介紹基於工業知識的表達規範Modelica的知識自動化體系及實現方法；通過在航天、航空、汽車等領域的工程實踐，介紹Modelica知識自動化技術體系在物理系統模擬分析、系統方案設計與優化、半實物模擬等方面應用實現。為了便於，本書將配備相關軟體系統—Modelica開發環境MWorks，便於讀者全面掌握、體驗知識自動化方法。
作者介紹
陳立平//周凡利//丁建完|責編:袁琦
    陳立平，博士，華中科技大學機械科學與工程學院教授、博士生導師，現任蘇州同元軟控信息技術有限公司執行董事，華中科技大學國家CAD支撐軟體工程技術研究中心（武漢）主任．浙江大學CAD＆CG國家重點實驗室學術委員，民用飛機模擬飛行國家重點實驗室學術委員。曾獲2004年教育部新世紀優秀人才計劃資助。2008年獲得蘇州工業園區青年領軍人才孵化項目支持，2009年姑蘇領軍人才支持，2011年江蘇省自主創新團隊項目支持。長期從事製造業信息化共性關鍵技術研究及成果轉化。作為負責人及主要研究者先後承擔了多項國家重大科技項目．如國家973項目、國家自然科學基金項目、863重大目標產品攻關以及科技轉化等項目。二十年來致力於多領域物理統一建模技術Modelica及其工程計算平台的研究、產品化及產業化，組織開發了亞洲唯一的基於Modelica的多領域統一建模與模擬平台MWorks，該平台已經在航空、航天、汽車、工程機械等行業得到廣泛應用。
目錄
第1章  緒論
  1.1  數字化設計概述
  1.2  電腦科學技術的發展對設計技術的影響
  1.3  人工智慧與數字化設計技術創新
  1.4  功能建模技術綜述
  1.5  工程物理系統數字化設計的創新發展
    1.5.1  工程物理系統多領域統一建模方法
    1.5.2  Modelica語言的發展、工程應用與相關工具
    1.5.3  多領域統一模型的編譯映射技術
    1.5.4  多領域物理系統模擬求解技術
  1.6  研究意義
第2章  工程物理系統多領域統一建模與Modelica
  2.1  概述
  2.2  工程系統物理建模
    2.2.1  物理組件的行為與結構
    2.2.2  面向對象建模
    2.2.3  多領域統一建模
    2.2.4  陳述式非因果建模
    2.2.5  連續?離散混合建模
  2.3  物理系統多領域統一建模原理
    2.3.1  鍵合圖與線性圖
    2.3.2  多領域統一建模原理
    2.3.3  多領域建模語言與工具
  2.4  面向對象的統一物理建模語言Modelica
    2.4.1  面向對象建模支持
    2.4.2  多領域統一建模支持
    2.4.3  陳述式非因果建模支持
    2.4.4  連續?離散混合建模支持
  2.5  Modelica模型的編譯與求解
  2.6  小結
第3章  陳述式模擬模型的相容性分析
  3.1  引言
  3.2  方程系統表示圖及相關概念
    3.2.1  圖論基本概念
    3.2.2  結構關聯矩陣
    3.2.3  結構關聯矩陣的二部圖表示
  3.3  模擬模型的相容性判定
  3.4  奇異組件的識別
  3.5  過約束問題分析策略
    3.5.1  過約束度為1的過約束問題
    3.5.2  過約束度大於1的過約束問題
  3.6  欠約束問題分析策略
    3.6.1  剔除變數
    3.6.2  補充方程
  3.7  複合組件引起的奇異問題
  3.8  小結
第4章  陳述式模擬模型的約簡策略研究
  4.1  引言
  4.2  方程表達式的規範轉換
    4.2.1  轉換規則

    4.2.2  方程的二叉樹表示
    4.2.3  規範轉換過程
  4.3  方程系統的規模分解
    4.3.1  剝離策略
    4.3.2  凝聚策略
    4.3.3  歸併策略
    4.3.4  拓撲排序
  4.4  強耦合方程子集約簡策略
    4.4.1  剝離代數變數
    4.4.2  撕裂代數環
  4.5  內嵌積分
    4.5.1  內嵌積分的基本思想
    4.5.2  DAE系統的離散化策略
    4.5.3  DAE系統的內嵌積分
  4.6  小結
第5章  DAE模型的指標分析與相容初始化
  5.1  引言
  5.2  高指標問題及相關概念
    5.2.1  高指標問題
    5.2.2  結構奇異方程子集
    5.2.3  指標約簡
  5.3  現有指標約簡方法
    5.3.1  Gear方法
    5.3.2  Pantelides方法
    5.3.3  啞導方法
    5.3.4  現有方法的不足
  5.4  基於加權二部圖的指標約簡
    5.4.1  廣義ODE系統
    5.4.2  加權二部圖及其特性
    5.4.3  基於加權二部圖的指標約簡
    5.4.4  指標約簡實例
    5.4.5  基於二叉樹的符號微分
    5.4.6  啞導的選取
    5.4.7  與現有指標約簡方法的比較
  5.5  複雜DAE系統的指標分析
  5.6  Modelica模型的相容初始化
  5.7  小結
第6章  基於Modelica的多體系統建模方法
  6.1  概述
  6.2  基於廣義基爾霍夫定律的多體動力學
    6.2.1  多體動力學基本概念
    6.2.2  位置、姿態與坐標變換
    6.2.3  空間自由剛體牛頓?歐拉運動方程
    6.2.4  基於廣義基爾霍夫定律的多體動力學
  6.3  Modelica標準多體庫
    6.3.1  標準多體庫概述
    6.3.2  埠標架與姿態表示
    6.3.3  多體庫結構與主要元素
  6.4  相容性冗余約束與超定連接機制
    6.4.1  多體系統冗余約束

    6.4.2  虛擬連接圖
    6.4.3  基於虛擬連接圖的冗余約束分析
  6.5  多體系統運動的閉環結構
    6.5.1  閉環結構中自由度重複限制冗余約束
    6.5.2  閉環結構中非線性代數方程的處理
  6.6  Modelica多體系統模型編譯與求解
    6.6.1  基於標準庫的多體建模
    6.6.2  多體系統模型語義分析與編譯
    6.6.3  多體系統模型求解
  6.7  小結
第7章  信息物理系統統一建模與模擬
  7.1  概述
  7.2  研究對象分析
    7.2.1  CPS系統建模與模擬分析需求
    7.2.2  基於Modelica的CPS系統建模模擬可行性分析
    7.2.3  同步語言的啟發
  7.3  CPS系統統一建模
    7.3.1  Modelica核心成分
    7.3.2  時鐘與時鐘變數
    7.3.3  時鐘推演
    7.3.4  時鐘傳播與時鐘檢查
    7.3.5  時鐘與時間系統的語義融合
    7.3.6  統一建模示例
  7.4  面向CPS的系統模擬規劃擴展的數據流同步原則
    7.4.1  擴展的數據流同步原則
    7.4.2  CPS方程系統規劃分解
    7.4.3  CPS方程系統二次規劃分解
  7.5  面向CPS的系統統一模擬求解
    7.5.1  事件與狀態方程
    7.5.2  CPS模型的數學本質
    7.5.3  面向CPS的統一求解策略
  7.6  小結
附錄A  Modelica系統模擬平台MWORKS.Sysplorer
  A.1  MWORKS.Sysplorer簡介
  A.2  MWORKS.Sysplorer基礎功能
    A.2.1  建模操作
    A.2.2  翻譯模擬
    A.2.3  結果查看
  A.3  MWORKS.Sysplorer工具箱
    A.3.1  頻率估算工具箱
    A.3.2  模型試驗工具箱
    A.3.3  模型標定
    A.3.4  模型參數優化
附錄B  Modelica語法概述
  B.1  類與內置類型
    B.1.1  類的基本類型
    B.1.2  基礎數據類型及其屬性
    B.1.3  數據的前綴用法
  B.2  數組
    B.2.1  數組聲明

    B.2.2  數組構造
    B.2.3  數組連接
    B.2.4  數組索引與切片
    B.2.5  數組運算
  B.3  模型行為描述
    B.3.1  方程
    B.3.2  演算法
  B.4  連接與連接器
    B.4.1  因果連接器
    B.4.2  非因果連接器
    B.4.3  可擴展連接器
    B.4.4  隱式連接器
  B.5  函數
    B.5.1  函數聲明
    B.5.2  函數調用
    B.5.3  內置函數
    B.5.4  記錄構造函數
    B.5.5  函數微分註解聲明
    B.5.6  外部函數調用
  B.6  註解
    B.6.1  參數框設計
    B.6.2  圖標設計
    B.6.3  幫助文檔設計
    B.6.4  動態顯示設計
    B.6.5  文本其他註解
  B.7  事件
    B.7.1  事件概念
    B.7.2  事件觸發語句及函數
    B.7.3  事件相關函數
    B.7.4  事件處理函數
  B.8  模型重用
    B.8.1  繼承重用
    B.8.2  實例化重用
    B.8.3  重聲明重用
附錄C  Modelica工程應用
  C.1  機械系統建模模擬應用
  C.2  熱力系統建模模擬應用
  C.3  通信系統建模模擬應用
  C.4  控制系統建模模擬應用
  C.5  電氣系統建模模擬應用
  C.6  流體系統建模模擬應用
  C.7  車輛系統模擬應用
    C.7.1  車輛電池模型庫
    C.7.2  車輛發動機模型庫
    C.7.3  車輛電子模型庫
    C.7.4  車輛熱管理系統模型庫
    C.7.5  車輛動力性經濟性模型庫
    C.7.6  車輛動力學模型庫
  C.8  半物理模擬應用
參考文獻

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