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Modelica語言導論:技術物理系統建模與仿真(簡體書)
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Modelica語言導論:技術物理系統建模與仿真(簡體書)

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商品簡介
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商品簡介

本書主要圍繞技術物理系統建模與仿真,介紹工業界應用廣泛的多領域物理建模語言Modelica,覆蓋建模與仿真基本概念以及面向對象和基於組件的建模基礎。本書目標如下:成為關於建模和仿真導論課程的實用教材;讓先前不具備建模、仿真和面向對象背景的讀者容易學習;對物理建模、面向對象建模和基於組件建模進行基本介紹;演示一些精選的應用領域的建模實例。本書是Modelica語言奠基者之一的PETER FRITZSON教授撰寫的建模仿真與Modelica入門基礎教程。

名人/編輯推薦

學習新一代功能強大、高度通用的面向對象建模語言Modelica,掌握建模與仿真技術
Modelica語言已經成為多領域系統建模標準語言,是複雜系統“智能設計”時代系統建模的支撐標準,已經廣泛應用於航天、航空、車輛、能源、船舶、兵器等工業領域,國內工程界也已經廣泛接受Modelica標準。國外已經出版了幾本Modelica專著,原書作者PETER FRITZSON是Modelica語言奠基者之一,本書是介紹Modelica入門最為經典的著作,由於Modelica在國內已經廣泛推廣,對於本書有著廣泛的需求。譯者團隊是國內從事Modelica研究、工具開發及工程應用實力最強、影響最大的團隊。

Modelica是一種全新的面向對象的軟硬件建模語言,提供了通用的高級計算建模和仿真方法,在世界範圍內被廣泛運用。Modelica語言為機械、電氣、控制、熱動力學等應用領域提供了通用的語法符號、強大的模型抽象和有效的仿真實現能力。本書採用Modelica語言及相關技術,介紹了基於組件的面向對象建模方法,幫助讀者快速掌握基於方程和面向對象的數學建模與仿真技術。
本書借助Modelica闡述建模仿真的各個方面,同時,也通過建模仿真示例解釋Modelica語言的關鍵概念。本書:? 解釋系統、模型、仿真等基本概念;? 借助循序漸進的仿真示例,引導讀者學習Modelica語言;? 介紹Modelica類的概念及其在圖文建模中的應用;? 探討連續、離散和混合系統的建模方法論;? 概述Modelica標準庫與重要的模型庫。
本書涉及大量獨立或組合應用領域仿真的模型示例,所有示例和練習都包含在DrModelica中。DrModelica自學程序在以下網址獲取:http://omwebbook.openmodelica.org/DrModelica本書由開源Modelica聯盟負責人編寫,目標讀者是對計算機輔助設計、建模、仿真以及技術與自然系統分析感興趣的工程師和學生。本書是學習建模、仿真與面向對象技術的理想教材。

目次

目 錄
Table of Contents


第1章 概論 1
1.1 系統和試驗 2
1.1.1 自然系統和人工系統 3
1.1.2 試驗 5
1.2 模型的概念 6
1.3 仿真 7
1.3.1 仿真的必要性 8
1.3.2 仿真的不足 9
1.4 創建模型 10
1.5 分析模型 11
1.5.1 敏感度分析 11
1.5.2 基於模型的診斷 12
1.5.3 模型驗證與確認 12
1.6 數學模型分類 13
1.6.1 方程分類 14
1.6.2 動態模型VS靜態模型 14
1.6.3 連續時間模型VS離散時間模型 16
1.6.4 定量模型VS定性模型 17
1.7 產品設計運用建模和仿真 18
1.8 系統模型實例 20
1.9 總結 25
1.10 參考文獻 25
第2章 Modelica簡介 26
2.1 Modelica入門 27
2.1.1 變量和預定義類型 32
2.1.2 注釋 34
2.1.3 常量 35
2.1.4 可變性 36
2.1.5 默認初始值 36
2.2 面向對象的數學建模 37
2.3 類和實例 38
2.3.1 創建實例 39
2.3.2 初始化 41
2.3.3 特化類 42
2.3.4 基於變型的類重用 43
2.3.5 內置類型和屬性 44
2.4 繼承 45
2.5 泛型類 46
2.5.1 以實例作為類參數 46
2.5.2 以類型作為類參數 48
2.6 方程 49
2.6.1 重複的方程結構 51
2.6.2 偏微分方程 52
2.7 非因果物理建模 53
2.7.1 物理建模VS面向框圖建模 53
2.8 Modelica組件化模型 55
2.8.1 組件 56
2.8.2 連接圖 56
2.8.3 連接器和連接器類 58
2.8.4 連接 59
2.8.5 Inner和Outer定義隱式連接 60
2.8.6 可擴展連接器與信息總線 61
2.8.7 對流連接器 62
2.9 抽象類 63
2.9.1 抽象類重用 64
2.10 組件庫設計和應用 66
2.11 示例:電子組件庫 66
2.11.1 電阻 66
2.11.2 電容 66
2.11.3 電感 67
2.11.4 電壓源 68
2.11.5 接地 69
2.12 簡單電路模型 69
2.13 數組 71
2.14 算法結構 74
2.14.1 算法區和賦值語句 74
2.14.2 語句 75
2.14.3 函數 76
2.14.4 運算符重載和複數 78
2.14.5 外部函數 81
2.14.6 函數化的算法 82
2.15 離散事件和混合建模 83
2.16 包 87
2.17 注解 89
2.18 命名規範 90
2.19 Modelica標準庫 91
2.20 Modelica實現和執行 93
2.20.1 手工編譯簡單電路模型 95
2.20.2 狀態空間轉化 97
2.20.3 求解方法 99
2.21 發展歷程 102
2.22 總結 106
2.23 文獻 106
2.24 練習 108
第3章 類和繼承 112
3.1 類設計者和用戶之間的約定 112
3.2 類示例 113
3.3 變量 114
3.3.1 變量名重複 115
3.3.2 變量名和類型名重複 115
3.3.3 變量初始化 116
3.4 方程即行為 116
3.5 訪問控制 118
3.6 登陸月球示例仿真 119
3.7 繼承 122
3.7.1 方程繼承 123
3.7.2 多重繼承 124
3.7.3 聲明元素處理和用前聲明 126
3.7.4 extends語句聲明順序 127
3.7.5 MoonLanding繼承示例 127
3.8 總結 129
3.9 文獻 129
第4章 系統建模方法 130
4.1 創建系統模型 130
4.1.1 演繹建模法VS歸納建模法 131
4.1.2 傳統方法 132
4.1.3 面向對象-基於組件方法 133
4.1.4 自上而下VS自下而上建模 134
4.1.5 模型簡化 135
4.2 容器系統建模 136
4.2.1 應用傳統方法 136
4.2.2 應用面向對象-基於組件方法 138
4.2.3 連續PI控制容器系統 139
4.2.4 連續PID控制容器系統 143
4.2.5 串聯容器系統 146
4.3 基於預定義組件的直流電機TOP-Down建模 147
4.3.1 系統定義 147
4.3.2 系統分解和通信初步設計 148
4.3.3 子系統建模 148
4.3.4 子系統組件建模 150
4.3.5 接口和連接定義 151
4.4 接口設計-連接器類 152
4.5 總結 153
4.6 文獻 153
第5章 Modelica標準庫 155
5.1 總結 162
5.2 文獻 162
附錄A 術語表 163
附錄B OpenModelica和OMNotebook命令 171
B.1 交互式電子書OMNotebook 171
B.2 常用命令和示例 174
B.3 完整命令列表 175
B.4 OMSHELL和DYMOLA 184
B4.1 OMShell 184
B4.2 Dymola 腳本 185
文獻 185
附錄C OMNotebook和DrModelica的文本建模 187
C.1 HELLOWORLD練習 188
C.2 用VanDerPol和DAEExample模型運行DRMODELICA 189
C.3 簡單方程系統 189
C.4 BouncingBall混合建模 190
C.5 採樣混合建模 190
C.6 方程和算法區域 190
C.7 在電路中添加可連接組件 191
C.8 電路的詳細建模 192
C.8.1 方程 192
C.8.2 模型實現 193
C.8.3 搭建電路模型 196
C.8.4 電路仿真 196
附錄D 圖形建模練習 197
D.1 簡單直流電機 197
D.2 具有彈簧和慣量的直流電機 198
D.3 具有控制器的直流電機 198
D.4 直流電機作為發電機 199
參考文獻 200

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