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Modelica語言導論——技術物理系統建模與仿真 版權信息
- ISBN：9787568064279
- 條形碼：9787568064279 ; 978-7-5680-6427-9
- 裝幀：80g膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
Modelica語言導論——技術物理系統建模與仿真 本書特色
Modelica語言已經成為多領域系統建模標準語言，是復雜系統“智能設計”時代系統建模的支撐標準，已經廣泛應用于航天、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入門為經典的著作，由于Modelica在國內已經廣泛推廣，對于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強、影響大的團隊。
Modelica語言導論——技術物理系統建模與仿真 內容簡介
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于組件的建模基礎。本書目標如下: 成為關于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、面向對象建模和基于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。
Modelica語言導論——技術物理系統建模與仿真 目錄
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 基于模型的診斷 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 基于變型的類重用 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 重復的方程結構 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 運算符重載和復數 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 命名規范 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 變量名重復 115
3.3.2 變量名和類型名重復 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-基于組件方法 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-基于組件方法 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 基于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 采樣混合建模 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
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 基于模型的診斷 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 基于變型的類重用 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 重復的方程結構 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 運算符重載和復數 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 命名規范 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 變量名重復 115
3.3.2 變量名和類型名重復 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-基于組件方法 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-基于組件方法 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 基于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 采樣混合建模 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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Modelica語言導論——技術物理系統建模與仿真 節選
4.3.3 子系統建模 然后進一步分解并建立子系統模型。首先創建控制器的模型，可以在標準Modelica庫中找到反饋節點和PI控制器。再添加一個階躍函數塊作為控制信號。所有的組件如圖4.12所示。 圖4.12 控制器建模 第二個要分解的主要組件是直流電機的電路部分（見圖4.13）。在這里我們已經將直流電機分解為標準部件，包括一個由信號控制的電壓源、一個電路**的接地組件、一個電阻、一個代表電機線圈的電感和一個將電能轉換為旋轉運動的電動力轉換器(emf)。 圖4.13 電路建模 第三個子系統（見圖4.14）包含三個具有慣量的機械旋轉負載、一個理想的齒輪、一個轉動彈簧和一個給控制提供數據的轉速傳感器。 圖4.14 帶有速度傳感器的機械子系統建模 4.3.4 子系統組件建模 我們設法在Modelica模型庫中找到所有組件對應的預定義模型。如果某些組件找不到，那就需要為這些組件定義合適的模型類以及方程，如圖4.15所示的控制子系統的部件，如圖4.16所示的電氣子系統的部件，如圖4.17所示的旋轉機械子系統的部件。 圖4.15 控制子系統中的基本方程與組件 圖4.16 電氣子系統中的基本方程與組件 圖4.17 機械子系統中的基本方程與組件 圖4.16中電氣子系統包含的電氣組件，如電阻、電感、信號電壓源
Modelica語言導論——技術物理系統建模與仿真 作者簡介
Peter Fritzson is Professor since 1995 and research director of the Programming Environment Laboratory (PELAB), at Link？ping University. He is also director of the Open Source Modelica Consortium (OSMC), director of the MODPROD center for model-based product development, and vice chairman of the Modelica Association, organizations he helped to establish. During 1999-2007 he served as chairman of the Scandinavian Simulation Society, and secretary of the European simulation organization, EuroSim. He received his M.Sc. in engineering 1975 and PhD 1984 in computer science from Link？ping University. He was project leader at Sun MicroSystems, California, 1985-86, and visiting professor at University of Queensland, Australia, 2007-2008. Prof. Fritzson's current research interests is in software engineering, especially programming languages, high level specification and modeling languages, programming and debugging tools and environments, parallel and multi-core computing, compilers and compiler generators (e.g. RML). During recent years he has put special emphasis on tools and languages for object-oriented modeling and simulation, and is one of the founding fathers of the Modelica language. He is currently leading the OpenModelica open source effort.
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