工程物理系統(tǒng)建模理論與方法

第1章緒論00
1.1數(shù)字化設(shè)計(jì)概述00
1.2計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)設(shè)計(jì)技術(shù)的影響00
1.3人工智能與數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)創(chuàng)新00
1.4功能建模技術(shù)綜述00
1.5工程物理系統(tǒng)數(shù)字化設(shè)計(jì)的創(chuàng)新發(fā)展00
1.5.1工程物理系統(tǒng)多領(lǐng)域統(tǒng)一建模方法00
1.5.2Modelica語(yǔ)言的發(fā)展、工程應(yīng)用與相關(guān)工具0
1.5.3多領(lǐng)域統(tǒng)一模型的編譯映射技術(shù)0
1.5.4多領(lǐng)域物理系統(tǒng)仿真求解技術(shù)0
1.6研究意義0
第2章工程物理系統(tǒng)多領(lǐng)域統(tǒng)一建模與Modelica0
2.1概述0
2.2工程系統(tǒng)物理建模0
2.2.1物理組件的行為與結(jié)構(gòu)0
2.2.2面向?qū)ο蠼?
2.2.3多領(lǐng)域統(tǒng)一建模0
2.2.4陳述式非因果建模0
2.2.5連續(xù)離散混合建模0
2.3物理系統(tǒng)多領(lǐng)域統(tǒng)一建模原理0
2.3.1鍵合圖與線性圖0
2.3.2多領(lǐng)域統(tǒng)一建模原理0
2.3.3多領(lǐng)域建模語(yǔ)言與工具0
2.4面向?qū)ο蟮慕y(tǒng)一物理建模語(yǔ)言Modelica0
2.4.1面向?qū)ο蠼ＶС?
2.4.2多領(lǐng)域統(tǒng)一建模支持0
2.4.3陳述式非因果建模支持0
2.4.4連續(xù)離散混合建模支持0
2.5Modelica模型的編譯與求解0
2.6小結(jié)0
 
 
第3章陳述式仿真模型的相容性分析0
3.1引言0
3.2方程系統(tǒng)表示圖及相關(guān)概念0
3.2.1圖論基本概念0
3.2.2結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)矩陣0
3.2.3結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)矩陣的二部圖表示0
3.3仿真模型的相容性判定0
3.4奇異組件的識(shí)別0
3.5過(guò)約束問(wèn)題分析策略0
3.5.1過(guò)約束度為1的過(guò)約束問(wèn)題0
3.5.2過(guò)約束度大于1的過(guò)約束問(wèn)題0
3.6欠約束問(wèn)題分析策略0
3.6.1剔除變量0
3.6.2補(bǔ)充方程0
3.7復(fù)合組件引起的奇異問(wèn)題0
3.8小結(jié)0
第4章陳述式仿真模型的約簡(jiǎn)策略研究0
4.1引言0
4.2方程表達(dá)式的規(guī)范轉(zhuǎn)換0
4.2.1轉(zhuǎn)換規(guī)則0
4.2.2方程的二叉樹表示0
4.2.3規(guī)范轉(zhuǎn)換過(guò)程0
4.3方程系統(tǒng)的規(guī)模分解0
4.3.1剝離策略0
4.3.2凝聚策略0
4.3.3歸并策略0
4.3.4拓?fù)渑判?
4.4強(qiáng)耦合方程子集約簡(jiǎn)策略0
4.4.1剝離代數(shù)變量0
4.4.2撕裂代數(shù)環(huán)0
4.5內(nèi)嵌積分0
4.5.1內(nèi)嵌積分的基本思想0
4.5.2DAE系統(tǒng)的離散化策略0
4.5.3DAE系統(tǒng)的內(nèi)嵌積分0
4.6小結(jié)0
第5章DAE模型的指標(biāo)分析與相容初始化0
5.1引言0
5.2高指標(biāo)問(wèn)題及相關(guān)概念0
5.2.1高指標(biāo)問(wèn)題0
5.2.2結(jié)構(gòu)奇異方程子集0
5.2.3指標(biāo)約簡(jiǎn)0
5.3現(xiàn)有指標(biāo)約簡(jiǎn)方法0
5.3.1Gear方法0
5.3.2Pantelides方法0
5.3.3啞導(dǎo)方法0
5.3.4現(xiàn)有方法的不足0
5.4基于加權(quán)二部圖的指標(biāo)約簡(jiǎn)0
5.4.1廣義ODE系統(tǒng)0
5.4.2加權(quán)二部圖及其特性0
5.4.3基于加權(quán)二部圖的指標(biāo)約簡(jiǎn)0
5.4.4指標(biāo)約簡(jiǎn)實(shí)例
5.4.5基于二叉樹的符號(hào)微分
5.4.6啞導(dǎo)的選取
5.4.7與現(xiàn)有指標(biāo)約簡(jiǎn)方法的比較
5.5復(fù)雜DAE系統(tǒng)的指標(biāo)分析
5.6Modelica模型的相容初始化
5.7小結(jié)
第6章基于Modelica的多體系統(tǒng)建模方法
6.1概述
6.2基于廣義基爾霍夫定律的多體動(dòng)力學(xué)
6.2.1多體動(dòng)力學(xué)基本概念
6.2.2位置、姿態(tài)與坐標(biāo)變換
6.2.3空間自由剛體牛頓歐拉運(yùn)動(dòng)方程
6.2.4基于廣義基爾霍夫定律的多體動(dòng)力學(xué)
6.3Modelica標(biāo)準(zhǔn)多體庫(kù)
6.3.1標(biāo)準(zhǔn)多體庫(kù)概述
6.3.2端口標(biāo)架與姿態(tài)表示
6.3.3多體庫(kù)結(jié)構(gòu)與主要元素
6.4相容性冗余約束與超定連接機(jī)制
6.4.1多體系統(tǒng)冗余約束
6.4.2虛擬連接圖
6.4.3基于虛擬連接圖的冗余約束分析
6.5多體系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的閉環(huán)結(jié)構(gòu)
6.5.1閉環(huán)結(jié)構(gòu)中自由度重復(fù)限制冗余約束
6.5.2閉環(huán)結(jié)構(gòu)中非線性代數(shù)方程的處理
6.6Modelica多體系統(tǒng)模型編譯與求解
6.6.1基于標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的多體建模
6.6.2多體系統(tǒng)模型語(yǔ)義分析與編譯
6.6.3多體系統(tǒng)模型求解
6.7小結(jié)
第7章信息物理系統(tǒng)統(tǒng)一建模與仿真
7.1概述
7.2研究對(duì)象分析
7.2.1CPS系統(tǒng)建模與仿真分析需求
7.2.2基于Modelica的CPS系統(tǒng)建模仿真可行性分析
7.2.3同步語(yǔ)言的啟發(fā)
7.3CPS系統(tǒng)統(tǒng)一建模
7.3.1Modelica核心成分
7.3.2時(shí)鐘與時(shí)鐘變量
7.3.3時(shí)鐘推演
7.3.4時(shí)鐘傳播與時(shí)鐘檢查
7.3.5時(shí)鐘與時(shí)間系統(tǒng)的語(yǔ)義融合
7.3.6統(tǒng)一建模示例
7.4面向CPS的系統(tǒng)仿真規(guī)劃擴(kuò)展的數(shù)據(jù)流同步原則
7.4.1擴(kuò)展的數(shù)據(jù)流同步原則
7.4.2CPS方程系統(tǒng)規(guī)劃分解
7.4.3CPS方程系統(tǒng)二次規(guī)劃分解
7.5面向CPS的系統(tǒng)統(tǒng)一仿真求解
7.5.1事件與狀態(tài)方程
7.5.2CPS模型的數(shù)學(xué)本質(zhì)
7.5.3面向CPS的統(tǒng)一求解策略
7.6小結(jié)
附錄AModelica系統(tǒng)仿真平臺(tái)
MWORKS.Sysplorer
A.1MWORKS.Sysplorer簡(jiǎn)介
A.2MWORKS.Sysplorer基礎(chǔ)功能
A.2.1建模操作
A.2.2翻譯仿真
A.2.3結(jié)果查看
A.3MWORKS.Sysplorer工具箱
A.3.1頻率估算工具箱
A.3.2模型試驗(yàn)工具箱
A.3.3模型標(biāo)定
A.3.4模型參數(shù)優(yōu)化
附錄BModelica語(yǔ)法概述
B.1類與內(nèi)置類型
B.1.1類的基本類型
B.1.2基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型及其屬性
B.1.3數(shù)據(jù)的前綴用法
B.2數(shù)組
B.2.1數(shù)組聲明
B.2.2數(shù)組構(gòu)造
B.2.3數(shù)組連接
B.2.4數(shù)組索引與切片
B.2.5數(shù)組運(yùn)算
B.3模型行為描述
B.3.1方程
B.3.2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(kuò)展連接器
B.4.4隱式連接器
B.5函數(shù)
B.5.1函數(shù)聲明
B.5.2函數(shù)調(diào)用
B.5.3內(nèi)置函數(shù)
B.5.4記錄構(gòu)造函數(shù)
B.5.5函數(shù)微分注解聲明
B.5.6外部函數(shù)調(diào)用
B.6注解
B.6.1參數(shù)框設(shè)計(jì)
B.6.2圖標(biāo)設(shè)計(jì)
B.6.3幫助文檔設(shè)計(jì)
B.6.4動(dòng)態(tài)顯示設(shè)計(jì)
B.6.5文本其他注解
B.7事件
B.7.1事件概念
B.7.2事件觸發(fā)語(yǔ)句及函數(shù)
B.7.3事件相關(guān)函數(shù)
B.7.4事件處理函數(shù)
B.8模型重用
B.8.1繼承重用
B.8.2實(shí)例化重用
B.8.3重聲明重用
附錄CModelica工程應(yīng)用
C.1機(jī)械系統(tǒng)建模仿真應(yīng)用
C.2熱力系統(tǒng)建模仿真應(yīng)用
C.3通信系統(tǒng)建模仿真應(yīng)用
C.4控制系統(tǒng)建模仿真應(yīng)用
C.5電氣系統(tǒng)建模仿真應(yīng)用
C.6流體系統(tǒng)建模仿真應(yīng)用
C.7車輛系統(tǒng)仿真應(yīng)用
C.7.1車輛電池模型庫(kù)
C.7.2車輛發(fā)動(dòng)機(jī)模型庫(kù)
C.7.3車輛電子模型庫(kù)
C.7.4車輛熱管理系統(tǒng)模型庫(kù)
C.7.5車輛動(dòng)力性經(jīng)濟(jì)性模型庫(kù)
C.7.6車輛動(dòng)力學(xué)模型庫(kù)
C.8半物理仿真應(yīng)用
參考文獻(xiàn)