目錄
第1章 緒論 1
1.1 仿真的基本概念 1
1.1.1 仿真的定義 1
1.1.2 仿真遵循的原則 1
1.1.3 仿真的分類 2
1.1.4 實(shí)物回路仿真、半物理仿真和人在回路仿真 6
1.1.5 計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)的三要素 7
1.2 數(shù)字仿真的基本過程 8
1.3 仿真技術(shù)的發(fā)展與趨勢 10
1.3.1 仿真技術(shù)的發(fā)展 10
1.3.2 國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀 11
1.3.3 仿真技術(shù)的發(fā)展趨勢 13
1.4 仿真技術(shù)的應(yīng)用 13
習(xí)題 15
第2章 數(shù)值積分法仿真連續(xù)系統(tǒng) 17
2.1 系統(tǒng)和模型 17
2.1.1 系統(tǒng) 17
2.1.2 系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 18
2.1.3 數(shù)學(xué)模型的分類 18
2.2 連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型與仿真模型 20
2.2.1 微分方程與狀態(tài)方程 20
2.2.2 面向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的仿真模型 25
2.3 連續(xù)系統(tǒng)數(shù)值積分法的基本概念 31
2.4 龍格-庫塔法 32
2.5 亞當(dāng)姆斯法 36
2.6 數(shù)值積分法中的若干問題 38
2.6.1 計(jì)算收斂性與穩(wěn)定性 38
2.6.2 計(jì)算精度 40
2.6.3 積分方法、步長、階數(shù)的選擇 41
2.6.4 Stiff方程 44
2.7 數(shù)字仿真程序 47
2.7.1 面向傳遞函數(shù)的仿真程序 47
2.7.2 面向狀態(tài)方程的仿真程序 50
2.8 循序漸進(jìn)仿真航空動(dòng)力控制系統(tǒng) 51
2.8.1 電液伺服閥 51
2.8.2 燃油計(jì)量裝置 59
2.8.3 帶剛性反饋的滑閥式液壓放大器 67
習(xí)題 71
第3章 連續(xù)系統(tǒng)的離散化仿真 72
3.1 替換法 72
3.1.1 簡單替換法 73
3.1.2 雙線性變換法 74
3.2 根匹配法 79
3.2.1 根匹配法的步驟 79
3.2.2 根匹配法的穩(wěn)定性和精度 83
3.3 離散相似法 85
3.3.1 離散相似法的含義和特點(diǎn) 85
3.3.2 連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)方程離散化 86
3.3.3 典型環(huán)節(jié)的離散系數(shù)及差分方程 87
3.3.4 典型非線性環(huán)節(jié)仿真 93
3.3.5 純滯后環(huán)節(jié)仿真 96
3.4 增廣矩陣法 98
3.4.1 增廣矩陣法的基本思想 98
3.4.2 不同輸入信號下的增廣狀態(tài)方程 99
3.5 數(shù)字仿真程序設(shè)計(jì) 103
3.5.1 線性系統(tǒng)的離散相似法仿真程序設(shè)計(jì) 104
3.5.2 非線性系統(tǒng)離散相似法仿真程序設(shè)計(jì) 105
3.6 用z變換法建立系統(tǒng)的差分方程 107
3.7 離散模型的精度和穩(wěn)定性 114
3.7.1 采樣周期的影響 114
3.7.2 保持器的影響 116
3.8 采用補(bǔ)償器提高仿真模型的穩(wěn)定性和精度 119
3.9 循序漸進(jìn)仿真航空動(dòng)力控制系統(tǒng) 122
3.9.1 離散相似法仿真電液伺服閥-作動(dòng)筒小閉環(huán)控制回路 122
3.9.2 帶柔性反饋的滑閥式液壓放大器 126
習(xí)題 131
第4章 采樣控制系統(tǒng)的數(shù)字仿真與設(shè)計(jì) 132
4.1 采樣控制系統(tǒng) 133
4.1.1 采樣控制系統(tǒng)的工作特點(diǎn) 133
4.1.2 采樣周期與計(jì)算步長的關(guān)系 134
4.2 采樣控制系統(tǒng)數(shù)字仿真 136
4.2.1 只要求采樣時(shí)刻的輸出 136
4.2.2 采樣控制系統(tǒng)數(shù)字仿真應(yīng)用舉例 139
4.3 數(shù)字控制器控制規(guī)律的實(shí)現(xiàn) 143
4.3.1 PID控制規(guī)律 143
4.3.2 最少拍控制 145
4.4 含PID控制器的實(shí)時(shí)仿真 151
4.4.1 PID控制規(guī)律的程序?qū)崿F(xiàn) 151
4.4.2 Windows方式下的實(shí)時(shí)仿真程序設(shè)計(jì) 152
4.5 循序漸進(jìn)仿真航空動(dòng)力控制系統(tǒng) 156
習(xí)題 162
第5章 控制系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù) 164
5.1 控制系統(tǒng)最優(yōu)化問題概述 165
5.1.1 參數(shù)最優(yōu)化 165
5.1.2 函數(shù)最優(yōu)化 165
5.1.3 參數(shù)最優(yōu)化的解法 166
5.2 性能指標(biāo) 167
5.2.1 性能指標(biāo)的一般概念 167
5.2.2 性能指標(biāo)的分類 168
5.2.3 性能指標(biāo)的選擇原則 170
5.3 單參數(shù)尋優(yōu)技術(shù) 170
5.3.1 黃金分割法 171
5.3.2 二次插值法 173
5.4 無約束條件下多參數(shù)尋優(yōu)技術(shù) 178
5.4.1 多變量函數(shù)的極值條件和間接尋優(yōu) 178
5.4.2 最速下降法 179
5.4.3 共軛梯度法 183
5.4.4 單純形加速法 188
5.4.5 PID控制參數(shù)優(yōu)化 192
習(xí)題 194
第6章 航空發(fā)動(dòng)機(jī)建模與仿真 196
6.1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)建模 196
6.1.1 概述 196
6.1.2 定義 197
6.1.3 各部件的氣動(dòng)熱力計(jì)算 198
6.1.4 渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)部件級數(shù)學(xué)模型的建立 204
6.2 航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)數(shù)字仿真和實(shí)物在回路仿真 206
6.2.1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)FADEC控制系統(tǒng) 206
6.2.2 航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的基本轉(zhuǎn)速控制回路 208
6.2.3 航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)物在回路仿真試驗(yàn) 208
6.3 航空動(dòng)力控制系統(tǒng)半物理仿真實(shí)驗(yàn)平臺 210
6.3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)半物理仿真 210
6.3.2 發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)半物理仿真實(shí)驗(yàn)平臺 211
6.4 循序漸進(jìn)仿真航空動(dòng)力控制系統(tǒng) 215
6.4.1 開環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)模型仿真 215
6.4.2 基本航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制回路的仿真 215
6.4.3 航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)PID控制參數(shù)的優(yōu)化 216
主要參考文獻(xiàn) 217