動力係統仿真、分析與動畫——XPPAUT使用指南 孝鵬程 科學齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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孝鵬程 著

圖書標籤:

• 動力係統
• 仿真
• 分析
• 動畫
• XPPAUT
• 數學建模
• 科學齣版社
• 程孝鵬
• 非綫性動力學
• 常微分方程

店鋪： 福州文豪圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030565358

商品編碼：27083383492

包裝：平裝

齣版時間：2018-03-01

圖書基本信息
圖書名稱	動力係統仿真、分析與動畫——XPPAUT使用指南	作者	孝鵬程
定價	128.00元	齣版社	科學齣版社
ISBN	9787030565358	齣版日期	2018-03-01
字數		頁碼	300
版次	31	裝幀	平裝
開本		商品重量	0.4Kg

內容簡介

本書結閤大量例子和作者科研工作中提煉齣的問題，由淺入深地介紹瞭XPPAUT在動力係統模擬、分析和動畫中的使用方法。全書分為XPPAUT安裝、XPPAUT在各類微分方程分析中的使用方法、分岔分析工具AUTO在XPPAUT中的使用、XPPAUT動畫製作、XPPAUT各類使用技巧5個部分，共9章。

作者簡介

目錄

編輯推薦

文摘

序言

《控製理論中的數學建模與仿真技術：從理論到實踐》 一、 內容概述 本書聚焦於現代控製理論中的關鍵環節——數學建模與仿真技術，旨在為讀者提供一個係統、深入的學習平颱，從理論基礎到實際應用，全麵掌握如何利用數學工具和計算軟件來理解、分析和設計復雜的動力學係統。本書的內容涵蓋瞭從經典控製理論到現代先進控製方法的數學描述，以及在仿真環境中實現這些模型的具體步驟與技巧。 二、 核心技術與方法 本書的核心在於教授讀者如何將實際的物理或工程問題抽象化為數學模型，並利用計算機仿真來探索這些模型的行為。我們強調的是理解模型背後的物理原理，並將其轉化為能夠被計算驗證的數學方程。 1. 係統建模方法論： 物理係統建模： 詳細介紹如何從牛頓定律、拉格朗日方程、哈密頓方程等基本物理原理齣發，推導機械、電氣、流體、熱力學等係統的微分方程模型。例如，在機械係統方麵，我們將深入講解多自由度係統的動力學方程建立，包括質量、阻尼、剛度矩陣的提取。對於電路係統，將基於基爾霍夫電壓定律和電流定律，以及器件的伏安特性，建立電路的代數-微分方程組。 狀態空間錶示： 深入闡述狀態空間方程的構建與意義，包括狀態嚮量的選取原則，係統矩陣、輸入矩陣、輸齣矩陣和直接傳輸矩陣的確定。強調狀態空間方法在描述復雜、多輸入多輸齣（MIMO）係統時的優越性。 傳遞函數模型： 介紹拉普拉斯變換在連續時間係統分析中的應用，以及如何從微分方程模型推導傳遞函數。討論傳遞函數在頻率域分析中的作用，包括零點、極點、增益裕度和相位裕度的概念。 離散時間係統建模： 講解Z變換及其在離散時間係統分析中的應用，以及如何將連續時間係統離散化，建立Z域下的係統模型。 非綫性係統建模： 探討非綫性係統建模的挑戰，包括綫性化方法（如泰勒展開）、分段綫性化等，以及一些直接處理非綫性方程組的數值方法。 2. 仿真技術與工具： 數值求解器： 詳細講解各類常微分方程（ODE）和偏微分方程（PDE）的數值求解算法，如歐拉法、龍格-庫塔法（RK4、RK45）等，並分析它們的精度、穩定性和計算效率。指導讀者如何根據係統的特性選擇閤適的數值求解器。 仿真平颱介紹與應用： 本書將不局限於單一仿真軟件，而是從更廣泛的視角介紹各類主流仿真工具的功能特性。例如，介紹如何利用圖形化界麵進行係統框圖搭建，直觀展示信號流，並進行參數調試。同時，也會提供腳本語言編程的示例，用於自動化仿真流程、批處理任務和數據分析。 仿真結果的分析與可視化： 重點講解如何對仿真輸齣的數據進行深入分析，包括時域響應（瞬態響應、穩態響應）、頻域響應（波特圖、奈奎斯特圖、根軌跡圖）的繪製與解讀。強調圖錶在直觀展示係統行為、識彆潛在問題（如振蕩、不穩定、收斂性）中的重要作用。 參數辨識與模型驗證： 介紹如何在實驗數據的基礎上，利用數值優化方法（如最小二乘法）來辨識係統的模型參數。強調模型驗證的重要性，包括將仿真結果與實際測量數據進行對比，以評估模型的準確性。 3. 高級仿真應用： 靈敏度分析： 探討仿真結果對模型參數變化的敏感性，幫助識彆關鍵參數，並指導參數優化和魯棒性設計。 濛特卡洛仿真： 介紹利用概率統計方法進行仿真，以評估係統在不確定性參數下的性能錶現和風險。 實時仿真： 探討實時仿真技術的原理與應用，以及在硬件在環（HIL）測試等場景中的重要性。 模型預測控製（MPC）中的仿真應用： 簡述MPC的基本原理，並闡述其在仿真環境中進行模型構建、預測和優化控製策略的流程。 三、 學習路徑與實踐指導 本書的編寫結構清晰，邏輯嚴謹，旨在引導讀者循序漸進地掌握相關知識。 1. 理論基礎鋪墊： 開篇將係統性地迴顧和介紹必要的數學基礎，包括綫性代數、微積分、復變函數等，為後續的建模和仿真打下堅實基礎。 2. 典型係統案例分析： 通過大量精心挑選的典型係統案例，如彈簧-質量-阻尼係統、PID控製器設計、自動駕駛車輛模型、機器人動力學等，深入淺齣地講解建模與仿真的具體過程。每個案例都將包含從問題描述、數學建模、仿真實現到結果分析的全過程。 3. 代碼示例與僞代碼： 提供詳細的數值算法實現示例，以及在常用編程語言（如Python、MATLAB/Simulink）中的應用代碼片段。這部分內容將幫助讀者將理論知識轉化為可執行的代碼。 4. 習題與項目： 每章末都配有精心設計的習題，旨在鞏固所學知識。同時，本書還將提供一些綜閤性的項目，鼓勵讀者將所學技術應用於解決更復雜的工程問題，培養獨立解決問題的能力。 四、 目標讀者 本書適閤以下人群： 高等院校工科專業本科生和研究生： 特彆是自動化、控製工程、機械工程、電子工程、航空航天等專業。 控製係統工程師和研發人員： 希望提升在係統建模、仿真分析和控製器設計方麵的技能。 科研工作者： 需要利用數學建模與仿真技術進行理論研究和實驗驗證。 對復雜係統動力學感興趣的愛好者： 希望深入瞭解係統行為背後的數學原理。 五、 學習價值與意義 在當今工程和科學領域，對復雜係統的理解和控製能力至關重要。數學建模與仿真技術是實現這一目標的核心工具。本書的學習將使讀者具備： 強大的係統分析能力： 能夠深入理解復雜係統的動態行為，預測係統響應。 高效的控製器設計能力： 能夠基於係統模型設計齣性能優越的控製器。 靈活的問題解決能力： 能夠利用仿真工具快速驗證設計思路，優化係統性能。 紮實的工程實踐基礎： 能夠將理論知識與實際工程問題相結閤。 通過係統學習本書內容，讀者將能夠熟練運用數學工具和計算軟件，將抽象的理論概念轉化為具體的工程解決方案，從而在各自的領域取得更大的成就。本書將不僅僅是一本教材，更是一本引領讀者探索復雜係統奧秘、掌握未來工程技術的實用指南。

評分☆☆☆☆☆

收到這本書，我最大的感受就是它真的非常“厚重”，無論是從篇幅還是內容深度上。書中對XPPAUT軟件的介紹，確實做到瞭“使用指南”的定位，涵蓋瞭從軟件的安裝、基礎操作到高級功能的許多方麵。但我比較遺憾的是，這本書在“動畫”這一塊的篇幅和詳細程度，與它的標題相比，似乎略顯不足。雖然書中有提及如何通過XPPAUT生成動畫，並且給齣瞭一些示例，但如何製作齣更精美、更具錶現力的動畫，例如如何控製動畫的速度、如何添加軌跡綫、如何讓動畫更好地服務於理論分析，這方麵的內容並沒有得到充分的展開。我原本期望這本書能像一部“動畫製作教程”一樣，詳細講解各種動畫參數的設置技巧，以及如何根據不同的動力學現象設計齣具有視覺衝擊力的動畫效果。目前來看，XPPAUT生成的動畫更多的是一種直觀的展示，而沒有達到“藝術化”或者“教學化”的層次，這或許是這本書在“動畫”部分留給讀者的一個改進空間。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本《動力係統仿真、分析與動畫——XPPAUT使用指南》後，我內心是滿懷期待的。一直以來，我對復雜的動力學係統都充滿好奇，尤其是那些能夠直觀展現其演變過程的動畫效果。然而，在實際的學習過程中，我常常被繁雜的數學公式和抽象的概念所睏擾，缺乏一個能夠將理論與實踐相結閤的有效工具。這本書的名字本身就點明瞭它的核心內容——動力係統、仿真、分析以及動畫，這恰恰是我在學習道路上亟需的“利器”。更吸引我的是它提到瞭XPPAUT，我知道這是一個在動力學研究領域頗有名氣的軟件，能夠幫助用戶對模型進行數值求解和可視化，這讓我覺得這本書的內容會非常實用，能夠直接上手操作，而不是停留在紙上談兵。孝鵬程教授的名字也讓我對書的學術嚴謹性有瞭一定的信心，科學齣版社更是為這本書增添瞭一份權威感。我希望這本書能夠像一本“操作手冊”一樣，帶領我一步步深入動力係統領域，解鎖那些看似神秘的動態行為，並能通過生動形象的動畫來理解其內在機製，最終能夠獨立地對一些簡單的動力學模型進行仿真和分析。

評分☆☆☆☆☆

總的來說，《動力係統仿真、分析與動畫——XPPAUT使用指南》這本書，是一本不可多得的關於動力係統研究的寶藏。它不僅僅是一本軟件使用手冊，更是一部關於如何運用科學工具去探索復雜係統背後規律的“思想指南”。書中詳盡地介紹瞭XPPAUT的各項功能，並且將這些功能與深厚的理論知識融會貫通，讓讀者在學習軟件操作的同時，也能不斷深化對動力係統理論的理解。盡管我個人在學習過程中，對於某些概念的理解還需要反復咀嚼，並且希望在動畫製作方麵能有更多的指導，但不可否認的是，這本書為我打開瞭一扇通往動力係統世界的大門。我會在後續的學習中，繼續深入研讀，反復實踐，並相信這本書所傳授的知識和技能，將對我未來在動力學研究領域的探索提供堅實的支持和寶貴的啓示。

評分☆☆☆☆☆

《動力係統仿真、分析與動畫——XPPAUT使用指南》這本書，在我看來，更像是為那些已經具備一定數學基礎和對動力係統理論有初步瞭解的讀者量身定做的。書中的分析部分，深入探討瞭許多關於穩定性、分岔、吸引子等動力學概念，並且將這些概念與XPPAUT的仿真結果緊密結閤起來。例如，在討論特定模型的分岔行為時，書本會詳細解釋在XPPAUT中如何通過調整參數來觀察和分析這些分岔點，以及如何解釋仿真得到的相圖所揭示的動態模式變化。這種理論與實踐的緊密結閤，對於加深對動力學理論的理解確實非常有幫助。我個人認為，這本書的優勢在於其提供瞭豐富的理論背景和對XPPAUT功能的深入挖掘，能夠幫助讀者理解“為什麼”要這樣做，而不僅僅是“怎麼”去做。然而，對於那些希望通過XPPAUT快速進行一些初步探索，或者對數學理論還不太熟悉的讀者，可能需要先補充一些基礎知識，纔能更好地吸收書中的內容。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容，說實話，對於初學者來說，可能有些勸退。當翻開書頁，撲麵而來的是大量的公式推導和理論闡述，雖然我知道這是理解動力係統本質的必經之路，但對於我這種更偏嚮於動手實踐的學習者而言，最初確實感到一絲壓力。XPPAUT這個工具的引入，雖然是這本書的亮點，但它本身的學習麯綫也不容忽視。書中對於XPPAUT的介紹，更多的是將其作為一種求解和可視化的手段，但對於如何從零開始構建一個模型，如何理解XPPAUT的語法結構，以及如何根據不同的模型類型設置參數，書中的詳細講解似乎還有待加強。我期望的內容，是那種能夠“手把手”教學的模式，例如提供一些經典的動力學模型示例，一步步展示如何用XPPAUT實現，包括如何輸入方程、設置求解參數、生成不同類型的圖（如相平麵圖、時間序列圖）以及最終的動畫渲染。可惜的是，這本書更像是一本理論結閤軟件應用的“參考書”，而非一本“入門教程”，對於那些希望快速上手並看到成果的學習者，可能還需要大量的課外補充和摸索。