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第1章 液压系统常见的仿真方法1

1.1 动态系统的计算机仿真1

1.1.1 系统与系统模型1

1.1.2 仿真与计算机仿真1

1.2 计算机仿真的三要素和三项基本活动2

1.3 常见的仿真方法2

1.3.1 传递函数分析法3

1.3.2 功率键合图法3

1.3.3 节点容腔法3

1.4 系统按数学模型分类4

1.4.1 线性系统4

1.4.2 非线性系统4

1.5 控制系统的线性化数学模型5

课后题7

第2章 液压流体力学基础8

2.1 液体的主要物理性质8

2.1.1 密度和重度8

2.1.2 可压缩性8

2.1.3 黏性9

2.2 液体静力学9

2.2.1 液体静压力及其度量9

2.2.2 帕斯卡原理10

2.3 液体动力学10

2.3.1 连续性方程10

2.3.2 伯努利方程（能量方程）10

2.3.3 动量方程10

2.4 阻力计算11

2.4.1 管道中流体流动的两种状态11

2.4.2 圆管层流11

2.4.3 圆管紊流12

2.5 孔口出流及缝隙流动12

2.5.1 孔口出流12

2.5.2 缝隙流动12

课后题14

第3章 MATLAB简介15

3.1 MATLAB操作环境16

3.1.1 启动和退出16

3.1.2 菜单栏及其功能18

3.1.3 命令窗口18

3.1.4 工作空间18

3.1.5 历史命令窗口18

3.1.6 编辑调试器18

3.1.7 图形窗口（Figure Window）19

3.1.8 MATLAB的帮助20

3.1.9 MATLAB搜索路径21

3.2 MATLAB数值计算22

3.2.1 MATLAB数据类型22

3.2.2 MATLAB变量的初始化23

3.2.3 多维数组25

3.2.4 标量运算和数组运算26

3.3 MATLAB符号运算27

3.3.1 符号运算基础27

3.3.2 复数和复变函数运算29

3.4 MATLAB常用绘图命令30

3.4.1 基本的绘图命令30

3.4.2 图形窗口处理命令30

3.4.3 坐标轴相关命令30

3.4.4 文字标示命令31

3.4.5 在图形上添加或删除栅格命令31

3.4.6 图形保持或覆盖命令31

3.5 MATLAB程序设计32

3.5.1 MATLAB编程步骤32

3.5.2 伪代码的应用33

3.5.3 关系运算符和逻辑运算符34

3.5.4 MATLAB程序流程控制36

3.5.5 自定义函数44

课后题47

第4章 古典控制理论基础48

4.1 复数与复变函数48

4.1.1 复数的定义48

4.1.2 复数的表示方法48

4.1.3 复数的四则运算49

4.1.4 复变函数49

4.2 拉普拉斯变换及拉普拉斯反变换50

4.2.1 拉普拉斯变换的定义50

4.2.2 典型时间函数的拉氏变换50

4.2.3 拉氏变换的性质52

4.2.4 拉普拉斯反变换53

4.2.5 MATLAB中的拉氏变换54

4.3 动态过程的传递函数描述55

4.4 系统模型的连接57

4.4.1 模型串联57

4.4.2 模型并联57

4.4.3 反馈连接57

4.5 MATLAB/Simulink在时域分析中的应用57

4.5.1 时域分析中MATLAB函数的应用58

4.5.2 时域响应性能指标求取60

4.6 系统误差分析与计算63

4.6.1 系统的误差与偏差64

4.6.2 系统的稳态误差与稳态偏差64

4.6.3 误差的一般计算65

4.7 控制系统的频率特性66

4.7.1 频率响应66

4.7.2 频率特性的求法67

4.7.3 频率特性的伯德图67

4.8 利用MATLAB绘制控制系统的伯德图68

4.9 Routh判据71

4.10 频率法的稳定性分析72

4.10.1 稳定判据72

4.10.2 稳定裕度72

4.10.3 相位裕度72

4.10.4 幅值裕度72

课后题74

第5章 常用的数值计算方法及MATLAB数值计算函数76

5.1 非线性方程（组）的数值解法76

5.2 微分方程的数值计算77

5.3 常微分方程（组）的解析解法77

5.3.1 用MATLAB求常微分方程（组）的通解77

5.3.2 用MATLAB求常微分方程（组）的特解78

5.4 常微分方程（组）的数值求解79

5.4.1 数值解决基本原理79

5.4.2 解微分方程（组）的欧拉法81

5.4.3 四阶定步长龙格-库塔算法81

5.4.4 常微分方程（组）的刚性和非刚性82

5.4.5 解常微分方程（组）初值问题的MATLAB库函数82

5.5 高阶常微分方程（组）的数值解法85

5.6 微分代数方程求解86

课后题88

第6章 Simulink仿真基础89

6.1 Simulink简介89

6.1.1 简介89

6.1.2 功能89

6.1.3 特点89

6.1.4 启动90

6.1.5 Simulink建模仿真90

6.1.6 Simulink建模仿真的基本过程90

6.2 Simulink的建模方法91

6.2.1 打开模型91

6.2.2 模块操作91

6.2.3 模块的连线操作91

6.2.4 Simulink模型的基本结构92

6.3 Simulink运行仿真92

6.4 Simulink模块库93

6.4.1 模块库简介93

6.4.2 常用模块组93

6.4.3 连续模块组94

6.4.4 离散模块组94

6.4.5 非连续模块组94

6.4.6 逻辑运算模块组94

6.4.7 函数与表格模块组94

6.4.8 数学运算模块组94

6.4.9 端口与子系统模块94

6.4.10 信号通道模块组94

6.4.11 信号接受模块组94

6.4.12 信号源模块组95

6.4.13 用户自定义模块组95

6.5 子系统及其封装技术95

6.5.1 创建Simulink子系统的两种方法95

6.5.2 Simulink子系统的两种作用95

6.5.3 例子95

6.6 Simulink模型仿真97

6.6.1 仿真的基本过程97

6.6.2 对单自由度系统进行仿真97

6.7 仿真过程中代数环的消除方法100

6.7.1 代数环产生的原因101

6.7.2 产生代数环的条件102

6.7.3 代数环的消除103

课后题104

第7章 液压PLC技术基础105

7.1 定义105

7.2 适用领域105

7.3 组成105

7.3.1 硬件106

7.3.2 软件108

7.4 S7-200的寻址与基本指令109

7.4.1 S7-200的寻址109

7.4.2 各数据存储区寻址110

7.4.3 基本指令112

7.4.4 定时器113

7.4.5 计数器115

7.5 用MATLAB仿真PLC117

7.5.1 仿真方法概述117

7.5.2 数学指令的转换123

7.5.3 计数器和定时器指令的转换124

7.6 应用实例一125

7.7 应用实例二127

7.7.1 水箱的物理建模128

7.7.2 PLC的物理建模131

课后题136

第8章 常用液压元件及系统的建模方法137

8.1 节点容腔法建模举例137

8.1.1 孔口流量公式的仿真方法137

8.1.2 液压缸节点容腔法建模144

8.2 常用液压元件建模145

8.2.1 液压泵的建模146

8.2.2 节点容腔的仿真模型147

8.2.3 液压缸的仿真模型147

8.2.4 管道方块图与传递函数148

8.2.5 限压式变量泵的动态特性151

8.2.6 液压缸的动态特性仿真153

8.2.7 液压泵-蓄能器组合的动态特性156

8.2.8 带管道的溢流阀的动态特性159

8.3 常用液压回路的建模161

8.3.1 液压节流调速回路的线性化仿真162

8.3.2 液压节流调速回路非线性化仿真165

8.3.3 动态系统的方块图与传递函数169

8.4 液压仿真的例子173

8.4.1 基本原理174

8.4.2 传递函数法174

8.4.3 微分方程的数值解法175

8.4.4 用Simulink方法176

课后题177

参考文献179