智能结构动力学与控制

序

前言

第0章 绪论

参考文献

第1章 智能结构动力学基础

1.1 结构动力学基本理论

1.1.1 哈密顿原理

1.1.2 拉格朗日运动方程——广义坐标系下的哈密顿原理

1.1.3 多自由度线性系统振动的固有频率及振型

1.2 结构动力学问题的分析与计算方法

1.2.1 弹性结构动力学问题分析的有限元方法

1.2.2 模态分析法求解动力学方程

1.3 阻尼模型

1.3.1 黏滞阻尼及等效黏滞阻尼

1.3.2 结构阻尼

1.3.3 结构分析中的阻尼模型

参考文献

第2章 智能结构控制理论基础

2.1 智能结构的迟滞非线性特性

2.1.1 迟滞非线性系统特性

2.1.2 智能结构迟滞非线性

2.2 迟滞非线性系统建模基础

2.2.1 迟滞非线性系统基于物理建模基础

2.2.2 迟滞非线性系统基于算子建模基础

2.2.3 迟滞非线性系统基于计算智能建模基础

2.3 迟滞非线性系统控制基础

2.3.1 迟滞非线性系统逆补偿原理

2.3.2 迟滞非线性系统复合控制原理

2.3.3 迟滞非线性系统反馈控制原理

参考文献

第3章 智能结构中的压电作动器及机-电耦合动力学原理

3.1 压电材料概述

3.1.1 压电效应及其应用

3.1.2 压电材料的线弹性本构关系

3.1.3 压电材料的重要参数

3.2 机电耦合系统动力学原理

3.2.1 电路系统的能量泛函

3.2.2 机电耦合系统的能量泛函及哈密顿变分原理的数学表达式

3.2.3 机电耦合系统的动力学方程

3.3 压电叠堆作动器及其机电耦合动力学

3.3.1 压电叠堆作动器概述

3.3.2 压电叠堆作动器耦合动力学特性

参考文献

第4章 智能结构中的磁致伸缩作动器及电-磁-力耦合动力学

4.1 超磁致伸缩材料概述

4.2 超磁致伸缩材料的非线性本构关系

4.2.1 磁化本构关系

4.2.2 磁致伸缩本构关系

4.2.3 应力-应变本构关系

4.3 磁致伸缩作动器的基本原理及输出特性

4.3.1 磁致伸缩作动器的基本原理

4.3.2 磁致伸缩作动器的输出特性

4.4 磁致伸缩作动器电-磁-力耦合动力学

4.4.1 磁致伸缩作动器的电-磁-力耦合动力学方程

4.4.2 磁致伸缩作动器动态位移输出（迟滞响应）的理论解

4.5 磁致伸缩作动器的共振频率

4.5.1 无电流输入（作动器不工作）时的共振频率

4.5.2 有电流输入（作动器工作）时的共振频率

4.5.3 小结

参考文献

第5章 智能结构中的柔性元件

5.1 高精度转动连接结构

5.1.1 高精度转动连接的结构形式及原理

5.1.2 复合型万向柔性铰的设计原理及方法

5.2 空间对称圆锥曲线切口式柔性转动连接

5.2.1 空间对称圆锥曲线切口式柔性铰的转动刚度

5.2.2 空间对称圆锥曲线切口柔性铰的万向特性

5.2.3 空间对称圆锥曲线切口柔性铰的轴向刚度、强度与精度

5.2.4 空间对称圆锥曲线切口式柔性铰的设计方法

5.2.5 空间对称圆锥曲线切口式柔性铰的设计实例

5.3 柔性微位移放大机构

5.3.1 柔性微位移放大机构原理

5.3.2 几种典型的微位移放大机构

5.3.3 柔性微位移放大机构的设计要点及其在工程中的应用

参考文献

第6章 几类基于超磁致伸缩材料的智能结构动力学分析与设计

6.1 智能光轴稳定系统

6.2 智能高精度Stewart定位平台

6.2.1 智能高精度Stewart定位平台的原理与设计

6.2.2 智能高精度Stewart定位平台的动力学分析

6.2.3 智能高精度Stewart定位平台的实验分析

6.3 大载荷高精度智能隔振平台

6.3.1 大载荷高精度智能隔振平台的原理与设计

6.3.2 大载荷高精度智能隔振平台的动力学分析

6.3.3 大载荷高精度智能隔振平台的实验分析

6.4 大载荷模块式智能隔振平台

6.4.1 大载荷模块式智能隔振平台的原理与设计

6.4.2 大载荷模块式智能隔振平台的动力学分析

6.4.3 大载荷模块式智能隔振单元的实验分析

参考文献

第7章 智能结构迟滞非线性系统建模

7.1 迟滞系统物理建模理论

7.1.1 Jiles-Atherton模型

7.1.2 归一化模型

7.2 迟滞系统唯象建模理论

7.2.1 Preisach模型

7.2.2 改进的PI模型

7.2.3 Bouc-Wen迟滞非线性建模

7.3 迟滞系统智能建模方法

7.3.1 模糊树建模方法

7.3.2 支持向量机建模方法

7.3.3 神经元网络建模方法

7.4 率相关与应力相关迟滞非线性系统建模

7.4.1 率相关Preisach算子建模

7.4.2 应力相关PI迟滞模型

7.4.3 率相关支持向量机建模

参考文献

第8章 智能结构跟踪控制

8.1 智能结构前馈控制

8.1.1 智能结构前馈控制原理

8.1.2 基于Preisach模型的前馈控制

8.1.3 基于PI模型的逆补偿控制器

8.1.4 基于模糊树模型的前馈控制

8.1.5 基于支持向量机模型的前馈控制

8.2 智能结构复合控制

8.2.1 前馈+PID控制

8.2.2 具有自适应逆补偿的模型参考控制

8.2.3 内模控制

8.2.4 鲁棒控制

8.3 智能结构反馈控制

8.3.1 鲁棒自适应控制

8.3.2 反步控制

8.3.3 滑模变结构控制

8.4 智能结构实时跟踪控制系统设计

8.4.1 智能结构实时跟踪控制系统的组成

8.4.2 DSP控制卡硬件设计

8.4.3 DSP控制卡逻辑控制时序设计

8.4.4 DSP控制卡技术参数

参考文献

第9章 智能结构振动主动控制

9.1 智能结构前馈振动主动控制

9.1.1 改进的自适应滤波算法

9.1.2 简化超稳定自适应回归滤波算法

9.1.3 滑动自适应滤波算法

9.2 智能结构积分力反馈振动主动控制

9.2.1 sky-hook阻尼

9.2.2 积分力反馈振动主动控制

9.2.3 单自由度力反馈振动主动控制实验

9.3 智能结构实时振动主动控制系统设计

9.3.1 智能结构实时振动主动控制系统的组成

9.3.2 DSP控制卡的设计

9.3.3 智能结构控制系统的外围执行电路设计

参考文献

第10章 智能结构控制的几种应用

10.1 智能光轴稳定系统的高精度控制

10.1.1 智能光轴稳定系统控制原理

10.1.2 智能光轴稳定系统基于PMAC卡的控制器设计

10.1.3 智能光轴稳定系统控制实验

10.2 大载荷、高精度智能模块化隔振平台控制

10.2.1 模块化隔振单元主动振动控制系统的组成

10.2.2 模块化隔振单元实时振动主动控制实验

10.2.3 模块拼装式整体隔振平台主动振动控制仿真

10.3 超磁致伸缩Stewart平台高精度振动主动控制

10.3.1 超磁致伸缩Stewart平台集成化振动主动控制系统组成

10.3.2 超磁致伸缩Stewart平台基于DSP控制卡的控制器设计

10.3.3 超磁致伸缩Stewart平台实时振动主动控制实验

10.4 压电Stewart平台高精度振动主动控制

10.4.1 压电Stewart平台振动主动控制系统原理

10.4.2 压电Stewart平台积分力反馈振动主动控制器设计

10.4.3 压电Stewart平台实时振动主动控制实验

参考文献

《智能结构动力学与控制》论述了智能结构的动力学分析、建模、控制及其设计。书中论述的内容处于自动控制、结构力学等学科的前沿交叉领域，除了参考当前国内外已有的论著外，还融入了作者多年的教学和研究成果。书中着重于计算机仿真与实验相结合以及理论分析与应用实例相结合。
　　与当前国内外已有相关论著相比，《智能结构动力学与控制》是一部机械力学和自动控制学科深度交叉、系统反映最新成果的参考书，可供对智能结构动力学分析、建模、控制、设计及其应用，迟滞非线性控制系统建模与控制、机电系统动力学分析和设计感兴趣的高校学生、教师、科研人员参考。