电子装备机电耦合理论、方法及应用 9787030319517 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

段宝岩 著

图书标签:

• 电子装备
• 机电耦合
• 理论分析
• 建模仿真
• 系统集成
• 电磁兼容
• 振动控制
• 可靠性设计
• 测试技术
• 应用案例

店铺： 广影图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030319517

商品编码：29629100240

包装：精装

出版时间：2011-08-01

基本信息

书名:电子装备机电耦合理论、方法及应用

定价：68.00元

售价：49.6元,便宜18.4元,折扣72

作者:段宝岩

出版社：科学出版社

出版日期：2011-08-01

ISBN：9787030319517

字数：

页码：225

版次：1

装帧：精装

开本：16开

商品重量：0.522kg

编辑推荐

内容提要

《电子装备机电耦合理论、方法及应用》以高性能复杂电子装备研制的关键技术为主线，全面、系统地阐述了机电耦合技术的建模理论、求解策略与方法。全书共9章，包括电子装备机电耦合的理论基础与发展现状、电子装备机、电、热（结构位移场、电磁场、温度场）场耦合理论建模、机电热场耦合问题的求解策略与方法、机械结构因素对天伺馈系统性能的影响机理、机电耦合的综合测试技术与评价方法、基于机电耦合理论模型的机电耦合优化设计以及机电耦合分析与设计的软件系统及其研制，并给出了一些应用机电耦合理论与方法的典型工程案例。《电子装备机电耦合理论、方法及应用》可作为高等院校电子机械工程专业教师、研究生及高年级本科生的教材和参考书，也可供从事电子装备设计、生产、维修等工作的技术人员参考。

目录

序
前言
章 绪论
1.1 电子装备的定义与特点
1.2 电子装备的基本组成
1.2.1 电子装备的结构部分
1.2.2 电子装备的电气部分
1.3 电子装备机电耦合研究的现状与发展
1.3.1 电子装备机电耦合研究的国外现状
1.3.2 电子装备机电耦合研究的现状
1.3.3 电子装备的发展趋势
1.4 电子装备传统设计中存在的问题
1.4.1 电子装备的传统设计方法及存在问题
1.4.2 电子装备的机电耦合问题及解决方法
1.5 电子装备设计的关键科学与技术问题
1.5.1 电子装备系统设计的整体论
1.5.2 电子装备的机电耦合理论
1.5.3 电子装备的测试与评价方法
1.5.4 电子装备的环境防护与组装
1.5.5 特种电子装备
1.5.6 电子装备的机电耦合设计
参考文献

第2章 电子装备的机电热场耦合理论模型
2.1 电磁场、结构位移场、温度场、流场的场描述方程
2.1.1 电磁场
2.1.2 结构位移场
2.1.3 温度场
2.1.4 流场
2.2 各物理场之间的相互关系
2.3 多物理场耦合问题数学模型建立的思考
2.4 反射面天线机电两场耦合模型
2.4.1 主反射面变形的影响
2.4.2 馈源位置误差的影响
2.4.3 馈源指向误差的影响
2.4.4 机电两场耦合模型
2.4.5 双反射面天线
2.4.6 试验验证
2.5 平板裂缝天线机电两场耦合模型
2.5.1 辐射缝位置偏移的影响
2.5.2 辐射缝指向偏转的影响
2.5.3 缝腔变形对辐射缝电压的影响
2.5.4 机电两场耦合模型
2.5.5 试验验证
2.6 有源相控阵天线机电热三场耦合模型
2.6.1 辐射单元位置偏移的影响
2.6.2 辐射单元指向偏转的影响
2.6.3 温度对T／R组件电流幅度的影响
2.6.4 温度对T／R组件电流相位的影响
2.6.5 机电热三场耦合模型
2.7 高密度组装系统机电热三场耦合模型
2.7.1 接触缝隙的影响
2.7.2 散热孔和结构变形的影响
2.7.3 机电热三场耦合模型
2.7.4 试验验证
参考文献

第3章 机电热场耦合问题的求解策略与方法
3.1 多物理场耦合问题的求解策略
3.2 多物理场耦合问题的求解方法
3.3 多物理场网格匹配的一般方法
3.4 机电两场之间的网格转换与信息传递
3.5 机电热三场之间的网格转换与信息传递
3.5.1 变形信息的传递
3.5.2 变形网格的提取
参考文献

第4章 机械结构因素对天伺馈系统性能的影响
第5章 电子装备机电耦合的测试技术
第6章 电子装备机电耦合的评价方法
第7章 基于机电耦合理论模型的机电耦合优化设计
第8章 电子装备机电耦合分析与设计的原型软件系统
第9章 电子装备机电耦合理论与方法的应用

作者介绍

段宝岩，1955年生于河北省冀州市。1981、1984与1989年在西安电子科技大学（前身为中国人民解放军军事电信工程学院、西北电讯工程学院）先后获工学学士、硕士与博士学位。1991－1994年在英国利物浦大学做博士后研究，2000年在美国康奈尔大学访问。现为西安电子科技大学电子机械学科教授。
长期从事电子机械工程的科研与工程实践工作，致力于电子装备机电耦合技术的研究与应用：系统建立了大型微波反射面天线结构位移场与电磁场的场耦合理论模型，提出了反射面保型的系统优化设计方法；针对雷达天线伺服系统结构因素对波束指向等电性能的影响，系统提出了结构与控制集成设计方法；建立了典型电子装备结构位移场、电磁场、温度场的场耦合理论模型，得出了机械结构因素对电性能的影响机理。上述成果已成功应用于探月工程、载人航天、深空探测及主力战舰等国家重大工程申。以完成人获国家科技进步二等奖2项，省部级科技进步一等奖3项。论文被SCI、EI分别检索31、139篇，著书3部，论著他引986（SCI他引136）次。以完成人申请国家发明20项，其中授权9项。
现为我国电子学会会士、电子学会电子机械工程分会主任、教育部科技委工程技术学部委员、总装备部卫星有效载荷及应用技术专业组成员、工业和信息化部电子科技委委员及英国IETFellow等。任《电子机械工程》编委会主任，《计算力学学报》与《电子学报（英文版）》等学术刊物的编委。
曾被授予全国“五一”劳动奖章（2003）、全国师德先进个人（2004）、全国先进工作者（2005）、全国科技工作者（2010）等称号。

文摘

电子装备的机电耦合理论包括两个方面：一是场耦合理论，二是影响机理。
所谓场耦合理论，是指电子装备中存在的电磁场、结构位移场以及温度场之间的相互影响关系。如反射面天线，在自重、风等外载荷作用下，结构会发生变形，从而引起天线反射面形状的改变，终体现为天线电性能的改变，所以，就需要研究电磁场与位移场之间的两场耦合关系。又如，高密度机箱，除了有电磁场和结构位移场之外，还需考虑热的问题，也就是需要建立电磁场、位移场与温度场之间的三场耦合关系。建立场耦合关系的目的是揭示场之间的内在关系，将电性能表示为结构设计变量的函数，为机电耦合设计奠定坚实的理论基础。
而所谓影响机理，是指发现机械结构因素对电性能的影响规律。因为存在这样一类问题，即电性能难以用场的形式表示出来，如制造的不平行度、不垂直度、粗糙度等，这些量多与加工工艺路线有关，带有较大的性，一般统称为制造精度。材料特性、加强筋、凸台、凹槽等属于结构设计中需考虑的问题，一般统称为结构参数。上述制造精度和结构参数可统称为结构因素。研究结构因素对电性能的影响机理的途径有两条，一是归纳，二是演绎。归纳是基于已有的海量数据，利用支撑向量回归方法得出满足输入与输出样本的规律来。演绎的办法则是基于可以建立仿真模型的问题而采纳的方法。不管是归纳还是演绎，终给出的影响机理是经验公式、图表等形式的设计规范。
……

序言

序
前言
章 绪论
1.1 电子装备的定义与特点
1.2 电子装备的基本组成
1.2.1 电子装备的结构部分
1.2.2 电子装备的电气部分
1.3 电子装备机电耦合研究的现状与发展
1.3.1 电子装备机电耦合研究的国外现状
1.3.2 电子装备机电耦合研究的现状
1.3.3 电子装备的发展趋势
1.4 电子装备传统设计中存在的问题
1.4.1 电子装备的传统设计方法及存在问题
1.4.2 电子装备的机电耦合问题及解决方法
1.5 电子装备设计的关键科学与技术问题
1.5.1 电子装备系统设计的整体论
1.5.2 电子装备的机电耦合理论
1.5.3 电子装备的测试与评价方法
1.5.4 电子装备的环境防护与组装
1.5.5 特种电子装备
1.5.6 电子装备的机电耦合设计
参考文献

第2章 电子装备的机电热场耦合理论模型
2.1 电磁场、结构位移场、温度场、流场的场描述方程
2.1.1 电磁场
2.1.2 结构位移场
2.1.3 温度场
2.1.4 流场
2.2 各物理场之间的相互关系
2.3 多物理场耦合问题数学模型建立的思考
2.4 反射面天线机电两场耦合模型
2.4.1 主反射面变形的影响
2.4.2 馈源位置误差的影响
2.4.3 馈源指向误差的影响
2.4.4 机电两场耦合模型
2.4.5 双反射面天线
2.4.6 试验验证
2.5 平板裂缝天线机电两场耦合模型
2.5.1 辐射缝位置偏移的影响
2.5.2 辐射缝指向偏转的影响
2.5.3 缝腔变形对辐射缝电压的影响
2.5.4 机电两场耦合模型
2.5.5 试验验证
2.6 有源相控阵天线机电热三场耦合模型
2.6.1 辐射单元位置偏移的影响
2.6.2 辐射单元指向偏转的影响
2.6.3 温度对T／R组件电流幅度的影响
2.6.4 温度对T／R组件电流相位的影响
2.6.5 机电热三场耦合模型
2.7 高密度组装系统机电热三场耦合模型
2.7.1 接触缝隙的影响
2.7.2 散热孔和结构变形的影响
2.7.3 机电热三场耦合模型
2.7.4 试验验证
参考文献

第3章 机电热场耦合问题的求解策略与方法
3.1 多物理场耦合问题的求解策略
3.2 多物理场耦合问题的求解方法
3.3 多物理场网格匹配的一般方法
3.4 机电两场之间的网格转换与信息传递
3.5 机电热三场之间的网格转换与信息传递
3.5.1 变形信息的传递
3.5.2 变形网格的提取
参考文献

第4章 机械结构因素对天伺馈系统性能的影响
第5章 电子装备机电耦合的测试技术
第6章 电子装备机电耦合的评价方法
第7章 基于机电耦合理论模型的机电耦合优化设计
第8章 电子装备机电耦合分析与设计的原型软件系统
第9章 电子装备机电耦合理论与方法的应用

动态系统中的能量传递与转化：基于力学和电磁学的交叉视角 本书深入探讨了当今工程领域中日益普遍且至关重要的一个核心问题：动态系统中能量在不同物理域之间的耦合、传递与转化机制。随着微电子技术、自动化控制和新型材料科学的飞速发展，传统的机械系统、电气系统以及电磁系统已不再是孤立存在的个体，而是通过巧妙的设计和先进的控制策略，形成复杂的机电耦合体。这种耦合不仅赋予了系统前所未有的高性能，也对我们理解和设计这些系统提出了更高的要求。 本书的研究范畴聚焦于机电耦合的核心——力学与电磁学之间的相互作用。 这两种看似独立的物理学分支，在众多工程应用中却扮演着密不可分的角色。例如，电动机将电能转化为机械能，其运转过程涉及电磁力的产生、机械结构的动力学响应以及能量的损耗；传感器则将机械运动转化为电信号，其灵敏度和精度直接取决于材料的压电效应、磁致伸缩效应或电磁感应原理；而执行器则反向工作，将电信号驱动的力或位移，在机械系统中实现精确控制。这些过程的背后，都蕴含着深刻的力学与电磁学耦合规律。 在理论层面，本书将首先构建一套严谨的数学框架，用以描述和量化这种跨域的能量耦合。 这包括但不限于： 多物理场耦合方程组的建立： 我们将系统地介绍如何基于牛顿第二定律、麦克斯韦方程组以及能量守恒原理，推导出同时考虑了力学和电磁学效应的耦合偏微分方程或常微分方程组。这些方程将能够精确描述系统在不同激励下的动态行为。 拉格朗日力学和哈密顿力学的应用： 对于复杂的多自由度系统，本书将阐述如何运用更为普适的变分原理（如拉格朗日方程、哈密顿方程）来统一描述和分析系统的动力学行为，特别是当系统能量的传递和转化模式复杂时，这些方法能提供更简洁高效的分析工具。 电磁场与结构动力学的多尺度分析： 许多机电耦合系统存在不同尺度的耦合效应，例如微机电系统（MEMS）中的电容变化与微结构变形的耦合。本书将探讨如何处理这种多尺度耦合问题，包括宏观与微观分析方法的结合，以及不同物理域的特征尺度差异所带来的挑战。 非线性耦合的建模与分析： 现实世界中的许多机电耦合现象都表现出显著的非线性特征。例如，大形变下的材料非线性、饱和效应下的磁性材料、以及传感器和执行器的饱和特性。本书将深入研究这些非线性耦合的建模技术，如泰勒级数展开、神经网络建模，并介绍相应的分析方法，如分岔分析、混沌动力学等，以揭示系统在非线性区域的行为。 能量转换效率与损耗机制的理论分析： 任何能量的传递和转化过程都伴随着能量的损耗。本书将对不同类型的能量损耗（如焦耳热损耗、涡流损耗、摩擦损耗、阻尼损耗等）进行详细的理论分析，并提出提高能量转换效率的优化思路。 在方法层面，本书将提供一系列实用的分析和计算方法，以应对理论建模所面临的挑战，并指导实际工程设计： 有限元方法（FEM）在机电耦合分析中的应用： FEM是处理复杂几何形状和材料特性的有力工具。本书将详细介绍如何在FEM框架下，耦合力学和电磁场求解器，实现对机电耦合系统的精确数值模拟。我们将讨论网格划分策略、边界条件设置、以及如何高效地处理不同物理域的耦合矩阵。 多物理场仿真软件的使用与技巧： 借助ANSYS, COMSOL Multiphysics, ABAQUS等商业仿真软件，可以极大地加速机电耦合系统的分析进程。本书将分享使用这些软件进行多物理场耦合仿真的关键技术和注意事项，包括模型构建、参数设置、结果后处理以及仿真结果的验证。 降阶模型（Reduced Order Models, ROMs）的构建与应用： 对于高维度的复杂机电耦合系统，全模型仿真往往计算量巨大，难以满足实时控制或参数优化需求。本书将介绍如何利用模态分析、本征正交分解（POD）等方法，构建系统的降阶模型，从而实现快速、高效的系统分析和实时仿真。 实验测量与模型验证： 理论计算和数值模拟的准确性需要实验数据的支持。本书将探讨如何设计和实施实验，测量机电耦合系统的关键参数和动态响应，并介绍如何将实验结果与仿真结果进行对比分析，以验证模型的有效性，并迭代优化模型。 逆问题求解与参数辨识： 在某些情况下，我们可能知道系统的输入和输出，但需要反推出系统的内在参数或模型。本书将介绍一些求解机电耦合系统逆问题的常用方法，例如最小二乘法、贝叶斯推断等，以帮助识别系统的关键物理参数。 在应用层面，本书将精选一系列具有代表性的工程领域，深入剖析机电耦合理论、方法在其中的具体体现与突破： 微机电系统（MEMS）与纳米机电系统（NEMS）： 传感器（如压力传感器、加速度传感器）、执行器（如微阀门、微驱动器）以及微型通信设备等MEMS/NEMS器件，其核心工作原理就是微观层面的机电耦合。本书将详细分析这些器件的设计原理、性能限制以及优化策略。 电机与发电机设计： 从基础的感应电机到复杂的永磁同步电机，电机和发电机是能量转换效率的关键。本书将探讨如何运用机电耦合理论优化电机绕组设计、磁路结构、以及考虑非线性磁饱和效应，以提升功率密度和运行效率。 机器人与自动化系统： 机器人的运动控制、力反馈以及人机交互，都离不开精确的机电耦合模型。本书将分析伺服驱动系统、关节驱动器、以及触觉反馈设备中的机电耦合机制，并探讨如何利用先进的控制策略实现高性能的机器人系统。 新能源技术： 无论是风力发电机、潮汐能发电机，还是电磁悬浮列车，其核心都在于高效的能量转换。本书将研究这些领域中，如何利用机电耦合理论优化能量捕获、能量存储以及能量管理系统。 精密仪器与测量设备： 高精度测量设备，如扫描隧道显微镜（STM）、原子力显微镜（AFM）以及高精度定位平台，都依赖于微小的机电耦合效应实现纳米级的精确控制。本书将探讨这些设备中，如何处理微弱信号的放大、噪声的抑制以及微观力的精确控制。 磁约束聚变（Fusion）工程： 在磁约束聚变装置中，强大的电磁场用于约束高温等离子体，而等离子体的运动又会反过来影响电磁场。这种强耦合效应是维持等离子体稳定性的关键，本书将介绍其分析方法。 生物医学工程： 例如，心脏起搏器、人工肌肉、以及利用磁场进行药物输送等，都涉及将电信号转化为生物力学响应。本书将探索生物信号与力学效应之间的耦合，以及如何设计安全有效的生物机电设备。 本书的读者对象主要为：机械工程、电气工程、自动化、材料科学、物理学以及相关交叉学科的研究生、博士生、科研人员和工程技术人员。对于希望深入理解和掌握机电耦合系统设计、分析和优化的专业人士，本书将提供一套系统、全面且具有实践指导意义的知识体系。通过对本书的学习，读者将能够： 深刻理解机电耦合系统的物理本质和数学描述。 熟练掌握分析复杂机电耦合系统的理论工具和计算方法。 能够独立设计、仿真和优化各类机电耦合工程系统。 站在多物理场交叉融合的前沿，为解决工程挑战提供新的思路和方法。 总而言之，本书旨在为读者提供一个从基础理论到前沿应用的全面视角，揭示动态系统中能量传递与转化的内在规律，并赋能读者在日益复杂的工程世界中，设计出更高效、更可靠、更智能的机电设备。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计非常简洁大气，深蓝色的底色搭配银色的书名，有一种科技感和专业感扑面而来。我是在一个偶然的机会下，在书店的科技类书籍区看到的，当时就被它厚重的体积和沉甸甸的分量所吸引。翻开扉页，看到作者的介绍，再浏览目录，就能感受到这是一本学术性非常强的著作，对于想要深入了解电子装备机电耦合领域的读者来说，无疑是一份宝贵的资料。书中的插图和图表也相当丰富，虽然有些专业性较强，但配合文字的讲解，应该能够帮助读者更好地理解抽象的概念。我个人对这个领域一直抱有浓厚的兴趣，特别是了解到电子装备在现代科技发展中的重要作用，越发觉得有必要系统地学习相关的理论知识。这本书的出版，填补了我在这方面的知识空白，也给了我一个深入探索的契机。我期待通过阅读这本书，能够对电子装备的机电耦合有更深刻的认识，掌握其背后的理论基础和研究方法，甚至能够将这些知识应用到未来的学习和研究中。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版，对于我们从事智能制造领域的研究人员来说，具有里程碑式的意义。特别是在“数字孪生”和“工业互联网”的大背景下，如何构建高精度、高可信度的机电耦合模型，直接关系到智能装备的设计、优化和运维。书中关于模型降阶、参数辨识以及故障诊断的方法，为我们提供了强有力的技术支撑。我注意到作者在书中对一些前沿的机器学习和人工智能技术在机电耦合建模中的应用也进行了探讨，这让我看到了未来研究的方向。以往我们更多地依赖于传统的物理建模方法，而这本书则展示了如何将这些新兴技术与传统的建模理论相结合，以达到更佳的效果。我计划将书中的一些方法应用到我们目前的智能机器人项目中，相信会带来显著的性能提升。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容深深吸引了我，尤其是关于复杂系统动力学建模的部分。作者在这一章节中，详细阐述了如何将不同物理领域的方程耦合在一起，形成一个统一的数学模型来描述电子装备的整体行为。这对于我目前正在进行的一个项目来说，简直是雪中送炭。以往在处理这类多物理场耦合问题时，常常会遇到建模困难、计算效率低下等难题，这本书提出的方法，似乎为我提供了一种全新的思路。特别是作者在书中举例的案例，让我看到了理论联系实际的可行性，也给我带来了不少启发。我注意到书中还涉及到了先进的数值计算技术，这对于模拟复杂机电耦合系统的动态响应至关重要。我已经迫不及待想要深入研究其中的算法和实现细节，希望能从中找到解决实际工程问题的关键。这本书不仅仅是一本理论书籍，更像是一本实践指南，为我打开了一扇通往更高技术水平的大门。

评分☆☆☆☆☆

我一直对机电一体化技术在航空航天领域的应用非常感兴趣，这本书的章节内容恰好触及了我最关注的几个方面。作者在书中深入探讨了如何将电子器件的电磁特性、机械结构的动力学行为以及控制系统的响应进行有机结合，以实现高性能、高可靠性的航空电子设备。书中对不同类型传感器和执行器的建模方法进行了详细的分析，并给出了相应的求解策略。这对于我理解和设计下一代航空电子系统至关重要。我尤其欣赏作者在书中对不确定性因素和噪声的考虑，这在实际应用中往往是不可避免的。通过对这些内容的学习，我相信我能够更准确地预测和控制航空电子系统的性能，从而提升整个飞行器的安全性和效率。这本书的理论深度和技术广度都令人印象深刻，为我提供了宝贵的知识财富。

评分☆☆☆☆☆

作为一名从事汽车电子控制的工程师，我对这本书中关于汽车主动安全系统和动力总成控制的章节尤为关注。作者在书中详细介绍了如何利用机电耦合的理论来设计更精确、更鲁棒的电子稳定控制（ESC）和防抱死制动系统（ABS）。我特别对书中关于多体动力学建模和仿真技术在分析车辆动力学行为中的应用印象深刻。这有助于我们更深入地理解车辆在各种工况下的响应，并据此优化控制算法。此外，书中关于发动机管理系统和变速箱控制的章节，也为我提供了很多新的思路，尤其是在如何平衡燃油经济性、动力性和排放方面。这本书的内容非常扎实，理论与实践结合得相当紧密，无疑会对汽车电子控制领域的研究和发展产生深远的影响。