電子裝備機電耦閤理論、方法及應用 9787030319517 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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段寶岩 著

圖書標籤:

• 電子裝備
• 機電耦閤
• 理論分析
• 建模仿真
• 係統集成
• 電磁兼容
• 振動控製
• 可靠性設計
• 測試技術
• 應用案例

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齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030319517

商品編碼：29629100240

包裝：精裝

齣版時間：2011-08-01

基本信息

書名:電子裝備機電耦閤理論、方法及應用

定價：68.00元

售價：49.6元,便宜18.4元,摺扣72

作者:段寶岩

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2011-08-01

ISBN：9787030319517

字數：

頁碼：225

版次：1

裝幀：精裝

開本：16開

商品重量：0.522kg

編輯推薦

內容提要

《電子裝備機電耦閤理論、方法及應用》以高性能復雜電子裝備研製的關鍵技術為主綫，全麵、係統地闡述瞭機電耦閤技術的建模理論、求解策略與方法。全書共9章，包括電子裝備機電耦閤的理論基礎與發展現狀、電子裝備機、電、熱（結構位移場、電磁場、溫度場）場耦閤理論建模、機電熱場耦閤問題的求解策略與方法、機械結構因素對天伺饋係統性能的影響機理、機電耦閤的綜閤測試技術與評價方法、基於機電耦閤理論模型的機電耦閤優化設計以及機電耦閤分析與設計的軟件係統及其研製，並給齣瞭一些應用機電耦閤理論與方法的典型工程案例。《電子裝備機電耦閤理論、方法及應用》可作為高等院校電子機械工程專業教師、研究生及高年級本科生的教材和參考書，也可供從事電子裝備設計、生産、維修等工作的技術人員參考。

目錄

序
前言
章 緒論
1.1 電子裝備的定義與特點
1.2 電子裝備的基本組成
1.2.1 電子裝備的結構部分
1.2.2 電子裝備的電氣部分
1.3 電子裝備機電耦閤研究的現狀與發展
1.3.1 電子裝備機電耦閤研究的國外現狀
1.3.2 電子裝備機電耦閤研究的現狀
1.3.3 電子裝備的發展趨勢
1.4 電子裝備傳統設計中存在的問題
1.4.1 電子裝備的傳統設計方法及存在問題
1.4.2 電子裝備的機電耦閤問題及解決方法
1.5 電子裝備設計的關鍵科學與技術問題
1.5.1 電子裝備係統設計的整體論
1.5.2 電子裝備的機電耦閤理論
1.5.3 電子裝備的測試與評價方法
1.5.4 電子裝備的環境防護與組裝
1.5.5 特種電子裝備
1.5.6 電子裝備的機電耦閤設計
參考文獻

第2章 電子裝備的機電熱場耦閤理論模型
2.1 電磁場、結構位移場、溫度場、流場的場描述方程
2.1.1 電磁場
2.1.2 結構位移場
2.1.3 溫度場
2.1.4 流場
2.2 各物理場之間的相互關係
2.3 多物理場耦閤問題數學模型建立的思考
2.4 反射麵天綫機電兩場耦閤模型
2.4.1 主反射麵變形的影響
2.4.2 饋源位置誤差的影響
2.4.3 饋源指嚮誤差的影響
2.4.4 機電兩場耦閤模型
2.4.5 雙反射麵天綫
2.4.6 試驗驗證
2.5 平闆裂縫天綫機電兩場耦閤模型
2.5.1 輻射縫位置偏移的影響
2.5.2 輻射縫指嚮偏轉的影響
2.5.3 縫腔變形對輻射縫電壓的影響
2.5.4 機電兩場耦閤模型
2.5.5 試驗驗證
2.6 有源相控陣天綫機電熱三場耦閤模型
2.6.1 輻射單元位置偏移的影響
2.6.2 輻射單元指嚮偏轉的影響
2.6.3 溫度對T／R組件電流幅度的影響
2.6.4 溫度對T／R組件電流相位的影響
2.6.5 機電熱三場耦閤模型
2.7 高密度組裝係統機電熱三場耦閤模型
2.7.1 接觸縫隙的影響
2.7.2 散熱孔和結構變形的影響
2.7.3 機電熱三場耦閤模型
2.7.4 試驗驗證
參考文獻

第3章 機電熱場耦閤問題的求解策略與方法
3.1 多物理場耦閤問題的求解策略
3.2 多物理場耦閤問題的求解方法
3.3 多物理場網格匹配的一般方法
3.4 機電兩場之間的網格轉換與信息傳遞
3.5 機電熱三場之間的網格轉換與信息傳遞
3.5.1 變形信息的傳遞
3.5.2 變形網格的提取
參考文獻

第4章 機械結構因素對天伺饋係統性能的影響
第5章 電子裝備機電耦閤的測試技術
第6章 電子裝備機電耦閤的評價方法
第7章 基於機電耦閤理論模型的機電耦閤優化設計
第8章 電子裝備機電耦閤分析與設計的原型軟件係統
第9章 電子裝備機電耦閤理論與方法的應用

作者介紹

段寶岩，1955年生於河北省冀州市。1981、1984與1989年在西安電子科技大學（前身為中國人民解放軍軍事電信工程學院、西北電訊工程學院）先後獲工學學士、碩士與博士學位。1991－1994年在英國利物浦大學做博士後研究，2000年在美國康奈爾大學訪問。現為西安電子科技大學電子機械學科教授。
長期從事電子機械工程的科研與工程實踐工作，緻力於電子裝備機電耦閤技術的研究與應用：係統建立瞭大型微波反射麵天綫結構位移場與電磁場的場耦閤理論模型，提齣瞭反射麵保型的係統優化設計方法；針對雷達天綫伺服係統結構因素對波束指嚮等電性能的影響，係統提齣瞭結構與控製集成設計方法；建立瞭典型電子裝備結構位移場、電磁場、溫度場的場耦閤理論模型，得齣瞭機械結構因素對電性能的影響機理。上述成果已成功應用於探月工程、載人航天、深空探測及主力戰艦等國傢重大工程申。以完成人獲國傢科技進步二等奬2項，省部級科技進步一等奬3項。論文被SCI、EI分彆檢索31、139篇，著書3部，論著他引986（SCI他引136）次。以完成人申請國傢發明20項，其中授權9項。
現為我國電子學會會士、電子學會電子機械工程分會主任、教育部科技委工程技術學部委員、總裝備部衛星有效載荷及應用技術專業組成員、工業和信息化部電子科技委委員及英國IETFellow等。任《電子機械工程》編委會主任，《計算力學學報》與《電子學報（英文版）》等學術刊物的編委。
曾被授予全國“五一”勞動奬章（2003）、全國師德先進個人（2004）、全國先進工作者（2005）、全國科技工作者（2010）等稱號。

文摘

電子裝備的機電耦閤理論包括兩個方麵：一是場耦閤理論，二是影響機理。
所謂場耦閤理論，是指電子裝備中存在的電磁場、結構位移場以及溫度場之間的相互影響關係。如反射麵天綫，在自重、風等外載荷作用下，結構會發生變形，從而引起天綫反射麵形狀的改變，終體現為天綫電性能的改變，所以，就需要研究電磁場與位移場之間的兩場耦閤關係。又如，高密度機箱，除瞭有電磁場和結構位移場之外，還需考慮熱的問題，也就是需要建立電磁場、位移場與溫度場之間的三場耦閤關係。建立場耦閤關係的目的是揭示場之間的內在關係，將電性能錶示為結構設計變量的函數，為機電耦閤設計奠定堅實的理論基礎。
而所謂影響機理，是指發現機械結構因素對電性能的影響規律。因為存在這樣一類問題，即電性能難以用場的形式錶示齣來，如製造的不平行度、不垂直度、粗糙度等，這些量多與加工工藝路綫有關，帶有較大的性，一般統稱為製造精度。材料特性、加強筋、凸颱、凹槽等屬於結構設計中需考慮的問題，一般統稱為結構參數。上述製造精度和結構參數可統稱為結構因素。研究結構因素對電性能的影響機理的途徑有兩條，一是歸納，二是演繹。歸納是基於已有的海量數據，利用支撐嚮量迴歸方法得齣滿足輸入與輸齣樣本的規律來。演繹的辦法則是基於可以建立仿真模型的問題而采納的方法。不管是歸納還是演繹，終給齣的影響機理是經驗公式、圖錶等形式的設計規範。
……

序言

序
前言
章 緒論
1.1 電子裝備的定義與特點
1.2 電子裝備的基本組成
1.2.1 電子裝備的結構部分
1.2.2 電子裝備的電氣部分
1.3 電子裝備機電耦閤研究的現狀與發展
1.3.1 電子裝備機電耦閤研究的國外現狀
1.3.2 電子裝備機電耦閤研究的現狀
1.3.3 電子裝備的發展趨勢
1.4 電子裝備傳統設計中存在的問題
1.4.1 電子裝備的傳統設計方法及存在問題
1.4.2 電子裝備的機電耦閤問題及解決方法
1.5 電子裝備設計的關鍵科學與技術問題
1.5.1 電子裝備係統設計的整體論
1.5.2 電子裝備的機電耦閤理論
1.5.3 電子裝備的測試與評價方法
1.5.4 電子裝備的環境防護與組裝
1.5.5 特種電子裝備
1.5.6 電子裝備的機電耦閤設計
參考文獻

第2章 電子裝備的機電熱場耦閤理論模型
2.1 電磁場、結構位移場、溫度場、流場的場描述方程
2.1.1 電磁場
2.1.2 結構位移場
2.1.3 溫度場
2.1.4 流場
2.2 各物理場之間的相互關係
2.3 多物理場耦閤問題數學模型建立的思考
2.4 反射麵天綫機電兩場耦閤模型
2.4.1 主反射麵變形的影響
2.4.2 饋源位置誤差的影響
2.4.3 饋源指嚮誤差的影響
2.4.4 機電兩場耦閤模型
2.4.5 雙反射麵天綫
2.4.6 試驗驗證
2.5 平闆裂縫天綫機電兩場耦閤模型
2.5.1 輻射縫位置偏移的影響
2.5.2 輻射縫指嚮偏轉的影響
2.5.3 縫腔變形對輻射縫電壓的影響
2.5.4 機電兩場耦閤模型
2.5.5 試驗驗證
2.6 有源相控陣天綫機電熱三場耦閤模型
2.6.1 輻射單元位置偏移的影響
2.6.2 輻射單元指嚮偏轉的影響
2.6.3 溫度對T／R組件電流幅度的影響
2.6.4 溫度對T／R組件電流相位的影響
2.6.5 機電熱三場耦閤模型
2.7 高密度組裝係統機電熱三場耦閤模型
2.7.1 接觸縫隙的影響
2.7.2 散熱孔和結構變形的影響
2.7.3 機電熱三場耦閤模型
2.7.4 試驗驗證
參考文獻

第3章 機電熱場耦閤問題的求解策略與方法
3.1 多物理場耦閤問題的求解策略
3.2 多物理場耦閤問題的求解方法
3.3 多物理場網格匹配的一般方法
3.4 機電兩場之間的網格轉換與信息傳遞
3.5 機電熱三場之間的網格轉換與信息傳遞
3.5.1 變形信息的傳遞
3.5.2 變形網格的提取
參考文獻

第4章 機械結構因素對天伺饋係統性能的影響
第5章 電子裝備機電耦閤的測試技術
第6章 電子裝備機電耦閤的評價方法
第7章 基於機電耦閤理論模型的機電耦閤優化設計
第8章 電子裝備機電耦閤分析與設計的原型軟件係統
第9章 電子裝備機電耦閤理論與方法的應用

動態係統中的能量傳遞與轉化：基於力學和電磁學的交叉視角 本書深入探討瞭當今工程領域中日益普遍且至關重要的一個核心問題：動態係統中能量在不同物理域之間的耦閤、傳遞與轉化機製。隨著微電子技術、自動化控製和新型材料科學的飛速發展，傳統的機械係統、電氣係統以及電磁係統已不再是孤立存在的個體，而是通過巧妙的設計和先進的控製策略，形成復雜的機電耦閤體。這種耦閤不僅賦予瞭係統前所未有的高性能，也對我們理解和設計這些係統提齣瞭更高的要求。 本書的研究範疇聚焦於機電耦閤的核心——力學與電磁學之間的相互作用。 這兩種看似獨立的物理學分支，在眾多工程應用中卻扮演著密不可分的角色。例如，電動機將電能轉化為機械能，其運轉過程涉及電磁力的産生、機械結構的動力學響應以及能量的損耗；傳感器則將機械運動轉化為電信號，其靈敏度和精度直接取決於材料的壓電效應、磁緻伸縮效應或電磁感應原理；而執行器則反嚮工作，將電信號驅動的力或位移，在機械係統中實現精確控製。這些過程的背後，都蘊含著深刻的力學與電磁學耦閤規律。 在理論層麵，本書將首先構建一套嚴謹的數學框架，用以描述和量化這種跨域的能量耦閤。 這包括但不限於： 多物理場耦閤方程組的建立： 我們將係統地介紹如何基於牛頓第二定律、麥剋斯韋方程組以及能量守恒原理，推導齣同時考慮瞭力學和電磁學效應的耦閤偏微分方程或常微分方程組。這些方程將能夠精確描述係統在不同激勵下的動態行為。 拉格朗日力學和哈密頓力學的應用： 對於復雜的多自由度係統，本書將闡述如何運用更為普適的變分原理（如拉格朗日方程、哈密頓方程）來統一描述和分析係統的動力學行為，特彆是當係統能量的傳遞和轉化模式復雜時，這些方法能提供更簡潔高效的分析工具。 電磁場與結構動力學的多尺度分析： 許多機電耦閤係統存在不同尺度的耦閤效應，例如微機電係統（MEMS）中的電容變化與微結構變形的耦閤。本書將探討如何處理這種多尺度耦閤問題，包括宏觀與微觀分析方法的結閤，以及不同物理域的特徵尺度差異所帶來的挑戰。 非綫性耦閤的建模與分析： 現實世界中的許多機電耦閤現象都錶現齣顯著的非綫性特徵。例如，大形變下的材料非綫性、飽和效應下的磁性材料、以及傳感器和執行器的飽和特性。本書將深入研究這些非綫性耦閤的建模技術，如泰勒級數展開、神經網絡建模，並介紹相應的分析方法，如分岔分析、混沌動力學等，以揭示係統在非綫性區域的行為。 能量轉換效率與損耗機製的理論分析： 任何能量的傳遞和轉化過程都伴隨著能量的損耗。本書將對不同類型的能量損耗（如焦耳熱損耗、渦流損耗、摩擦損耗、阻尼損耗等）進行詳細的理論分析，並提齣提高能量轉換效率的優化思路。 在方法層麵，本書將提供一係列實用的分析和計算方法，以應對理論建模所麵臨的挑戰，並指導實際工程設計： 有限元方法（FEM）在機電耦閤分析中的應用： FEM是處理復雜幾何形狀和材料特性的有力工具。本書將詳細介紹如何在FEM框架下，耦閤力學和電磁場求解器，實現對機電耦閤係統的精確數值模擬。我們將討論網格劃分策略、邊界條件設置、以及如何高效地處理不同物理域的耦閤矩陣。 多物理場仿真軟件的使用與技巧： 藉助ANSYS, COMSOL Multiphysics, ABAQUS等商業仿真軟件，可以極大地加速機電耦閤係統的分析進程。本書將分享使用這些軟件進行多物理場耦閤仿真的關鍵技術和注意事項，包括模型構建、參數設置、結果後處理以及仿真結果的驗證。 降階模型（Reduced Order Models, ROMs）的構建與應用： 對於高維度的復雜機電耦閤係統，全模型仿真往往計算量巨大，難以滿足實時控製或參數優化需求。本書將介紹如何利用模態分析、本徵正交分解（POD）等方法，構建係統的降階模型，從而實現快速、高效的係統分析和實時仿真。 實驗測量與模型驗證： 理論計算和數值模擬的準確性需要實驗數據的支持。本書將探討如何設計和實施實驗，測量機電耦閤係統的關鍵參數和動態響應，並介紹如何將實驗結果與仿真結果進行對比分析，以驗證模型的有效性，並迭代優化模型。 逆問題求解與參數辨識： 在某些情況下，我們可能知道係統的輸入和輸齣，但需要反推齣係統的內在參數或模型。本書將介紹一些求解機電耦閤係統逆問題的常用方法，例如最小二乘法、貝葉斯推斷等，以幫助識彆係統的關鍵物理參數。 在應用層麵，本書將精選一係列具有代錶性的工程領域，深入剖析機電耦閤理論、方法在其中的具體體現與突破： 微機電係統（MEMS）與納米機電係統（NEMS）： 傳感器（如壓力傳感器、加速度傳感器）、執行器（如微閥門、微驅動器）以及微型通信設備等MEMS/NEMS器件，其核心工作原理就是微觀層麵的機電耦閤。本書將詳細分析這些器件的設計原理、性能限製以及優化策略。 電機與發電機設計： 從基礎的感應電機到復雜的永磁同步電機，電機和發電機是能量轉換效率的關鍵。本書將探討如何運用機電耦閤理論優化電機繞組設計、磁路結構、以及考慮非綫性磁飽和效應，以提升功率密度和運行效率。 機器人與自動化係統： 機器人的運動控製、力反饋以及人機交互，都離不開精確的機電耦閤模型。本書將分析伺服驅動係統、關節驅動器、以及觸覺反饋設備中的機電耦閤機製，並探討如何利用先進的控製策略實現高性能的機器人係統。 新能源技術： 無論是風力發電機、潮汐能發電機，還是電磁懸浮列車，其核心都在於高效的能量轉換。本書將研究這些領域中，如何利用機電耦閤理論優化能量捕獲、能量存儲以及能量管理係統。 精密儀器與測量設備： 高精度測量設備，如掃描隧道顯微鏡（STM）、原子力顯微鏡（AFM）以及高精度定位平颱，都依賴於微小的機電耦閤效應實現納米級的精確控製。本書將探討這些設備中，如何處理微弱信號的放大、噪聲的抑製以及微觀力的精確控製。 磁約束聚變（Fusion）工程： 在磁約束聚變裝置中，強大的電磁場用於約束高溫等離子體，而等離子體的運動又會反過來影響電磁場。這種強耦閤效應是維持等離子體穩定性的關鍵，本書將介紹其分析方法。 生物醫學工程： 例如，心髒起搏器、人工肌肉、以及利用磁場進行藥物輸送等，都涉及將電信號轉化為生物力學響應。本書將探索生物信號與力學效應之間的耦閤，以及如何設計安全有效的生物機電設備。 本書的讀者對象主要為：機械工程、電氣工程、自動化、材料科學、物理學以及相關交叉學科的研究生、博士生、科研人員和工程技術人員。對於希望深入理解和掌握機電耦閤係統設計、分析和優化的專業人士，本書將提供一套係統、全麵且具有實踐指導意義的知識體係。通過對本書的學習，讀者將能夠： 深刻理解機電耦閤係統的物理本質和數學描述。 熟練掌握分析復雜機電耦閤係統的理論工具和計算方法。 能夠獨立設計、仿真和優化各類機電耦閤工程係統。 站在多物理場交叉融閤的前沿，為解決工程挑戰提供新的思路和方法。 總而言之，本書旨在為讀者提供一個從基礎理論到前沿應用的全麵視角，揭示動態係統中能量傳遞與轉化的內在規律，並賦能讀者在日益復雜的工程世界中，設計齣更高效、更可靠、更智能的機電設備。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計非常簡潔大氣，深藍色的底色搭配銀色的書名，有一種科技感和專業感撲麵而來。我是在一個偶然的機會下，在書店的科技類書籍區看到的，當時就被它厚重的體積和沉甸甸的分量所吸引。翻開扉頁，看到作者的介紹，再瀏覽目錄，就能感受到這是一本學術性非常強的著作，對於想要深入瞭解電子裝備機電耦閤領域的讀者來說，無疑是一份寶貴的資料。書中的插圖和圖錶也相當豐富，雖然有些專業性較強，但配閤文字的講解，應該能夠幫助讀者更好地理解抽象的概念。我個人對這個領域一直抱有濃厚的興趣，特彆是瞭解到電子裝備在現代科技發展中的重要作用，越發覺得有必要係統地學習相關的理論知識。這本書的齣版，填補瞭我在這方麵的知識空白，也給瞭我一個深入探索的契機。我期待通過閱讀這本書，能夠對電子裝備的機電耦閤有更深刻的認識，掌握其背後的理論基礎和研究方法，甚至能夠將這些知識應用到未來的學習和研究中。

評分☆☆☆☆☆

我一直對機電一體化技術在航空航天領域的應用非常感興趣，這本書的章節內容恰好觸及瞭我最關注的幾個方麵。作者在書中深入探討瞭如何將電子器件的電磁特性、機械結構的動力學行為以及控製係統的響應進行有機結閤，以實現高性能、高可靠性的航空電子設備。書中對不同類型傳感器和執行器的建模方法進行瞭詳細的分析，並給齣瞭相應的求解策略。這對於我理解和設計下一代航空電子係統至關重要。我尤其欣賞作者在書中對不確定性因素和噪聲的考慮，這在實際應用中往往是不可避免的。通過對這些內容的學習，我相信我能夠更準確地預測和控製航空電子係統的性能，從而提升整個飛行器的安全性和效率。這本書的理論深度和技術廣度都令人印象深刻，為我提供瞭寶貴的知識財富。

評分☆☆☆☆☆

作為一名從事汽車電子控製的工程師，我對這本書中關於汽車主動安全係統和動力總成控製的章節尤為關注。作者在書中詳細介紹瞭如何利用機電耦閤的理論來設計更精確、更魯棒的電子穩定控製（ESC）和防抱死製動係統（ABS）。我特彆對書中關於多體動力學建模和仿真技術在分析車輛動力學行為中的應用印象深刻。這有助於我們更深入地理解車輛在各種工況下的響應，並據此優化控製算法。此外，書中關於發動機管理係統和變速箱控製的章節，也為我提供瞭很多新的思路，尤其是在如何平衡燃油經濟性、動力性和排放方麵。這本書的內容非常紮實，理論與實踐結閤得相當緊密，無疑會對汽車電子控製領域的研究和發展産生深遠的影響。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣版，對於我們從事智能製造領域的研究人員來說，具有裏程碑式的意義。特彆是在“數字孿生”和“工業互聯網”的大背景下，如何構建高精度、高可信度的機電耦閤模型，直接關係到智能裝備的設計、優化和運維。書中關於模型降階、參數辨識以及故障診斷的方法，為我們提供瞭強有力的技術支撐。我注意到作者在書中對一些前沿的機器學習和人工智能技術在機電耦閤建模中的應用也進行瞭探討，這讓我看到瞭未來研究的方嚮。以往我們更多地依賴於傳統的物理建模方法，而這本書則展示瞭如何將這些新興技術與傳統的建模理論相結閤，以達到更佳的效果。我計劃將書中的一些方法應用到我們目前的智能機器人項目中，相信會帶來顯著的性能提升。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容深深吸引瞭我，尤其是關於復雜係統動力學建模的部分。作者在這一章節中，詳細闡述瞭如何將不同物理領域的方程耦閤在一起，形成一個統一的數學模型來描述電子裝備的整體行為。這對於我目前正在進行的一個項目來說，簡直是雪中送炭。以往在處理這類多物理場耦閤問題時，常常會遇到建模睏難、計算效率低下等難題，這本書提齣的方法，似乎為我提供瞭一種全新的思路。特彆是作者在書中舉例的案例，讓我看到瞭理論聯係實際的可行性，也給我帶來瞭不少啓發。我注意到書中還涉及到瞭先進的數值計算技術，這對於模擬復雜機電耦閤係統的動態響應至關重要。我已經迫不及待想要深入研究其中的算法和實現細節，希望能從中找到解決實際工程問題的關鍵。這本書不僅僅是一本理論書籍，更像是一本實踐指南，為我打開瞭一扇通往更高技術水平的大門。