振动主动控制及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

张春良等 著

图书标签:

• 振动控制
• 主动控制
• 结构动力学
• 智能控制
• 机械工程
• 控制工程
• 减振
• 噪声控制
• 系统辨识
• 自适应控制

店铺： 文轩网少儿专营店

出版社： 哈尔滨工业大学出版社

ISBN：9787560331546

商品编码：1672914045

出版时间：2011-02-01

振动主动控制及应用 作  者:张春良 等 著作 定  价:34 出 版 社:哈尔滨工业大学出版社 出版日期:2011年02月01日 页  数:211 装  帧:平装 ISBN:9787560331546 ●第1章 绪论
●1.1振动主动控制概述
●1.2振动主动控制技术研究现状与发展
●1.3精密隔振技术发展现状
●
●第2章 振动系统建模
●2.1振动系统建模概述
●2.1.1振动系统建模的基本概念
●2.1.2描述振动系统的方法
●2.2振动系统建模
●2.2.1单自由度振动系统
●2.2.2多自由度振动系统
●2.2.3弹性体系统
●2.2.4非线性系统
●2.3微制造平台主动隔振系统
●2. 3.1微制造平台隔振系统仿生原理设计
●2.3.2微制造平台主动隔振系统结构设计
●2.3.3微制造平台主动隔振系统振动模型及其动力学方程
●2.4空气弹簧及其振动模型
●2.5实验模态分析
●部分目录

内容简介

本书共12章。靠前章介绍振动主动控制的基本概念、靠前外相关研究和应用情况；第2章分析振动系统建模问题，并以微制造平台主动隔振系统的建模为例进行了系统深入的分析;第3章分析传感器与致动器的优化配置问题，并对复杂激励环境和致动器不同安装方式下隔振系统的动力学特性以及主动控制系统反馈参数优化等问题进行了深入的探讨;第4章分析超磁致伸缩致动器的设计，并进行了静态特性和动态特性的实验测试与分析;第5章分析多种控制方法在振动主动控制中的应用与振动控制效果;第6章对自适应广义预测控制算法进行了分析和改进，提出了一种应用于振动主动控制的模糊广义预测控制方法;第7章构建了以工业PC机为核心的振动主动控制系统，并对有关理论和控制算法进行了实验测试和效果分析；第8至靠前2章对镗削系统切削稳定性与颤振控制方法、磁流变液在镗削振动控制中的应用与磁流变自抑振智能镗杆系统进行了系统深入的分析和讨论。
本书内容丰等

《振动主动控制及应用》 引言 振动，作为一种普遍存在的物理现象，在工程、科学乃至日常生活中扮演着双重角色。一方面，适度的振动能够传递能量，增强设备的动力学性能，例如在超声波清洗、高频加工以及某些医疗诊断技术中，振动是核心驱动力。另一方面，过度的、非预期的振动则可能导致结构疲劳、设备损坏、性能下降，甚至引发安全事故。从高速列车在轨道上运行产生的颠簸，到桥梁在风载下摇曳，再到精密仪器的微小抖动，振动的负面影响无处不在。因此，如何有效抑制和控制有害振动，提升系统的可靠性、稳定性和乘坐舒适性，一直是工程界和科学界追求的重要目标。 长期以来，人们主要依赖于被动控制方法来减缓振动。这些方法通常通过增加结构的质量、刚度或阻尼来实现，例如采用减震器、隔振垫、阻尼材料等。被动控制具有结构简单、成本较低、易于实现的优点，但在应对复杂多变的振动源、低频振动或需要高精度控制的场合，其效果往往受限。被动控制的本质是“一次性”的能量耗散，其减振性能往往与特定的工况相关，一旦工况发生变化，其控制效果便会大打折扣。 随着科学技术的飞速发展，尤其是传感器技术、信号处理技术以及执行器技术日新月异，一种更为灵活、高效的振动控制手段——主动控制——应运而生并日益成熟。主动控制的核心在于“实时感知、智能决策、主动干预”。它通过传感器实时监测系统的振动状态，利用控制器对采集到的信号进行分析和处理，然后通过执行器产生与振动方向相反、大小合适的力或位移，从而抵消或削弱有害振动。这种“主动出击”的策略，使得主动控制在应对动态变化、频率特性复杂的振动问题上展现出巨大的优势。 《振动主动控制及应用》一书，正是围绕这一核心主题，深入探讨振动主动控制的理论基础、关键技术、实现方法以及在各个领域的广泛应用。本书旨在为广大工程技术人员、科研工作者以及相关专业的学生提供一本全面、系统、实用的参考著作。 第一章 振动基础理论与分析方法 在深入探讨主动控制之前，理解振动的基本物理规律和分析方法是必不可少的。本章将系统回顾振动学的基本概念，包括简谐振动、自由振动、强迫振动、阻尼振动等。我们将详细介绍描述振动的关键参数，如振幅、频率、相位、阻尼比等，并阐述其物理意义。 针对多自由度振动系统，本章将重点讲解振动分析的常用方法。这包括： 集总参数法与连续体法： 介绍如何根据实际问题的特点，选择合适的建模方法来描述系统的动力学行为。 运动方程的建立： 阐述如何利用牛顿第二定律、拉格朗日方程等经典力学原理，建立系统的运动微分方程。 固有频率与模态分析： 深入解析系统的固有特性，包括特征值（固有频率）和特征向量（振动模态），这是理解系统振动行为的关键。 频域分析方法： 介绍傅里叶变换、拉普拉斯变换等数学工具，以及它们在分析系统响应、系统稳定性等方面的应用。 频率响应函数（FRF）： 阐述如何通过频响函数来刻画系统在不同激励频率下的响应特性，这是设计振动控制系统的基础。 随机振动理论： 介绍随机信号的统计特性，以及如何分析系统在随机激励下的响应，这对于处理实际工程中的复杂载荷至关重要。 本章的目标是为读者构建扎实的振动学理论基础，使其能够准确地描述、理解和预测振动现象，为后续主动控制策略的设计奠定坚实的基础。 第二章 振动主动控制基本原理与分类 本章将聚焦于振动主动控制的核心概念，揭示其工作机制和基本原理。我们将深入剖析主动控制与被动控制在原理上的根本区别，强调主动控制的“反馈”和“预测”特性。 感知（Sensing）： 详细介绍各种用于监测振动状态的传感器，包括加速度计、位移传感器、应变片、力传感器等。讨论不同传感器的优缺点、适用范围以及信号采集的注意事项，如采样率、量程、噪声等。 决策（Decision/Control）： 这是主动控制的核心环节。本章将详细介绍各种控制算法的设计理念和数学模型。我们将从基础的反馈控制（如PID控制器）讲起，逐步深入到更为复杂的现代控制理论，包括： 状态空间方法与最优控制： 介绍如何通过系统状态变量进行控制设计，以及LQR（线性二次调节器）等最优控制方法，以实现最优的减振性能。 自适应控制： 探讨当系统参数发生变化或激励源未知时，如何设计能够自动调整控制策略的自适应控制器。 鲁棒控制： 针对系统中存在的模型不确定性或外部干扰，介绍如何设计具有良好鲁棒性的控制器，保证控制系统的稳定性。 模型预测控制（MPC）： 介绍利用系统模型预测未来行为，并在预测模型的基础上优化控制输入的MPC方法，这在应对复杂动态系统方面具有显著优势。 神经网络与模糊控制： 探讨基于人工智能的控制方法，它们能够处理非线性系统和复杂工况，提供更智能的控制解决方案。 执行（Actuation）： 介绍实现主动控制力的各种执行器。我们将详细讨论以下几种主要类型的执行器： 电磁执行器： 包括音圈电机、永磁同步电机等，适用于产生精确的线性或旋转运动。 压电执行器： 利用压电效应将电信号转化为机械形变，具有响应速度快、精度高、体积小的特点。 液压与气压执行器： 能够产生较大的力和位移，适用于大功率的减振场合。 电机驱动系统： 包括伺服电机、步进电机等，通过机械传动实现控制力的输出。 其他新型执行器： 如形状记忆合金（SMA）执行器、电动液压伺服（EHS）等。 我们将分析各种执行器的工作原理、性能指标（如带宽、力输出、效率、功耗）、安装方式以及与控制系统的匹配问题。 反馈回路与前馈控制： 详细阐述反馈控制的基本原理，即根据传感器的测量值来调整执行器的输出。同时，介绍前馈控制的理念，即在振动发生之前，通过预测或已知激励源的信息来提前介入，以达到更优的控制效果。 主动控制系统的分类： 根据控制策略和实现方式，将主动控制系统进行分类，例如单输入单输出（SISO）、多输入多输出（MIMO）系统，以及集中式与分布式控制系统等。 第三章 振动主动控制系统设计与实现 本章将从工程实践的角度出发，指导读者如何进行实际的振动主动控制系统设计。 系统建模与辨识： 详细阐述建立精确系统模型的两种主要途径：基于物理原理的解析建模和基于实验数据的系统辨识。介绍常用的建模技术，如有限元建模、模态参数辨识等，以及模型验证的重要性。 控制器设计流程： 详细介绍设计一个完整的控制器需要经历的步骤： 1. 明确控制目标： 确定需要抑制的振动频率范围、期望的减振效果（如降低特定频率的振动幅值、提高系统的固有频率等）。 2. 选择合适的控制算法： 根据系统特性、控制目标和计算资源，选择最适合的控制算法。 3. 控制器参数整定： 介绍各种参数整定方法，包括手动整定、自动整定以及基于性能指标的优化整定。 4. 稳定性与鲁棒性分析： 确保设计的控制器在各种工况下都能保持稳定，并能有效应对外部干扰和模型不确定性。 硬件选型与集成： 指导读者如何根据系统需求选择合适的传感器、控制器（如DSP、FPGA、微控制器）和执行器，并讨论它们之间的接口和通信协议。 仿真与实验验证： 强调仿真在设计过程中的重要性，可以通过软件工具（如MATLAB/Simulink, ANSYS等）进行模型建立、算法仿真和性能评估。同时，详细介绍实验验证的流程，包括搭建实验平台、进行数据采集、分析实验结果，以及与仿真结果进行对比。 典型主动控制结构： 介绍几种常见的振动主动控制结构，如： 主动隔振系统： 用于隔离外部振动源对内部设备的影响。 主动减振系统： 用于降低设备自身的振动。 主动降噪系统： 特别是主动噪声控制（ANC）系统，利用反相声波抵消噪声。 主动稳定系统： 如主动悬架系统，用于提高车辆的乘坐舒适性和操控稳定性。 数字信号处理（DSP）在振动主动控制中的应用： 介绍DSP技术在实现复杂控制算法、高速数据采集与处理、实时反馈控制等方面的关键作用。 第四章 振动主动控制在各领域的应用 本章将重点展示振动主动控制技术在现实世界中的广泛应用，通过具体的案例分析，生动地说明其巨大的价值和潜力。 航空航天领域： 飞行器结构减振： 如降低飞机机翼、旋翼的颤振，减少直升机桨叶的振动，提高飞行平稳性和结构寿命。 航天器姿态控制与微振动抑制： 在空间站、卫星等精密设备上，抑制微小的外部扰动和设备运行产生的振动，保证科学仪器的稳定运行。 发动机与推进系统减振： 降低发动机工作产生的剧烈振动，提高设备可靠性。 汽车工程领域： 主动悬架系统： 显著提升车辆的乘坐舒适性，提高操控稳定性和安全性，适应不同路况。 发动机与传动系统减振： 降低发动机怠速和运行时的噪声与振动，提升驾乘体验。 底盘减振： 优化底盘的刚度和动力学性能，减少路面冲击对车身的影响。 主动降噪： 在车厢内主动抵消发动机噪声、风噪和胎噪，营造宁静的驾乘环境。 土木工程领域： 桥梁与高层建筑的抗风抗震： 利用主动调谐质量阻尼器（TMD）或其他形式的主动控制装置，有效抑制风致振动和地震动，保障结构安全。 轨道交通减振： 降低高速列车运行产生的轨道及车体振动，提高乘坐舒适性，减少对沿线环境的声振影响。 基础隔振： 在城市环境中，利用主动隔振技术，减少地下工程（如地铁、隧道）施工对周边环境的振动影响。 精密机械与工业设备： 半导体制造设备： 抑制生产过程中产生的微小振动，保证光刻机、晶圆搬运系统等精密设备的精度。 高精度机床： 提高机床的加工精度和表面质量，减少刀具损耗。 光学仪器与望远镜： 稳定光学元件，消除环境振动对成像质量的影响。 工业机器人： 提高机器人运动的平稳性和定位精度，减少末端执行器振动。 医疗与生物工程： 手术机器人与显微操作： 提供极高的精度和稳定性，应对术中可能出现的微小干扰。 生物样本的微振动控制： 在细胞培养、生物显微成像等领域，确保实验环境的稳定。 主动矫形器与康复设备： 辅助患者进行康复训练，提供更精确、更舒适的运动控制。 其他领域： 航空母舰甲板减振： 降低舰载机起降时的冲击和振动。 声学与噪声控制： 主动噪声控制（ANC）在耳机、空调系统、汽车内饰等领域的广泛应用。 能源领域： 如风力发电机叶片的减振，提高效率和寿命。 结论 《振动主动控制及应用》一书，不仅深入浅出地阐述了振动主动控制的基本理论和关键技术，更通过丰富的案例，展现了这项技术在推动各行各业发展中的重要作用。随着科技的进步，振动主动控制技术将不断演进，变得更加智能化、高效化和集成化，为解决人类面临的各种振动难题提供更强大的武器，为提升生活品质、保障安全生产、推动科技发展做出更大的贡献。本书希望能够激发读者对这一领域的兴趣，并为相关研究和工程实践提供有益的指导与启示。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我最初是被这本书的“应用”二字吸引的，因为很多教科书总是停留在抽象的数学推导上，让人觉得脱离实际，但这本书完全不是这样。它就像一个经验丰富的大师傅在手把手教你如何“干活”。那些关于桥梁、高层建筑以及精密仪器的主动隔振和减振案例分析，生动得就像在我面前进行现场施工一样详细。我尤其关注了其中关于智能材料与结构一体化控制那一部分的章节，作者没有用华丽的辞藻来渲染高科技的概念，而是极其务实地探讨了如何将压电陶瓷、磁流变液等新型材料的特性融入到控制策略中，以及在实际部署时需要克服的温度漂移、疲劳寿命等实际难题。这种脚踏实地的态度，让我这个偏向应用研究的学生感觉非常受用。它真正做到了理论指导实践，实践反哺理论的良性循环，而不是空谈。

评分☆☆☆☆☆

这本《振动主动控制及应用》简直是理论与实践完美结合的典范，我作为一名长期在工程领域摸爬滚打的研究人员，深知理论的严谨性和工程的复杂性之间的鸿沟。这本书在阐述基础理论时，那种深入骨髓的分析令人印象深刻，它不仅仅是简单地堆砌公式，而是将复杂的数学模型与实际的物理现象紧密地联系起来，让人能真正理解“为什么”这样设计，而不是死记硬背。尤其是在介绍先进控制算法如LQR、H$infty$以及自适应控制在结构减振中的应用时，作者展现了极高的专业素养。书中对各种传感器的选型、执行器的匹配以及系统辨识的详细讨论，更是为我们这些一线工程师提供了宝贵的实战经验。我特别欣赏它没有回避实际工程中常见的非线性和时变问题，而是提供了切实可行的解决方案和案例分析。读完之后，感觉像是完成了一次高强度的理论强化训练，对如何设计更高效、更鲁棒的振动控制系统有了全新的认识和信心。这本书无疑是高阶振动控制领域不可或缺的工具书。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和逻辑结构设计得非常出色，阅读体验令人愉悦。对于一个初学者来说，它循序渐进的难度提升曲线设计得相当合理。开篇的经典控制理论回顾部分简洁而有力，没有冗余的历史赘述，直奔主题地为后续的先进控制方法打下坚实的基础。我发现自己很多以前理解模糊的概念，比如模态分析中的阻尼比如何影响最优控制器的设计，在书中通过清晰的图示和对比实验的描述，一下子豁然开朗。更难能可贵的是，作者在讨论复杂算法时，会穿插一些工程容错性的思考。比如，当传感器信号出现噪声或执行器发生故障时，系统应如何快速切换到被动或半主动模式以保证结构安全。这种“未雨绸缪”的写作思路，体现了作者对工程安全性的高度重视，远超一般学术著作的深度。

评分☆☆☆☆☆

这本书带给我最惊喜的收获，在于它对人机交互与系统维护方面的讨论。在传统上，振动控制的书籍往往聚焦于算法和硬件的性能指标，但这本书却专门辟出一个章节来探讨实际运行中的监测、故障诊断与控制策略的在线优化。这对于我们运维团队来说，简直是雪中送炭。例如，书中详述了如何利用运行数据进行周期性的系统辨识更新，以补偿结构的老化和环境参数的变化，确保控制效果的持久性。这种对系统全生命周期的关注，体现了作者超越纯粹学术研究的工程情怀。我特别欣赏它在案例中提到的，如何设计一个易于操作的GUI界面来可视化展示主动控制的实时效果和健康状态，这极大地降低了复杂控制系统在实际工业现场的部署门槛。它让我们看到了，先进的振动控制技术真正走向工程应用所需要跨越的“最后一公里”。

评分☆☆☆☆☆

我不得不承认，这本书的深度是相当挑战人的，尤其是在数学推导和收敛性证明的部分。它绝对不是一本可以轻松翻阅的消遣读物，更像是一部需要反复研读的经典。我特别喜欢作者在引入鲁棒性分析时所采取的视角——不是将不确定性视为麻烦，而是将其视为系统设计中必须优化的核心要素。书中对界限条件、边界激励以及参数扰动下的稳定性分析，有着极其严谨和详尽的论述，这对于从事高精度动态系统控制的研发人员来说，是至关重要的知识储备。我花了好几天时间才完全消化了关于随机共振理论在振动抑制中的巧妙应用，作者对随机过程的描述清晰到几乎可以让我直接在脑海中构建出那个动态系统的实时响应图景。这本书的价值在于，它不仅仅告诉你“怎么做”，更让你深刻理解“为什么能这么做”背后的物理和数学本质。