振動主動控製及應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張春良等 著

圖書標籤:

• 振動控製
• 主動控製
• 結構動力學
• 智能控製
• 機械工程
• 控製工程
• 減振
• 噪聲控製
• 係統辨識
• 自適應控製

店鋪： 文軒網少兒專營店

齣版社： 哈爾濱工業大學齣版社

ISBN：9787560331546

商品編碼：1672914045

齣版時間：2011-02-01

振動主動控製及應用 作  者:張春良 等 著作 定  價:34 齣 版 社:哈爾濱工業大學齣版社 齣版日期:2011年02月01日 頁  數:211 裝  幀:平裝 ISBN:9787560331546 ●第1章 緒論
●1.1振動主動控製概述
●1.2振動主動控製技術研究現狀與發展
●1.3精密隔振技術發展現狀
●
●第2章 振動係統建模
●2.1振動係統建模概述
●2.1.1振動係統建模的基本概念
●2.1.2描述振動係統的方法
●2.2振動係統建模
●2.2.1單自由度振動係統
●2.2.2多自由度振動係統
●2.2.3彈性體係統
●2.2.4非綫性係統
●2.3微製造平颱主動隔振係統
●2. 3.1微製造平颱隔振係統仿生原理設計
●2.3.2微製造平颱主動隔振係統結構設計
●2.3.3微製造平颱主動隔振係統振動模型及其動力學方程
●2.4空氣彈簧及其振動模型
●2.5實驗模態分析
●部分目錄

內容簡介

本書共12章。靠前章介紹振動主動控製的基本概念、靠前外相關研究和應用情況；第2章分析振動係統建模問題，並以微製造平颱主動隔振係統的建模為例進行瞭係統深入的分析;第3章分析傳感器與緻動器的優化配置問題，並對復雜激勵環境和緻動器不同安裝方式下隔振係統的動力學特性以及主動控製係統反饋參數優化等問題進行瞭深入的探討;第4章分析超磁緻伸縮緻動器的設計，並進行瞭靜態特性和動態特性的實驗測試與分析;第5章分析多種控製方法在振動主動控製中的應用與振動控製效果;第6章對自適應廣義預測控製算法進行瞭分析和改進，提齣瞭一種應用於振動主動控製的模糊廣義預測控製方法;第7章構建瞭以工業PC機為核心的振動主動控製係統，並對有關理論和控製算法進行瞭實驗測試和效果分析；第8至靠前2章對鏜削係統切削穩定性與顫振控製方法、磁流變液在鏜削振動控製中的應用與磁流變自抑振智能鏜杆係統進行瞭係統深入的分析和討論。
本書內容豐等

《振動主動控製及應用》 引言 振動，作為一種普遍存在的物理現象，在工程、科學乃至日常生活中扮演著雙重角色。一方麵，適度的振動能夠傳遞能量，增強設備的動力學性能，例如在超聲波清洗、高頻加工以及某些醫療診斷技術中，振動是核心驅動力。另一方麵，過度的、非預期的振動則可能導緻結構疲勞、設備損壞、性能下降，甚至引發安全事故。從高速列車在軌道上運行産生的顛簸，到橋梁在風載下搖曳，再到精密儀器的微小抖動，振動的負麵影響無處不在。因此，如何有效抑製和控製有害振動，提升係統的可靠性、穩定性和乘坐舒適性，一直是工程界和科學界追求的重要目標。 長期以來，人們主要依賴於被動控製方法來減緩振動。這些方法通常通過增加結構的質量、剛度或阻尼來實現，例如采用減震器、隔振墊、阻尼材料等。被動控製具有結構簡單、成本較低、易於實現的優點，但在應對復雜多變的振動源、低頻振動或需要高精度控製的場閤，其效果往往受限。被動控製的本質是“一次性”的能量耗散，其減振性能往往與特定的工況相關，一旦工況發生變化，其控製效果便會大打摺扣。 隨著科學技術的飛速發展，尤其是傳感器技術、信號處理技術以及執行器技術日新月異，一種更為靈活、高效的振動控製手段——主動控製——應運而生並日益成熟。主動控製的核心在於“實時感知、智能決策、主動乾預”。它通過傳感器實時監測係統的振動狀態，利用控製器對采集到的信號進行分析和處理，然後通過執行器産生與振動方嚮相反、大小閤適的力或位移，從而抵消或削弱有害振動。這種“主動齣擊”的策略，使得主動控製在應對動態變化、頻率特性復雜的振動問題上展現齣巨大的優勢。 《振動主動控製及應用》一書，正是圍繞這一核心主題，深入探討振動主動控製的理論基礎、關鍵技術、實現方法以及在各個領域的廣泛應用。本書旨在為廣大工程技術人員、科研工作者以及相關專業的學生提供一本全麵、係統、實用的參考著作。 第一章 振動基礎理論與分析方法 在深入探討主動控製之前，理解振動的基本物理規律和分析方法是必不可少的。本章將係統迴顧振動學的基本概念，包括簡諧振動、自由振動、強迫振動、阻尼振動等。我們將詳細介紹描述振動的關鍵參數，如振幅、頻率、相位、阻尼比等，並闡述其物理意義。 針對多自由度振動係統，本章將重點講解振動分析的常用方法。這包括： 集總參數法與連續體法： 介紹如何根據實際問題的特點，選擇閤適的建模方法來描述係統的動力學行為。 運動方程的建立： 闡述如何利用牛頓第二定律、拉格朗日方程等經典力學原理，建立係統的運動微分方程。 固有頻率與模態分析： 深入解析係統的固有特性，包括特徵值（固有頻率）和特徵嚮量（振動模態），這是理解係統振動行為的關鍵。 頻域分析方法： 介紹傅裏葉變換、拉普拉斯變換等數學工具，以及它們在分析係統響應、係統穩定性等方麵的應用。 頻率響應函數（FRF）： 闡述如何通過頻響函數來刻畫係統在不同激勵頻率下的響應特性，這是設計振動控製係統的基礎。 隨機振動理論： 介紹隨機信號的統計特性，以及如何分析係統在隨機激勵下的響應，這對於處理實際工程中的復雜載荷至關重要。 本章的目標是為讀者構建紮實的振動學理論基礎，使其能夠準確地描述、理解和預測振動現象，為後續主動控製策略的設計奠定堅實的基礎。 第二章 振動主動控製基本原理與分類 本章將聚焦於振動主動控製的核心概念，揭示其工作機製和基本原理。我們將深入剖析主動控製與被動控製在原理上的根本區彆，強調主動控製的“反饋”和“預測”特性。 感知（Sensing）： 詳細介紹各種用於監測振動狀態的傳感器，包括加速度計、位移傳感器、應變片、力傳感器等。討論不同傳感器的優缺點、適用範圍以及信號采集的注意事項，如采樣率、量程、噪聲等。 決策（Decision/Control）： 這是主動控製的核心環節。本章將詳細介紹各種控製算法的設計理念和數學模型。我們將從基礎的反饋控製（如PID控製器）講起，逐步深入到更為復雜的現代控製理論，包括： 狀態空間方法與最優控製： 介紹如何通過係統狀態變量進行控製設計，以及LQR（綫性二次調節器）等最優控製方法，以實現最優的減振性能。 自適應控製： 探討當係統參數發生變化或激勵源未知時，如何設計能夠自動調整控製策略的自適應控製器。 魯棒控製： 針對係統中存在的模型不確定性或外部乾擾，介紹如何設計具有良好魯棒性的控製器，保證控製係統的穩定性。 模型預測控製（MPC）： 介紹利用係統模型預測未來行為，並在預測模型的基礎上優化控製輸入的MPC方法，這在應對復雜動態係統方麵具有顯著優勢。 神經網絡與模糊控製： 探討基於人工智能的控製方法，它們能夠處理非綫性係統和復雜工況，提供更智能的控製解決方案。 執行（Actuation）： 介紹實現主動控製力的各種執行器。我們將詳細討論以下幾種主要類型的執行器： 電磁執行器： 包括音圈電機、永磁同步電機等，適用於産生精確的綫性或鏇轉運動。 壓電執行器： 利用壓電效應將電信號轉化為機械形變，具有響應速度快、精度高、體積小的特點。 液壓與氣壓執行器： 能夠産生較大的力和位移，適用於大功率的減振場閤。 電機驅動係統： 包括伺服電機、步進電機等，通過機械傳動實現控製力的輸齣。 其他新型執行器： 如形狀記憶閤金（SMA）執行器、電動液壓伺服（EHS）等。 我們將分析各種執行器的工作原理、性能指標（如帶寬、力輸齣、效率、功耗）、安裝方式以及與控製係統的匹配問題。 反饋迴路與前饋控製： 詳細闡述反饋控製的基本原理，即根據傳感器的測量值來調整執行器的輸齣。同時，介紹前饋控製的理念，即在振動發生之前，通過預測或已知激勵源的信息來提前介入，以達到更優的控製效果。 主動控製係統的分類： 根據控製策略和實現方式，將主動控製係統進行分類，例如單輸入單輸齣（SISO）、多輸入多輸齣（MIMO）係統，以及集中式與分布式控製係統等。 第三章 振動主動控製係統設計與實現 本章將從工程實踐的角度齣發，指導讀者如何進行實際的振動主動控製係統設計。 係統建模與辨識： 詳細闡述建立精確係統模型的兩種主要途徑：基於物理原理的解析建模和基於實驗數據的係統辨識。介紹常用的建模技術，如有限元建模、模態參數辨識等，以及模型驗證的重要性。 控製器設計流程： 詳細介紹設計一個完整的控製器需要經曆的步驟： 1. 明確控製目標： 確定需要抑製的振動頻率範圍、期望的減振效果（如降低特定頻率的振動幅值、提高係統的固有頻率等）。 2. 選擇閤適的控製算法： 根據係統特性、控製目標和計算資源，選擇最適閤的控製算法。 3. 控製器參數整定： 介紹各種參數整定方法，包括手動整定、自動整定以及基於性能指標的優化整定。 4. 穩定性與魯棒性分析： 確保設計的控製器在各種工況下都能保持穩定，並能有效應對外部乾擾和模型不確定性。 硬件選型與集成： 指導讀者如何根據係統需求選擇閤適的傳感器、控製器（如DSP、FPGA、微控製器）和執行器，並討論它們之間的接口和通信協議。 仿真與實驗驗證： 強調仿真在設計過程中的重要性，可以通過軟件工具（如MATLAB/Simulink, ANSYS等）進行模型建立、算法仿真和性能評估。同時，詳細介紹實驗驗證的流程，包括搭建實驗平颱、進行數據采集、分析實驗結果，以及與仿真結果進行對比。 典型主動控製結構： 介紹幾種常見的振動主動控製結構，如： 主動隔振係統： 用於隔離外部振動源對內部設備的影響。 主動減振係統： 用於降低設備自身的振動。 主動降噪係統： 特彆是主動噪聲控製（ANC）係統，利用反相聲波抵消噪聲。 主動穩定係統： 如主動懸架係統，用於提高車輛的乘坐舒適性和操控穩定性。 數字信號處理（DSP）在振動主動控製中的應用： 介紹DSP技術在實現復雜控製算法、高速數據采集與處理、實時反饋控製等方麵的關鍵作用。 第四章 振動主動控製在各領域的應用 本章將重點展示振動主動控製技術在現實世界中的廣泛應用，通過具體的案例分析，生動地說明其巨大的價值和潛力。 航空航天領域： 飛行器結構減振： 如降低飛機機翼、鏇翼的顫振，減少直升機槳葉的振動，提高飛行平穩性和結構壽命。 航天器姿態控製與微振動抑製： 在空間站、衛星等精密設備上，抑製微小的外部擾動和設備運行産生的振動，保證科學儀器的穩定運行。 發動機與推進係統減振： 降低發動機工作産生的劇烈振動，提高設備可靠性。 汽車工程領域： 主動懸架係統： 顯著提升車輛的乘坐舒適性，提高操控穩定性和安全性，適應不同路況。 發動機與傳動係統減振： 降低發動機怠速和運行時的噪聲與振動，提升駕乘體驗。 底盤減振： 優化底盤的剛度和動力學性能，減少路麵衝擊對車身的影響。 主動降噪： 在車廂內主動抵消發動機噪聲、風噪和胎噪，營造寜靜的駕乘環境。 土木工程領域： 橋梁與高層建築的抗風抗震： 利用主動調諧質量阻尼器（TMD）或其他形式的主動控製裝置，有效抑製風緻振動和地震動，保障結構安全。 軌道交通減振： 降低高速列車運行産生的軌道及車體振動，提高乘坐舒適性，減少對沿綫環境的聲振影響。 基礎隔振： 在城市環境中，利用主動隔振技術，減少地下工程（如地鐵、隧道）施工對周邊環境的振動影響。 精密機械與工業設備： 半導體製造設備： 抑製生産過程中産生的微小振動，保證光刻機、晶圓搬運係統等精密設備的精度。 高精度機床： 提高機床的加工精度和錶麵質量，減少刀具損耗。 光學儀器與望遠鏡： 穩定光學元件，消除環境振動對成像質量的影響。 工業機器人： 提高機器人運動的平穩性和定位精度，減少末端執行器振動。 醫療與生物工程： 手術機器人與顯微操作： 提供極高的精度和穩定性，應對術中可能齣現的微小乾擾。 生物樣本的微振動控製： 在細胞培養、生物顯微成像等領域，確保實驗環境的穩定。 主動矯形器與康復設備： 輔助患者進行康復訓練，提供更精確、更舒適的運動控製。 其他領域： 航空母艦甲闆減振： 降低艦載機起降時的衝擊和振動。 聲學與噪聲控製： 主動噪聲控製（ANC）在耳機、空調係統、汽車內飾等領域的廣泛應用。 能源領域： 如風力發電機葉片的減振，提高效率和壽命。 結論 《振動主動控製及應用》一書，不僅深入淺齣地闡述瞭振動主動控製的基本理論和關鍵技術，更通過豐富的案例，展現瞭這項技術在推動各行各業發展中的重要作用。隨著科技的進步，振動主動控製技術將不斷演進，變得更加智能化、高效化和集成化，為解決人類麵臨的各種振動難題提供更強大的武器，為提升生活品質、保障安全生産、推動科技發展做齣更大的貢獻。本書希望能夠激發讀者對這一領域的興趣，並為相關研究和工程實踐提供有益的指導與啓示。

評分☆☆☆☆☆

我不得不承認，這本書的深度是相當挑戰人的，尤其是在數學推導和收斂性證明的部分。它絕對不是一本可以輕鬆翻閱的消遣讀物，更像是一部需要反復研讀的經典。我特彆喜歡作者在引入魯棒性分析時所采取的視角——不是將不確定性視為麻煩，而是將其視為係統設計中必須優化的核心要素。書中對界限條件、邊界激勵以及參數擾動下的穩定性分析，有著極其嚴謹和詳盡的論述，這對於從事高精度動態係統控製的研發人員來說，是至關重要的知識儲備。我花瞭好幾天時間纔完全消化瞭關於隨機共振理論在振動抑製中的巧妙應用，作者對隨機過程的描述清晰到幾乎可以讓我直接在腦海中構建齣那個動態係統的實時響應圖景。這本書的價值在於，它不僅僅告訴你“怎麼做”，更讓你深刻理解“為什麼能這麼做”背後的物理和數學本質。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我最初是被這本書的“應用”二字吸引的，因為很多教科書總是停留在抽象的數學推導上，讓人覺得脫離實際，但這本書完全不是這樣。它就像一個經驗豐富的大師傅在手把手教你如何“乾活”。那些關於橋梁、高層建築以及精密儀器的主動隔振和減振案例分析，生動得就像在我麵前進行現場施工一樣詳細。我尤其關注瞭其中關於智能材料與結構一體化控製那一部分的章節，作者沒有用華麗的辭藻來渲染高科技的概念，而是極其務實地探討瞭如何將壓電陶瓷、磁流變液等新型材料的特性融入到控製策略中，以及在實際部署時需要剋服的溫度漂移、疲勞壽命等實際難題。這種腳踏實地的態度，讓我這個偏嚮應用研究的學生感覺非常受用。它真正做到瞭理論指導實踐，實踐反哺理論的良性循環，而不是空談。

評分☆☆☆☆☆

這本《振動主動控製及應用》簡直是理論與實踐完美結閤的典範，我作為一名長期在工程領域摸爬滾打的研究人員，深知理論的嚴謹性和工程的復雜性之間的鴻溝。這本書在闡述基礎理論時，那種深入骨髓的分析令人印象深刻，它不僅僅是簡單地堆砌公式，而是將復雜的數學模型與實際的物理現象緊密地聯係起來，讓人能真正理解“為什麼”這樣設計，而不是死記硬背。尤其是在介紹先進控製算法如LQR、H$infty$以及自適應控製在結構減振中的應用時，作者展現瞭極高的專業素養。書中對各種傳感器的選型、執行器的匹配以及係統辨識的詳細討論，更是為我們這些一綫工程師提供瞭寶貴的實戰經驗。我特彆欣賞它沒有迴避實際工程中常見的非綫性和時變問題，而是提供瞭切實可行的解決方案和案例分析。讀完之後，感覺像是完成瞭一次高強度的理論強化訓練，對如何設計更高效、更魯棒的振動控製係統有瞭全新的認識和信心。這本書無疑是高階振動控製領域不可或缺的工具書。

評分☆☆☆☆☆

這本書帶給我最驚喜的收獲，在於它對人機交互與係統維護方麵的討論。在傳統上，振動控製的書籍往往聚焦於算法和硬件的性能指標，但這本書卻專門闢齣一個章節來探討實際運行中的監測、故障診斷與控製策略的在綫優化。這對於我們運維團隊來說，簡直是雪中送炭。例如，書中詳述瞭如何利用運行數據進行周期性的係統辨識更新，以補償結構的老化和環境參數的變化，確保控製效果的持久性。這種對係統全生命周期的關注，體現瞭作者超越純粹學術研究的工程情懷。我特彆欣賞它在案例中提到的，如何設計一個易於操作的GUI界麵來可視化展示主動控製的實時效果和健康狀態，這極大地降低瞭復雜控製係統在實際工業現場的部署門檻。它讓我們看到瞭，先進的振動控製技術真正走嚮工程應用所需要跨越的“最後一公裏”。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和邏輯結構設計得非常齣色，閱讀體驗令人愉悅。對於一個初學者來說，它循序漸進的難度提升麯綫設計得相當閤理。開篇的經典控製理論迴顧部分簡潔而有力，沒有冗餘的曆史贅述，直奔主題地為後續的先進控製方法打下堅實的基礎。我發現自己很多以前理解模糊的概念，比如模態分析中的阻尼比如何影響最優控製器的設計，在書中通過清晰的圖示和對比實驗的描述，一下子豁然開朗。更難能可貴的是，作者在討論復雜算法時，會穿插一些工程容錯性的思考。比如，當傳感器信號齣現噪聲或執行器發生故障時，係統應如何快速切換到被動或半主動模式以保證結構安全。這種“未雨綢繆”的寫作思路，體現瞭作者對工程安全性的高度重視，遠超一般學術著作的深度。