振動主動控制及應用

《振動主動控制及應用》共12章。第1章介紹振動主動控制的基本概念、國內外相關研究和應用情況；第2章分析振動系統建模問題，並以微製造平台主動隔振系統的建模為例進行了系統深入的分析；第3章分析傳感器與致動器的優化配置問題，並對複雜激勵環境和致動器不同安裝方式下隔振系統的動力學特性以及主動控制系統反饋參數優化等問題進行了深入的探討；第4章分析超磁致伸縮致動器的設計，並進行了靜態特性和動態特性的實驗測試與分析；第5章分析多種控制方法在振動主動控制中的應用與振動控制效果；第6章對自適應廣義預測控制算法進行了分析和改進，提出了一種應用於振動主動控制的模糊廣義預測控制方法；第7章構建了以工業PC機為核心的振動主動控制系統，並對有關理論和控制算法進行了實驗測試和效果分析；第8至第12章對鏜削系統切削穩定性與顫振控制方法、磁流變液在鏜削振動控制中的應用與磁流變自抑振智能鏜杆系統進行了系統深入的分析和討論。

《振動主動控制及應用》內容豐富，深入淺出，圖文並茂，既有理論又有應用。有關研究成果可廣闊應用於精密製造、精密測量、航空航天、國防軍工等領域中的振動主動控制與精密隔振。《振動主動控制及應用》既可作為高等院校有關專業高年級學生、研究生和教師的參考書，也可供在該領域從事研究和實踐的工程技術人員參考。

第1章 緒論

1.1 振動主動控制概述

1.2 振動主動控制技術研究現狀與發展

1.3 精密隔振技術發展現狀

第2章 振動系統建模

2.1 振動系統建模概述

2.1.1 振動系統建模的基本概念

2.1.2 描述振動系統的方法

2.2 振動系統建模

2.2.1 單自由度振動系統

2.2.2 多自由度振動系統

2.2.3 彈性體系統

2.2.4 非線性系統

2.3 微製造平台主動隔振系統

2.3.1 微製造平台隔振系統仿生原理設計

2.3.2 微製造平台主動隔振系統結構設計

2.3.3 微製造平台主動隔振系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

第3章 振動主動控制系統的動力學分析

3.1 致動器與傳感器的優化配置

3.1.1 致動器的優化配置

3.1.2 傳感器的優化配置

3.2 雙層隔振系統致動器安裝方式合理性分析

3.2.1 致動器僅作用於隔振對象時的動力學分析

3.2.2 致動器安裝於中間質量與基礎之間時的動力學分析

3.2.3 致動器安裝於隔振對象與中間質量之間時的動力學分析

3.3 精密隔振系統的振動傳遞率

3.3.1 單個干擾作用下的振動傳遞率

3.3.2 複雜激勵環境下的振動傳遞率

3.4 基於遺傳算法的主動控制系統反饋參數優化

3.4.1 主動控制系統優化模型

3.4.2 基於遺傳算法的主動控制系統反饋參數優化

3.4.3 主動控制系統反饋參數優化結果

第4章 超磁致伸縮致動器

4.1 超磁致伸縮材料

4.2 超磁致伸縮致動器的結構與磁路設計

4.3 超磁致伸縮致動器電磁特性的有限元分析

4.3.1 平面電磁場邊值問題的有限元法

4.3.2 超磁致伸縮致動器的磁場有限元分析

4.4 超磁致伸縮致動器的工作特性

4.4.1 超磁致伸縮致動器的靜態特性

4.4.2 超磁致伸縮致動器的動態特性

4.5 超磁致伸縮致動器的非線性模型與分析

第5章 振動主動控制算法的比較

5.1 PID控制

5.1.1 數字PID控制

5.1.2 微製造平台振動的PID控制仿真

5.2 LQG控制

5.2.1 LQG控制模型

5.2.2 微製造平台振動的LQG控制仿真

5.3 H□控制

5.3.1 H□控制理論

5.3.2 H□控制器的設計

5.3.3 微製造平台振動的H□控制仿真

5.4 模糊控制

5.4.1 模糊控制的基本概念

5.4.2 模糊控制器設計

5.4.3 微製造平台振動的模糊控制仿真

5.5 神經網絡控制

5.5.1 神經網絡控制模型

5.5.2 微製造平台振動的神經網絡控制仿真

5.6 控制算法的比較

第6章 振動的模糊廣義預測控制

6.1 廣義預測控制理論

6.2 改進的自適應加權廣義預測控制

6.2.1 改進的加權廣義預測控制

6.2.2 自適應廣義預測控制直接算法

6.3 模糊廣義預測控制

6.3.1 模糊廣義預測控制模型

6.3.2 加權係數調節器

6.4 振動的模糊廣義預測控制律的設計

6.4.1 振動系統運動方程的離散化

6.4.2 振動系統模糊廣義預測控制律的設計

6.5 振動控制系統穩定性分析

6.5.1 一步預測控制的穩定性分析

6.5.2 改進型加權廣義預測控制的穩定性分析

6.6 微製造平台振動的模糊廣義預測控制仿真

6.6.1 模糊廣義預測控制仿真與性能分析

6.6.2 微製造平台振動的模糊廣義預測控制仿真

第7章 微製造平台振動主動控制

7.1 微製造平台振動主動控制系統

7.2 微製造平台振動主動控制系統軟件設計

7.2.1 操作系統與編程語言

7.2.2 振動主動控制軟件的結構組成

7.3 微製造平台振動控制效果

7.3.1 正弦激勵振動控制

7.3.2 隨機干擾振動控制

第8章 鏜削系統的切削穩定性及其顫振控制方法

8.1 鏜削系統的切削穩定性分析

8.2 基於主軸變速方法的切削顫振控制機理

8.2.1 主軸變速對切削穩定性的影響

8.2.2 主軸變速對切削過程中顫振頻率的影響

8.2.3 主軸變速方法對切削顫振的控制機理

8.3 結構剛度變化對鏜削系統穩定性的影響

8.3.1 結構剛度變化對鏜削系統穩定性影響的複平面表示

8.3.2 從穩定性極限圖上看結構剛度變化對鏜削系統穩定性的影響

8.3.3 結構剛度連續變化對切削顫振控制機理的研究

第9章 磁流變自抑振智能鏜杆的工作機理及其設計優化

9.1 磁流變技術

9.2 磁流變自抑振智能鏜杆的研製

9.3 磁流變液抑振單元的結構優化

9.3.1 磁流變液抑振單元的材料選擇

9.3.2 磁流變液抑振單元的磁路系統建模

9.3.3 磁流變液抑振單元的結構參數優化

9.3.4 結構參數優化結果的仿真分析

第10章 磁流變自抑振智能鏜杆的動力學模型

10.1 智能鏜杆中磁流變液材料的動力學特性與本構模型

10.1.1 磁流變液材料的動態特性區劃分

10.1.2 磁流變液材料動力學特性分析

10.1.3 基於Maxwell與Kelvin模型的磁流變液材料本構模型

10.1.4 磁流變液材料的動態本構特性分析

10.2 基於Euler-Bellaoulli梁模型的智能鏜杆動力學特性分析

10.2.1 智能鏜杆屈服前區的動力學特性分析

10.2.2 智能鏜杆屈服後區的動力學特性分析

10.2.3 智能鏜杆屈服時的臨界條件

10.2.4 智能鏜杆動力學特性仿真

10.3 基於Bouc-Wen模型的智能鏜杆動力學模型

10.3.1 基於Bouc-Wen模型的智能鏜杆動力學建模

10.3.2 基於Bouc-Wen模型的智能鏜杆動力學模型相關參數識別

10.3.3 基於Bouc-Wen模型的智能鏜杆動力學特性仿真

第11章 磁流變自抑振智能鏜杆的控制策略

11.1 智能鏜杆切削顫振控制的非線性隨機最優控制策略

11.1.1 智能鏜杆切削顫振控制的非線性隨機最優控制律

11.1.2 受控智能鏜杆系統的響應與性能準則

11.1.3 智能鏜杆切削顫振控制的非線性隨機最優控制策略的數值模擬

11.2 智能鏜杆顫振抑制的變剛度控制策略

11.2.1 從能量角度分析變剛度控制策略對鏜削系統穩定性的影響

11.2.2 變剛度控制策略的固有頻率改變量參數的優選

11.2.3 變剛度控制策略的固有頻率變化波形和頻率參數的優選

第12章 磁流變自抑振智能鏜杆的切削顫振控制實驗

12.1 磁流變自抑振智能鏜杆切削顫振控制實驗平台

12.1.1 智能鏜杆實驗系統硬件配置

12.1.2 智能鏜杆實驗系統軟件設計

12.2 基於非線性隨機最優控制策略的顫振實驗

12.2.1 加控制前後切削振動信號的時域和頻域特性分析

12.2.2 非線性隨機最優控制策略對顫振預防的作用

12.2.3 非線性隨機最優控制策略的控制效果與效率

12.3 基於變剛度控制策略的顫振實驗

12.3.1 變剛度控制策略的顫振抑制效果實驗

12.3.2 控制信號幅值大小與變化波形優選實驗

12.3.3 控制信號變化頻率優選實驗

參考文獻

2013年10月，該書入選第四屆“三個一百”原創圖書出版工程科學技術類圖書。 ^[1] 

張春良，男，1964年生，湖南衡陽人。1984年和1987年分別獲西安交通大學機械製造專業學士學位和碩士學位，2004年獲浙江大學機械工程專業博士學位。2005年至2006年在澳大利亞悉尼大學從事科學研究工作。現任南華大學機械工程學院院長、教授、博士研究生導師、現代製造工程與激光技術研究所所長。湖南省新世紀121人才工程第一層次人選，湖南省普通高等學校學科帶頭人，中國機械工程學會高級會員，中國機械工程學會機械工業自動化分會委員，全國高校製造及自動化研究會理事，《中國機械工程》雜誌社董事，《南華大學學報》（自然科學版）編委，湖南省機械工程學會常務理事，全國高等學校教學研究會機械專業委員會委員，湖南省高等學校專業評審委員會委員等。

主要從事製造過程自動化、數控技術、激光加工技術、振動與噪聲控制、故障診斷等方面的科研和教學工作。先後完成國家自然科學基金、國防基礎科研項目、湖南省自然科學基金以及中澳合作項目等科研項目30多項、國家和省級教研課題7項。獲國防科學技術獎二等獎1項、三等獎1項，部級科技進步三等獎2項，全國教育科學研究優秀成果三等獎1項，省級教學成果一等獎1項、二等獎2項。在國際國內刊物和學術會議上發表論文80多篇，其中被SCI、EI、ISTP三大檢索系統收錄30多篇。2007年被授予全國模範教師稱號。