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动力学与控制(基础篇)


作者:
主编 罗凯 张丽 陈提
定价:
51.00元
ISBN:
978-7-04-065710-4
版面字数:
390.00千字
开本:
16开
全书页数:
暂无
装帧形式:
平装
重点项目:
暂无
出版时间:
2025-11-21
物料号:
65710-00
读者对象:
高等教育
一级分类:
力学类
二级分类:
力学专业课程
三级分类:
振动力学

本书是力学领域“101计划”核心教材,系统阐述了机械或结构系统振动与控制理论基础,旨在帮助学生掌握振动问题的分析方法和控制系统的基本理论。全书分为5章,包括绪论、单自由度系统的振动、单自由度系统的控制、多自由度系统的振动与控制、一维无限自由度系统的振动与控制。第1章绪论介绍振动问题的基本概念、分类和研究方法,并阐明振动主动控制的基本理论。第2章重点讲解单自由度系统的动力学建模,并介绍其振动分析的基本方法。第3章介绍单自由度系统的控制,涉及经典反馈控制的时域、频域和复域分析方法。第4章转向多自由度系统的振动与控制,通过固有模态法分析多自由度系统的动力学特性,并介绍基于状态空间表示法的现代控制理论。第5章探讨弦、杆、轴和梁等一维无限自由度系统的振动分析方法,简要介绍结构振动的主动控制技术。

本书旨在统一的阐述振动与控制问题,不仅研究振动系统的控制问题,而且探讨控制系统的振动特性,构建了振动力学与自动控制融合的完整基础知识体系,认识理论发展的脉络,并深入理解动态系统的特性。本书的例题和习题力求与工程实践或科学前沿问题紧密结合,突出实用性、新颖性和趣味性,提升读者学习和思考的积极性。同时,为引导读者使用编程软件求解振动问题和搭建控制程序,本书对涉及数值计算的例题(标注+)提供了MATLAB程序。

本书可作为高等学校力学类、航空航天类、机械类、土木类等专业动力学与控制课程的教材,也可作为相关工程技术人员的参考书。

  • 前辅文
  • 第1章 绪论
    • 1.1 振动问题及其模型
    • 1.2 振动问题的分类
    • 1.3 振动研究的途径
    • 1.4 振动的主动利用
    • 1.5 振动主动控制与自动控制系统的基本概念
    • 思考题
  • 第2章 单自由度系统的振动
    • 2.1 系统的动力学建模
      • 2.1.1 等效单自由度系统
      • 2.1.2 系统的动力学方程
    • 2.2 无阻尼系统的自由振动
      • 2.2.1 自由振动的解
      • 2.2.2 简谐振动及其特征
    • 2.3 阻尼系统的自由振动
      • 2.3.1 系统的特征方程与特征根
      • 2.3.2 不同阻尼比的系统的响应
      • 2.3.3 特征根的复平面表示及其对应的响应
    • 2.4 简谐力激励下的受迫振动
      • 2.4.1 完整受迫振动分析
      • 2.4.2 无阻尼系统的响应
      • 2.4.3 阻尼系统的响应
      • 2.4.4 阻尼系统稳态振动的复频域响应
    • 2.5 简谐运动激励下的受迫振动
      • 2.5.1 系统动力学方程
      • 2.5.2 稳态振动分析
    • 2.6 振动隔离
      • 2.6.1 第一类隔振问题
      • 2.6.2 第二类隔振问题
      • 2.6.3 隔振器设计准则
    • 2.7 复杂阻尼系统的受迫振动及其减振
      • 2.7.1 简谐振动下复杂阻尼的等效模型
      • 2.7.2 干摩擦阻尼系统的稳态振动及其减振
      • 2.7.3 迟滞阻尼系统的稳态振动及其减振
      • 2.7.4 低黏度流体阻尼系统的稳态振动及其减振
    • 2.8 周期激励下的振动分析
      • 2.8.1 周期函数的傅里叶级数展开
      • 2.8.2 周期激励下的受迫振动分析
    • 2.9 瞬态激励下的振动分析
      • 2.9.1 杜哈梅积分法
      • 2.9.2 傅里叶变换法
      • 2.9.3 拉普拉斯变换法
      • 2.9.4 数值方法
    • 2.10 本章小结
    • 思考题
    • 习题
  • 第3章 单自由度系统的控制
    • 3.1 反馈控制系统的模型
      • 3.1.1 机电系统的动力学模型
      • 3.1.2 控制系统的表示方法
    • 3.2 线性控制系统的时域分析
      • 3.2.1 时域性能指标
      • 3.2.2 极点位置的影响
      • 3.2.3 零点位置的影响
      • 3.2.4 系统的稳定性
    • 3.3 线性控制系统的复域分析
      • 3.3.1 基本反馈控制系统的根轨迹
      • 3.3.2 确定根轨迹的准则
    • 3.4 线性控制系统的频域分析
      • 3.4.1 控制系统的频域响应
      • 3.4.2 频域响应的表示:伯德图法
      • 3.4.3 稳定性判定:奈奎斯特稳定判据
      • 3.4.4 稳定裕度
    • 3.5 单自由度系统的振动控制设计
      • 3.5.1 PID控制器
      • 3.5.2 超前补偿器
      • 3.5.3 滞后补偿器
    • 3.6 本章小结
    • 思考题
    • 习题
  • 第4章 多自由度系统的振动与控制
    • 4.1 多自由度系统的动力学建模
      • 4.1.1 向量力学方法
      • 4.1.2 影响系数法
      • 4.1.3 拉格朗日方程
    • 4.2 无阻尼系统的自由振动
      • 4.2.1 固有振动
      • 4.2.2 自由振动
    • 4.3 无阻尼系统的受迫振动
      • 4.3.1 频域分析
      • 4.3.2 时域分析
    • 4.4 比例阻尼系统的振动
      • 4.4.1 比例阻尼系统
      • 4.4.2 自由振动
      • 4.4.3 受迫振动
    • 4.5 非比例阻尼系统的振动
      • 4.5.1 自由振动
      • 4.5.2 受迫振动
    • 4.6 动力消振器
      • 4.6.1 无阻尼消振器设计
      • 4.6.2 含阻尼消振器设计
    • 4.7 系统的状态空间描述
    • 4.8 状态方程的解及其稳定性
      • 4.8.1 自由振动的解
      • 4.8.2 受迫振动的解
      • 4.8.3 系统的稳定性
    • 4.9 系统的能控性与能观性
      • 4.9.1 系统的能控性
      • 4.9.2 系统的能观性
    • 4.10 全状态反馈控制的极点配置法
    • 4.11 最优控制器(LQR)
    • 4.12 最优观测器(LQE)及其与控制器的集成(LQG)
      • 4.12.1 全状态最优估计:卡尔曼滤波器
      • 4.12.2 基于传感器的最优控制:线性二次型高斯控制器
    • 4.13 本章小结
    • 思考题
    • 习题
  • 第5章 一维无限自由度系统的振动与控制
    • 5.1 弦、杆和轴的振动
      • 5.1.1 弦的横向振动
      • 5.1.2 杆的纵向振动
      • 5.1.3 轴的扭转振动
      • 5.1.4 分离变量法求解
      • 5.1.5 固有振型及其正交性
    • 5.2 梁的振动
      • 5.2.1 梁的弯曲振动
      • 5.2.2 分离变量法求解
      • 5.2.3 固有振型及其正交性
      • 5.2.4 模态叠加法求解振动响应
      • 5.2.5 轴力作用下梁的固有振动
      • 5.2.6 铁摩辛柯梁的固有振动
    • 5.3 含阻尼杆和梁的振动
      • 5.3.1 含黏性阻尼杆的自由振动
      • 5.3.2 含黏性阻尼梁的受迫振动
    • 5.4 振动测试实验
      • 5.4.1 实验系统构建与数据采样技术
      • 5.4.2 快速傅里叶变换
      • 5.4.3 频率泄露
      • 5.4.4 频响函数测量
    • 5.5 结构振动主动控制方法简介
      • 5.5.1 振动控制的分类
      • 5.5.2 结构振动主动控制
      • 5.5.3 结构振动主动控制方法
    • 5.6 独立模态空间控制
      • 5.6.1 独立模态空间控制流程
      • 5.6.2 极点配置法
      • 5.6.3 最优控制法
    • 5.7 模态耦合控制
    • 5.8 本章小结
    • 思考题
    • 习题
  • 附录A 傅里叶变换性质及其常用变换对
  • 附录B 拉普拉斯变换性质及其常用变换对
  • 参考文献

相关图书