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動力學與控制(基礎篇力學領域101計劃核心教材)

  • 作者：編者:羅凱//張麗//陳提|責編:水淵
  • 出版社：高等教育
  • ISBN：9787040657104
  • 出版日期：2025/11/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：292
人民幣：RMB 51 元      售價：元
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內容大鋼
    本書是力學領域「101計劃」核心教材，系統闡述了機械或結構系統振動與控制理論基礎，旨在幫助學生掌握振動問題的分析方法和控制系統的基本理論。全書分為5章，包括緒論、單自由度系統的振動、單自由度系統的控制、多自由度系統的振動與控制、一維無限自由度系統的振動與控制。第1章緒論介紹振動問題的基本概念、分類和研究方法，並闡明振動主動控制的基本理論。第2章重點講解單自由度系統的動力學建模，並介紹其振動分析的基本方法。第3章介紹單自由度系統的控制，涉及經典反饋控制的時域、頻域和復域分析方法。第4章轉向多自由度系統的振動與控制，通過固有模態法分析多自由度系統的動力學特性，並介紹基於狀態空間表示法的現代控制理論。第5章探討弦、桿、軸和梁等一維無限自由度系統的振動分析方法，簡要介紹結構振動的主動控制技術。
    本書在統一的闡述振動與控制問題，不僅研究振動系統的控制問題，而且探討控制系統的振動特性，構建了振動力學與自動控制融合的完整基礎知識體系，認識理論發展的脈絡，並深入理解動態系統的特性。本書的例題和習題力求與工程實踐或科學前沿問題緊密結合，突出實用性、新穎性和趣味性，提升讀者學習和思考的積極性。同時，為引導讀者使用編程軟體求解振動問題和搭建控製程序，本書對涉及數值計算的例題（標注+）提供了MATLAB程序。
    本書可作為高等學校力學類、航空航天類、機械類、土木類等專業動力學與控制課程的教材，也可作為相關工程技術人員的參考書。
作者介紹
編者:羅凱//張麗//陳提|責編:水淵
目錄
第1章  緒論
  1.1  振動問題及其模型
  1.2  振動問題的分類
  1.3  振動研究的途徑
  1.4  振動的主動利用
  1.5  振動主動控制與自動控制系統的基本概念
  思考題
第2章  單自由度系統的振動
  2.1  系統的動力學建模
    2.1.1  等效單自由度系統
    2.1.2  系統的動力學方程
  2.2  無阻尼系統的自由振動
    2.2.1  自由振動的解
    2.2.2  簡諧振動及其特徵
  2.3  阻尼系統的自由振動
    2.3.1  系統的特徵方程與特徵根
    2.3.2  不同阻尼比的系統的響應
    2.3.3  特徵根的複平面表示及其對應的響應
  2.4  簡諧力激勵下的受迫振動
    2.4.1  完整受迫振動分析
    2.4.2  無阻尼系統的響應
    2.4.3  阻尼系統的響應
    2.4.4  阻尼系統穩態振動的復頻域響應
  2.5  簡諧運動激勵下的受迫振動
    2.5.1  系統動力學方程
    2.5.2  穩態振動分析
  2.6  振動隔離
    2.6.1  第一類隔振問題
    2.6.2  第二類隔振問題
    2.6.3  隔振器設計準則
  2.7  複雜阻尼系統的受迫振動及其減振
    2.7.1  簡諧振動下複雜阻尼的等效模型
    2.7.2  干摩擦阻尼系統的穩態振動及其減振
    2.7.3  遲滯阻尼系統的穩態振動及其減振
    2.7.4  低黏度流體阻尼系統的穩態振動及其減振
  2.8  周期激勵下的振動分析
    2.8.1  周期函數的傅里葉級數展開
    2.8.2  周期激勵下的受迫振動分析
  2.9  瞬態激勵下的振動分析
    2.9.1  杜哈梅積分法
    2.9.2  傅里葉變換法
    2.9.3  拉普拉斯變換法
    2.9.4  數值方法
  2.10  本章小結
  思考題
  習題
第3章  單自由度系統的控制
  3.1  反饋控制系統的模型
    3.1.1  機電系統的動力學模型
    3.1.2  控制系統的表示方法

  3.2  線性控制系統的時域分析
    3.2.1  時域性能指標
    3.2.2  極點位置的影響
    3.2.3  零點位置的影響
    3.2.4  系統的穩定性
  3.3  線性控制系統的復域分析
    3.3.1  基本反饋控制系統的根軌跡
    3.3.2  確定根軌跡的準則
  3.4  線性控制系統的頻域分析
    3.4.1  控制系統的頻域響應
    3.4.2  頻域響應的表示：伯德圖法
    3.4.3  穩定性判定：奈奎斯特穩定判據
    3.4.4  穩定裕度
  3.5  單自由度系統的振動控制設計
    3.5.1  PID控制器
    3.5.2  超前補償器
    3.5.3  滯后補償器
  3.6  本章小結
  思考題
  習題
第4章  多自由度系統的振動與控制
  4.1  多自由度系統的動力學建模
    4.1.1  向量力學方法
    4.1.2  影響係數法
    4.1.3  拉格朗日方程
  4.2  無阻尼系統的自由振動
    4.2.1  固有振動
    4.2.2  自由振動
  4.3  無阻尼系統的受迫振動
    4.3.1  頻域分析
    4.3.2  時域分析
  4.4  比例阻尼系統的振動
    4.4.1  比例阻尼系統
    4.4.2  自由振動
    4.4.3  受迫振動
  4.5  非比例阻尼系統的振動
    4.5.1  自由振動
    4.5.2  受迫振動
  4.6  動力消振器
    4.6.1  無阻尼消振器設計
    4.6.2  含阻尼消振器設計
  4.7  系統的狀態空間描述
  4.8  狀態方程的解及其穩定性
    4.8.1  自由振動的解
    4.8.2  受迫振動的解
    4.8.3  系統的穩定性
  4.9  系統的能控性與能觀性
    4.9.1  系統的能控性
    4.9.2  系統的能觀性
  4.10  全狀態反饋控制的極點配置法

  4.11  最優控制器（LQR）
  4.12  最優觀測器（LQE）及其與控制器的集成（LQG）
    4.12.1  全狀態最優估計：卡爾曼濾波器
    4.12.2  基於感測器的最優控制：線性二次型高斯控制器
  4.13  本章小結
  思考題
  習題
第5章  一維無限自由度系統的振動與控制
  5.1  弦、桿和軸的振動
    5.1.1  弦的橫向振動
    5.1.2  桿的縱向振動
    5.1.3  軸的扭轉振動
    5.1.4  分離變數法求解
    5.1.5  固有振型及其正交性
  5.2  梁的振動
    5.2.1  梁的彎曲振動
    5.2.2  分離變數法求解
    5.2.3  固有振型及其正交性
    5.2.4  模態疊加法求解振動響應
    5.2.5  軸力作用下梁的固有振動
    5.2.6  鐵摩辛柯梁的固有振動
  5.3  含阻尼桿和梁的振動
    5.3.1  含黏性阻尼桿的自由振動
    5.3.2  含黏性阻尼梁的受迫振動
  5.4  振動測試實驗
    5.4.1  實驗系統構建與數據採樣技術
    5.4.2  快速傅里葉變換
    5.4.3  頻率泄露
    5.4.4  頻響函數測量
  5.5  結構振動主動控制方法簡介
    5.5.1  振動控制的分類
    5.5.2  結構振動主動控制
    5.5.3  結構振動主動控制方法
  5.6  獨立模態空間控制
    5.6.1  獨立模態空間控制流程
    5.6.2  極點配置法
    5.6.3  最優控製法
  5.7  模態耦合控制
  5.8  本章小結
  思考題
  習題
附錄A  傅里葉變換性質及其常用變換對
附錄B  拉普拉斯變換性質及其常用變換對
參考文獻

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