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第0章 绪论 1

参考文献 12

第1章 智能结构动力学基础 15

1.1结构动力学基本理论 15

1.1.1哈密顿原理 15

1.1.2拉格朗日运动方程——广义坐标系下的哈密顿原理 21

1.1.3多自由度线性系统振动的固有频率及振型 25

1.2结构动力学问题的分析与计算方法 30

1.2.1弹性结构动力学问题分析的有限元方法 30

1.2.2模态分析法求解动力学方程 33

1.3阻尼模型 35

1.3.1黏滞阻尼及等效黏滞阻尼 35

1.3.2结构阻尼 36

1.3.3结构分析中的阻尼模型 37

参考文献 39

第2章 智能结构控制理论基础 40

2.1智能结构的迟滞非线性特性 40

2.1.1迟滞非线性系统特性 40

2.1.2智能结构迟滞非线性 42

2.2迟滞非线性系统建模基础 43

2.2.1迟滞非线性系统基于物理建模基础 44

2.2.2迟滞非线性系统基于算子建模基础 47

2.2.3迟滞非线性系统基于计算智能建模基础 53

2.3迟滞非线性系统控制基础 60

2.3.1迟滞非线性系统逆补偿原理 61

2.3.2迟滞非线性系统复合控制原理 63

2.3.3迟滞非线性系统反馈控制原理 64

参考文献 65

第3章 智能结构中的压电作动器及机-电耦合动力学原理 67

3.1压电材料概述 67

3.1.1压电效应及其应用 67

3.1.2压电材料的线弹性本构关系 69

3.1.3压电材料的重要参数 71

3.2机电耦合系统动力学原理 74

3.2.1电路系统的能量泛函 74

3.2.2机电耦合系统的能量泛函及哈密顿变分原理的数学表达式 78

3.2.3机电耦合系统的动力学方程 79

3.3压电叠堆作动器及其机电耦合动力学 80

3.3.1压电叠堆作动器概述 80

3.3.2压电叠堆作动器耦合动力学特性 82

参考文献 86

第4章 智能结构中的磁致伸缩作动器及电-磁-力耦合动力学 87

4.1超磁致伸缩材料概述 87

4.2超磁致伸缩材料的非线性本构关系 89

4.2.1磁化本构关系 91

4.2.2磁致伸缩本构关系 92

4.2.3应力-应变本构关系 93

4.3磁致伸缩作动器的基本原理及输出特性 96

4.3.1磁致伸缩作动器的基本原理 96

4.3.2磁致伸缩作动器的输出特性 97

4.4磁致伸缩作动器电-磁-力耦合动力学 103

4.4.1磁致伸缩作动器的电-磁-力耦合动力学方程 103

4.4.2磁致伸缩作动器动态位移输出（迟滞响应）的理论解 106

4.5磁致伸缩作动器的共振频率 109

4.5.1无电流输入（作动器不工作）时的共振频率 110

4.5.2有电流输入（作动器工作）时的共振频率 114

4.5.3小结 118

参考文献 119

第5章 智能结构中的柔性元件 121

5.1高精度转动连接结构 122

5.1.1高精度转动连接的结构形式及原理 122

5.1.2复合型万向柔性铰的设计原理及方法 124

5.2空间对称圆锥曲线切口式柔性转动连接 126

5.2.1空间对称圆锥曲线切口式柔性铰的转动刚度 126

5.2.2空间对称圆锥曲线切口柔性铰的万向特性 134

5.2.3空间对称圆锥曲线切口柔性铰的轴向刚度、强度与精度 135

5.2.4空间对称圆锥曲线切口式柔性铰的设计方法 140

5.2.5空间对称圆锥曲线切口式柔性铰的设计实例 140

5.3柔性微位移放大机构 144

5.3.1柔性微位移放大机构原理 144

5.3.2几种典型的微位移放大机构 145

5.3.3柔性微位移放大机构的设计要点及其在工程中的应用 150

参考文献 152

第6章 几类基于超磁致伸缩材料的智能结构动力学分析与设计 154

6.1智能光轴稳定系统 154

6.2智能高精度Stewart定位平台 158

6.2.1智能高精度Stewart定位平台的原理与设计 158

6.2.2智能高精度Stewart定位平台的动力学分析 161

6.2.3智能高精度Stewart定位平台的实验分析 165

6.3大载荷高精度智能隔振平台 165

6.3.1大载荷高精度智能隔振平台的原理与设计 166

6.3.2大载荷高精度智能隔振平台的动力学分析 172

6.3.3大载荷高精度智能隔振平台的实验分析 176

6.4大载荷模块式智能隔振平台 180

6.4.1大载荷模块式智能隔振平台的原理与设计 180

6.4.2大载荷模块式智能隔振平台的动力学分析 182

6.4.3大载荷模块式智能隔振单元的实验分析 189

参考文献 190

第7章 智能结构迟滞非线性系统建模 192

7.1迟滞系统物理建模理论 192

7.1.1 Jiles-Atherton模型 192

7.1.2归一化模型 199

7.2迟滞系统唯象建模理论 201

7.2.1 Preisach模型 202

7.2.2改进的PI模型 206

7.2.3 Bouc-Wen迟滞非线性建模 211

7.3迟滞系统智能建模方法 214

7.3.1模糊树建模方法 214

7.3.2支持向量机建模方法 219

7.3.3神经元网络建模方法 221

7.4率相关与应力相关迟滞非线性系统建模 225

7.4.1率相关Preisach算子建模 225

7.4.2应力相关PI迟滞模型 229

7.4.3率相关支持向量机建模 232

参考文献 240

第8章 智能结构跟踪控制 242

8.1智能结构前馈控制 242

8.1.1智能结构前馈控制原理 242

8.1.2基于Preisach模型的前馈控制 244

8.1.3基于PI模型的逆补偿控制器 247

8.1.4基于模糊树模型的前馈控制 248

8.1.5基于支持向量机模型的前馈控制 251

8.2智能结构复合控制 254

8.2.1前馈+PID控制 254

8.2.2具有自适应逆补偿的模型参考控制 256

8.2.3内模控制 259

8.2.4鲁棒控制 263

8.3智能结构反馈控制 269

8.3.1鲁棒自适应控制 269

8.3.2反步控制 279

8.3.3滑模变结构控制 284

8.4智能结构实时跟踪控制系统设计 292

8.4.1智能结构实时跟踪控制系统的组成 293

8.4.2 DSP控制卡硬件设计 296

8.4.3 DSP控制卡逻辑控制时序设计 299

8.4.4 DSP控制卡技术参数 301

参考文献 301

第9章 智能结构振动主动控制 303

9.1智能结构前馈振动主动控制 303

9.1.1改进的自适应滤波算法 303

9.1.2简化超稳定自适应回归滤波算法 322

9.1.3滑动自适应滤波算法 331

9.2智能结构积分力反馈振动主动控制 346

9.2.1 sky-hook阻尼 346

9.2.2积分力反馈振动主动控制 348

9.2.3单自由度力反馈振动主动控制实验 349

9.3智能结构实时振动主动控制系统设计 351

9.3.1智能结构实时振动主动控制系统的组成 351

9.3.2 DSP控制卡的设计 352

9.3.3智能结构控制系统的外围执行电路设计 362

参考文献 371

第10章 智能结构控制的几种应用 372

10.1智能光轴稳定系统的高精度控制 372

10.1.1智能光轴稳定系统控制原理 372

10.1.2智能光轴稳定系统基于PMAC卡的控制器设计 373

10.1.3智能光轴稳定系统控制实验 373

10.2大载荷、高精度智能模块化隔振平台控制 375

10.2.1模块化隔振单元主动振动控制系统的组成 377

10.2.2模块化隔振单元实时振动主动控制实验 379

10.2.3模块拼装式整体隔振平台主动振动控制仿真 386

10.3超磁致伸缩Stewart平台高精度振动主动控制 393

10.3.1超磁致伸缩Stewart平台集成化振动主动控制系统组成 394

10.3.2超磁致伸缩Stewart平台基于DSP控制卡的控制器设计 395

10.3.3超磁致伸缩Stewart平台实时振动主动控制实验 396

10.4压电Stewart平台高精度振动主动控制 401

10.4.1压电Stewart平台振动主动控制系统原理 401

10.4.2压电Stewart平台积分力反馈振动主动控制器设计 403

10.4.3压电Stewart平台实时振动主动控制实验 404

参考文献 406