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第1章 绪论1

1.1 振动主动控制概述1

1.2 振动主动控制技术研究现状与发展2

1.3 精密隔振技术发展现状7

第2章 振动系统建模10

2.1 振动系统建模概述10

2.1.1 振动系统建模的基本概念10

2.1.2 描述振动系统的方法10

2.2 振动系统建模12

2.2.1 单自由度振动系统12

2.2.2 多自由度振动系统13

2.2.3 弹性体系统14

2.2.4 非线性系统16

2.3 微制造平台主动隔振系统17

2.3.1 微制造平台隔振系统仿生原理设计17

2.3.2 微制造平台主动隔振系统结构设计22

2.3.3 微制造平台主动隔振系统振动模型及其动力学方程23

2.4 空气弹簧及其振动模型27

2.5 实验模态分析29

第3章 振动主动控制系统的动力学分析33

3.1 致动器与传感器的优化配置33

3.1.1 致动器的优化配置33

3.1.2 传感器的优化配置35

3.2 双层隔振系统致动器安装方式合理性分析36

3.2.1 致动器仅作用于隔振对象时的动力学分析36

3.2.2 致动器安装于中间质量与基础之间时的动力学分析38

3.2.3 致动器安装于隔振对象与中间质量之间时的动力学分析39

3.3 精密隔振系统的振动传递率42

3.3.1 单个干扰作用下的振动传递率42

3.3.2 复杂激励环境下的振动传递率44

3.4 基于遗传算法的主动控制系统反馈参数优化48

3.4.1 主动控制系统优化模型48

3.4.2 基于遗传算法的主动控制系统反馈参数优化49

3.4.3 主动控制系统反馈参数优化结果50

第4章 超磁致伸缩致动器55

4.1 超磁致伸缩材料55

4.2 超磁致伸缩致动器的结构与磁路设计56

4.3 超磁致伸缩致动器电磁特性的有限元分析60

4.3.1 平面电磁场边值问题的有限元法60

4.3.2 超磁致伸缩致动器的磁场有限元分析61

4.4 超磁致伸缩致动器的工作特性64

4.4.1 超磁致伸缩致动器的静态特性64

4.4.2 超磁致伸缩致动器的动态特性68

4.5 超磁致伸缩致动器的非线性模型与分析70

第5章 振动主动控制算法的比较72

5.1 PID控制72

5.1.1 数字PID控制72

5.1.2 微制造平台振动的PID控制仿真73

5.2 LQG控制75

5.2.1 LQG控制模型75

5.2.2 微制造平台振动的LQG控制仿真76

5.3 H∞控制78

5.3.1 H∞控制理论78

5.3.2 H∞控制器的设计80

5.3.3 微制造平台振动的H∞控制仿真81

5.4 模糊控制83

5.4.1 模糊控制的基本概念83

5.4.2 模糊控制器设计84

5.4.3 微制造平台振动的模糊控制仿真86

5.5 神经网络控制88

5.5.1 神经网络控制模型88

5.5.2 微制造平台振动的神经网络控制仿真89

5.6 控制算法的比较90

第6章 振动的模糊广义预测控制94

6.1 广义预测控制理论94

6.2 改进的自适应加权广义预测控制96

6.2.1 改进的加权广义预测控制96

6.2.2 自适应广义预测控制直接算法99

6.3 模糊广义预测控制101

6.3.1 模糊广义预测控制模型101

6.3.2 加权系数调节器101

6.4 振动的模糊广义预测控制律的设计103

6.4.1 振动系统运动方程的离散化103

6.4.2 振动系统模糊广义预测控制律的设计104

6.5 振动控制系统稳定性分析106

6.5.1 一步预测控制的稳定性分析106

6.5.2 改进型加权广义预测控制的稳定性分析107

6.6 微制造平台振动的模糊广义预测控制仿真108

6.6.1 模糊广义预测控制仿真与性能分析108

6.6.2 微制造平台振动的模糊广义预测控制仿真110

第7章 微制造平台振动主动控制112

7.1 微制造平台振动主动控制系统112

7.2 微制造平台振动主动控制系统软件设计114

7.2.1 操作系统与编程语言114

7.2.2 振动主动控制软件的结构组成115

7.3 微制造平台振动控制效果117

7.3.1 正弦激励振动控制117

7.3.2 随机干扰振动控制119

第8章 镗削系统的切削稳定性及其颤振控制方法121

8.1 镗削系统的切削稳定性分析121

8.2 基于主轴变速方法的切削颤振控制机理124

8.2.1 主轴变速对切削稳定性的影响124

8.2.2 主轴变速对切削过程中颤振频率的影响127

8.2.3 主轴变速方法对切削颤振的控制机理127

8.3 结构刚度变化对镗削系统稳定性的影响128

8.3.1 结构刚度变化对镗削系统稳定性影响的复平面表示128

8.3.2 从稳定性极限图上看结构刚度变化对镗削系统稳定性的影响130

8.3.3 结构刚度连续变化对切削颤振控制机理的研究131

第9章 磁流变自抑振智能镗杆的工作机理及其设计优化133

9.1 磁流变技术133

9.2 磁流变自抑振智能镗杆的研制134

9.3 磁流变液抑振单元的结构优化137

9.3.1 磁流变液抑振单元的材料选择137

9.3.2 磁流变液抑振单元的磁路系统建模138

9.3.3 磁流变液抑振单元的结构参数优化140

9.3.4 结构参数优化结果的仿真分析141

第10章 磁流变自抑振智能镗杆的动力学模型145

10.1 智能镗杆中磁流变液材料的动力学特性与本构模型145

10.1.1 磁流变液材料的动态特性区划分146

10.1.2 磁流变液材料动力学特性分析147

10.1.3 基于Maxwell与Kelvin模型的磁流变液材料本构模型148

10.1.4 磁流变液材料的动态本构特性分析149

10.2 基于Euler-Bernoulli梁模型的智能镗杆动力学特性分析151

10.2.1 智能镗杆屈服前区的动力学特性分析152

10.2.2 智能镗杆屈服后区的动力学特性分析156

10.2.3 智能镗杆屈服时的临界条件157

10.2.4 智能镗杆动力学特性仿真159

10.3 基于Bouc-Wen模型的智能镗杆动力学模型160

10.3.1 基于Bouc-Wen模型的智能镗杆动力学建模161

10.3.2 基于Bouc-Wen模型的智能镗杆动力学模型相关参数识别163

10.3.3 基于Bouc-Wen模型的智能镗杆动力学特性仿真164

第11章 磁流变自抑振智能镗杆的控制策略166

11.1 智能镗杆切削颤振控制的非线性随机最优控制策略166

11.1.1 智能镗杆切削颤振控制的非线性随机最优控制律167

11.1.2 受控智能镗杆系统的响应与性能准则171

11.1.3 智能镗杆切削颤振控制的非线性随机最优控制策略的数值模拟172

11.2 智能镗杆颤振抑制的变刚度控制策略173

11.2.1 从能量角度分析变刚度控制策略对镗削系统稳定性的影响174

11.2.2 变刚度控制策略的固有频率改变量参数的优选176

11.2.3 变刚度控制策略的固有频率变化波形和频率参数的优选178

第12章 磁流变自抑振智能镗杆的切削颤振控制实验182

12.1 磁流变自抑振智能镗杆切削颤振控制实验平台182

12.1.1 智能镗杆实验系统硬件配置182

12.1.2 智能镗杆实验系统软件设计183

12.2 基于非线性随机最优控制策略的颤振实验185

12.2.1 加控制前后切削振动信号的时域和频域特性分析185

12.2.2 非线性随机最优控制策略对颤振预防的作用186

12.2.3 非线性随机最优控制策略的控制效果与效率187

12.3 基于变刚度控制策略的颤振实验188

12.3.1 变刚度控制策略的颤振抑制效果实验188

12.3.2 控制信号幅值大小与变化波形优选实验190

12.3.3 控制信号变化频率优选实验193

参考文献197