大型挠性空间桁架结构 动力学分析与模糊振动控制PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1空间桁架结构简介 1

有效载荷的桁架式结构 1

支撑式桁架 5

平台式桁架 10

1.2航天器空间桁架基本问题 12

空间桁架的结构力学问题 12

航天器空间桁架面临的特殊问题 13

建模问题 14

桁架结构的振动控制问题 15

1.3空间桁架结构的振动控制理论、方法与技术 15

模糊控制理论研究 16

挠性结构主动模糊振动控制研究 17

智能杆原理 18

空间桁架的振动控制技术 19

1.4本书梗概 21

第2章 空间桁架结构的构型及简化模型 27

21引言 27

2.2桁架的组装形式 27

架设式桁架 28

展开式桁架 28

2.3桁架结构特征分析 29

结构组成 29

截面构型 31

空间桁架基本结构单元 33

材料特点 35

2.4简化模型 35

一字形桁架 35

T字形桁架 38

工字形桁架 39

第3章 空间桁架的数学模型及基本力学方程 40

3.1引言 40

3.2基本单元有限元模型 40

建模基础 40

杆单元模型 42

梁单元模型 44

弦单元模型 48

集中质量单元 48

3.3大变形非线性有限元模型 49

非线性基本理论 49

空间杆系的非线性有限元模型 53

非线性问题示例 54

3.4含作动器／传感器智能桁架结构模型 54

作动器建模 55

压电作动器机电耦合动力学建模 56

3.5空间桁架整体力学模型 58

静力学方程 58

动力学基本方程 59

阻尼矩阵 60

特征方程与特征问题 60

结构系统的动力响应 61

第4章 空间桁架静力学分析 64

4.1引言 64

4.2材料参数 64

参考物理参数 64

空间桁架结构模型参数 65

4.3一字形石墨环氧树脂三角形截面桁架静力学分析 66

三角桁架有限元模型 66

三角桁架物理参数 66

三角桁架仿真结果 68

三角桁架结果分析 70

4.4一字形石墨环氧树脂正方形截面桁架静力学分析 70

方形桁架有限元模型 70

方形桁架物理参数 71

方形桁架仿真结果 71

方形桁架结果分析 73

4.5一字形铝合金方形截面桁架静力学分析 73

4.6 T字形铝合金方形截面桁架静力学分析 74

T字形桁架有限元模型 74

T字形桁架物理参数 74

T字形桁架仿真结果 74

T字形桁架结果分析 77

4.7工字形铝合金方形截面桁架静力学分析 78

载荷设计 78

工字形桁架计算结果 78

工字形桁架结果分析 79

4.8小结 80

第5章 空间桁架结构动力学特性分析 81

5.1引言 81

5.2直梁架设式桁架动力学分析 81

架设式桁架分析模型 81

架设式桁架参数设计 81

架设式桁架单元划分 82

架设式桁架模态计算 82

架设式桁架动态响应 83

架设式桁架动力学特性分析 83

5.3直梁式可展桁架动力学仿真 84

展开桁架分析模型 84

展开桁架参数设计 85

展开桁架单元划分 85

展开桁架模态分析 85

5.4结构桁架的模态分析 86

结构桁架的频率 86

结构桁架的振型 87

结构桁架模态特性分析 90

5.5结构桁架的谐激励响应 91

谐响应结果 91

谐响应分析 91

5.6结构桁架的瞬态响应 93

瞬态响应结果 93

瞬态响应分析 93

5.7小结 95

第6章 模糊控制相关基本概念和基本理论 99

61引言 99

6.2模糊集合的基本理论 99

经典集合的定义和性质 99

模糊集合的概念 100

6.3隶属度函数的确定 102

6.4模糊集合的基本定理 103

模糊集合的分解定理 103

模糊集合的扩展定理 103

6.5模糊关系及模糊变换 104

模糊关系及运算 104

模糊矩阵 104

模糊关系的合成运算 105

模糊线性变换 106

6.6模糊控制系统的基本结构及控制原理 106

一般模糊控制系统的基本结构 106

一般模糊控制系统的工作原理 107

一般模糊控制器的基本结构 108

6.7自适应模糊控制 108

自适应模糊控制系统 108

自适应模糊控制器 109

第7章 遗传算法的基本理论 111

7.1引言 111

7.2遗传算法的特点 111

7.3遗传算法的基本操作 112

7.4遗传算法的实现 113

遗传算法实现的过程 113

遗传算法实现的方法 114

7.5遗传算法的模式定理 118

模式的概念 118

模式定理 118

7.6遗传算法的收敛性 118

Markov链 118

收敛性定理 119

第8章 基于遗传算法的空间智能桁架设计 120

8.1引言 120

8.2作动器机电模型 121

压电陶瓷堆作动原理与压电作动器设计 121

压电作动器机电耦合动力学建模 123

压电主动杆机电耦合动力学模型 126

8.3传感器机电模型 128

压电陶瓷堆力传感器建模 128

压电薄膜PVDF传感器建模 129

空间智能桁架作动／传感方程 129

8.4作动器／传感器位置优化 130

空间智能桁架独立模态空间模型 130

作动器位置优化准则 132

传感器位置优化准则 132

8.5用遗传算法优化作动器／传感器位置 133

遗传算法的基本操作 133

作动器／传感器位置优化设计 135

8.6小结 139

第9章 压电智能桁架结构的模糊控制 141

9.1引言 141

9.2模糊控制器设计 141

控制策略 141

模糊控制器输入变量选择 141

标准二维模糊控制器设计 142

9.3智能桁架主动模糊振动控制系统设计 145

控制系统组成 145

控制子系统工作流程 146

误差、误差变化量化因子及比例因子的选择 147

9.4智能桁架模糊控制仿真分析 147

数学模型 147

仿真任务设计 148

瞬态激励响应 150

周期激励响应 154

9.5小结 155

第10章 智能桁架结构的自适应模糊振动控制 156

10.1引言 156

10.2自适应模糊控制器的设计 156

论域归一化 156

控制规则改进 157

控制量的确定 159

自适应模糊控制器 159

10.3自适应模糊控制器的改进 161

传统自适应模糊控制器不足及改进措施 161

自适应律设计及系统稳定性证明 162

修改控制规则上下限设定 164

10.4空间智能桁架独立模态空间振动控制 164

独立模态空间控制系统 164

基于自适应模糊控制的振动控制系统设计 167

10.5普通模糊控制器、传统自适应模糊控制器、改进的自适应模糊控制器性能对比 167

理想输出条件下Duffing强迫振荡 167

周期性方波输出条件下Duffing强迫振荡 169

普通二阶系统控制器性能对比 171

10.6基于自适应模糊控制器的空间智能桁架振动控制仿真 173

研究对象 173

智能桁架结构模态分析 174

振动控制仿真任务设计 175

瞬态激励响应 175

周期激励响应 176

10.7小结 178

第11章 桁架结构被动控制阻尼器原理 183

11.1引言 183

11.2黏弹性材料阻尼模型 183

黏弹性材料特性 183

古典阻尼模型 184

现代阻尼模型 186

11.3圆柱式VED 187

简化力学模型 187

绝对值模态应变能法（AVMSE） 189

VED最佳位置选择 191

11.4小结 191

第12章 空间桁架结构被动控制设计 193

12.1引言 193

12.2约束阻尼结构模型 193

黏弹性结构动力学方程 193

分层单元 194

整体单元 194

12.3空心圆形截面杆附加约束阻尼层振动分析 196

空心圆形截面杆附加约束阻尼层概述 196

黏弹材料的能量变分 196

附加约束阻尼层的空心圆形截面杆运动微分方程 198

12.4阻尼被动控制仿真 200

VED阻尼杆设计 200

仿真系统设计 201

被动阻尼桁架的模态分析 201

被动阻尼桁架共振区减振效果分析 202

被动阻尼桁架脉冲响应分析 203

12.5小结 204

参考文献 205