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