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