動力學系統建模、仿真與控制

《動力學系統建模、仿真與控制》是2021年清華大學出版社出版的圖書，作者是楊義勇。

基本介紹

• 書名：動力學系統建模、仿真與控制
• 作者：楊義勇
• 出版社：清華大學出版社
• 出版時間：2021年3月1日
• 定價：65 元
• ISBN：9787302561989
• 印次：1-1
• 印刷日期：2021.03.17 

內容簡介

《 動力學系統建模、仿真與控制》是清華大學出版社出版的一本圖書，作者：楊義勇。 全書內容可分為四個部分，列10章。主要內容：多自由度系統動力學模型、機器人系統動力學模型、行走式機械系統動力學模型、轉子系統動力學模型、變質量系統與太空飛行器動力學建模、動力學系統控制、動力學系統仿真、動力學測試與信號處理等。本書適用於機械工程、車輛工程、太空飛行器設計、地質裝備工程、力學、土木工程、資源與環境工程等專業。重點講解多自由度系統動力學建模過程、機器人系統動力學方程、行走式機械系統動力學方程、轉子系統動力學方程、變質量系統與太空飛行器動力學建模、動力學系統控制、動力學系統仿真、動力學測試等。

圖書目錄

目錄

第1章概論

1.1動力學系統及模型

1.1.1動力學系統

1.1.2系統模型

1.1.3動態分析、系統辨識

1.1.4系統的自由度與廣義坐標

1.1.5廣義速度、廣義加速度

1.1.6系統的功和能

1.2系統的動態特性與簡化

1.2.1線性系統、非線性系統

1.2.2系統的元件簡化

1.3系統動力學研究方法與過程

1.3.1動力學方程及解法求解

1.3.2動力振動模式及描述

1.3.3解決系統動力學問題的一般過程

1.3.4動力學系統建模及控制的重大意義

思考題

第2章單自由度系統動力學模型方程

2.1動力學普遍方程

2.1.1非自由質點系動力學普遍方程及解法

2.1.2動力學普遍方程套用舉例

2.2拉格朗日方程

2.2.1完整理想約束系統的拉格朗日方程式

2.2.2拉格朗日方程求解步驟

2.3單自由度系統動力學方程

2.3.1單自由度機構系統動力學參數特徵

2.3.2單自由度系統動力學方程的一般形式

2.4單自由度系統自由振動

2.4.1振動

2.4.2無阻尼系統的自由振動

2.4.3有阻尼系統自由振動

2.4.4單自由度系統的強迫振動

2.5不同激勵下系統回響計算

2.5.1任意周期激勵時的回響

2.5.2階躍激勵的回響

2.5.3指數衰減載荷的回響

2.5.4用拉普拉斯變換法求回響

2.5.5任意激勵下的回響

2.5.6簡諧激勵下的回響的一般形式

思考題

第3章多自由度系統動力學模型

3.1多自由度平面閉鏈系統動力學模型

3.1.1平面閉鏈機構動力學微分方程的一般形式

3.1.2二自由度平面閉鏈機構的動力學方程

3.2傳動系統動力學方程

3.3多自由度平面運動系統微分方程

3.3.1圓盤與均質桿組成的平面運動系統方程

3.3.2兩圓環純滾動的平面運動系統方程

3.3.3圓柱體均質桿的平面運動系統方程

3.4多自由度系統振動方程

3.4.1二自由度振動系統方程的一般形式

3.4.2多自由度振動微分方程的一般形式

3.4.3扭轉振動系統微分方程

3.5多自由度振動系統的固有頻率與主振型

3.5.1固有頻率與主振型的求解過程

3.5.2扭振系統的固有頻率及主振型

3.5.3雙擺系統作微振動

3.6起重機構多自由度系統模型方程

3.7多自由度系統振動方程的解耦

3.7.1坐標耦合與解耦理論

3.7.2主振型的正交性和解耦方法

思考題

第4章機器人系統動力學模型及控制

4.1概述

4.2機器人系統結構特性分析

4.2.1機器人的基本組成

4.2.2本體結構與機械臂特性

4.2.3機器人的複合運動與套用舉例

4.3機器人運動學方程

4.3.1運動學分析過程

4.3.2機械臂正向運動學

4.3.3雅可比矩陣

4.4機器人動力學方程

4.4.1動能、勢能的分析與計算

4.4.2構造拉格朗日函式

4.4.3建立動力學方程

4.5步行機與機械臂系統建模分析

4.5.1步行機器人動力學方程

4.5.2二桿機械手動力學方程及控制力矩求解

4.5.3凱恩方法與機械臂動力學建模

4.6擬人機器人動力學建模簡介

4.6.1下肢假肢機構的動力學分析

4.6.2靈巧手指運動協調模型

思考題

第5章行走式機械系統動力學模型

5.1振動特性與動載荷

5.1.1振動特性

5.1.2啟動與制動

5.1.3動載荷分析

5.2行駛系動力學模型

5.2.1整車模型及簡化過程

5.2.2單輪車輛模型方程及回響求解

5.2.3半車模型方程及回響分析

5.2.4整車模型的動力學方程

5.3輪式工程機械振動分析

5.3.1無彈性懸掛的二自由度系統的振動

5.3.2彈性懸掛的二自由度系統的振動

5.4路面譜與系統振動回響

5.4.1路面不平度特性

5.4.2振動回響計算

5.4.3駕駛人員受振模型

5.5履帶式車輛動力學模型

5.5.1行駛系動力學模型

5.5.2非線性因素分析

5.6軌道車輛動力學模型

5.6.1輪軌接觸幾何學參數

5.6.2車輛的隨機回響計算

5.6.3縱向振動動力學模型

思考題

第6章轉子系統動力學模型

6.1轉子系統動力學問題

6.1.1高速轉子的特徵

6.1.2轉子不平衡與受迫振動

6.1.3轉子系統建模方法及求解

6.2多圓盤撓性轉子系統的振動

6.2.1動態影響係數法

6.2.2多圓盤轉子的動力學方程

6.2.3多圓盤轉子的不平衡回響

6.3傳遞矩陣法

6.3.1傳遞矩陣法的一般步驟

6.3.2臨界轉速及振型的求解

6.3.3傳遞矩陣法的改進和數值穩定性

6.4複雜耦合轉子系統的建模

6.4.1子結構劃分及整體傳遞矩陣法

6.4.2轉子系統的傳遞矩陣

6.4.3計算臨界轉速及振型的編程設計步驟

6.5非線性轉子系統動力學建模分析

6.5.1非線性轉子動力學的重要性

6.5.2非線性轉子動力學研究內容及方法

6.5.3非線性油膜力模型

6.5.4動壓密封力模型

6.5.5轉子非線性動力學問題降維求解

6.6轉子系統的平衡控制

6.6.1轉子平衡原理

6.6.2現場平衡與動平衡機

6.6.3振型平衡法

思考題

第7章變質量系統與太空飛行器動力學建模

7.1概述

7.2變質量剛體的動力學方程

7.3變質量構件的動力學方程

7.4變質量系統動力學建模

7.5工程裝備系統中的變質量動力學分析

7.5.1等效力與等效轉動慣量

7.5.2力矩形式的動力學方程

7.5.3往復式推料機動力學分析

7.6飛彈運動方程的一般形式

7.6.1質心運動方程

7.6.2關於坐標變換

7.6.3關於力和力矩

7.6.4在地面坐標系及本體坐標系的方程形式

7.6.5繞質心轉動的動力學方程及求解過程

7.6.6滾轉飛彈、運載火箭的運動方程

7.7深空探測器動力學方程

7.7.1圓型限制性三體問題的運動微分方程

7.7.2兩質點之間距離不變的限制性三體問題

思考題

第8章動力學系統控制

8.1概述

8.2動力吸振器設計及建模

8.2.1有阻尼吸振器模型

8.2.2無阻尼動力減振器

8.2.3幾種減振方案與模型設計

8.3隔振元件特徵及其模型

8.3.1彈簧類隔振材料、元件

8.3.2橡膠減振元件

8.3.3液壓懸置結構

8.3.4空氣脈動阻尼設計

8.4振動的主動控制

8.4.1反饋控制系統

8.4.2狀態的可觀測性、可控性

8.4.3最優控制

8.4.4單自由度系統的振動控制

8.4.5主動動力吸振器

8.4.6主動隔振系統

8.5激振源的動力控制

8.5.1振源分析

8.5.2振源的判斷與抑制

8.5.3機器振動向周圍傳播的模型分析

8.5.4基礎結構向機器振動傳遞的模型分析

8.5.5基礎結構的動態特性分析

8.5.6振源隔振效果的判斷

8.6非線性振動系統解析與周期運動穩定性

8.6.1固有頻率特性

8.6.2非線性振動的求解

思考題

第9章動力學系統仿真

9.1概述

9.2含彈性構件運動系統的數值解法

9.2.1齊次方程的解

9.2.2非齊次方程的解

9.3機械振動問題的數值求解

9.4動力學建模與仿真

9.4.1運用軟體建模與求解

9.4.2軟體仿真及後處理

9.4.3動態仿真與工程分析

9.5算法程式與套用實例

9.5.1算法程式

9.5.2多自由度機械臂動力學仿真

9.5.3工程機械動力學仿真分析

思考題

第10章動力學測試與信號處理

10.1測試參數與特性曲線分析

10.1.1測試參數

10.1.2幅頻和相頻曲線

10.2動力學測試的激勵

10.2.1激勵方式

10.2.2激振器

10.3振動測試感測器

10.3.1壓電式加速度感測器

10.3.2磁電式速度感測器

10.3.3電渦流式感測器

10.3.4測振感測器的合理選擇

10.4信號預處理與裝置校準

10.4.1採樣

10.4.2信號的預檢與窗函式

10.4.3信號發生與功率放大

10.4.4測量裝置的校準

10.5振動測試過程分析

10.5.1電磁激振與頻率回響測試

10.5.2機械阻抗測定

10.5.3激振測量系統

思考題

參考文獻