工程環境控制論

《工程環境控制論》是2010年4月1日清華大學出版社出版的圖書，作者是黃杰民。本書適用於廣義工程系統環境效應控制的工程（技術）主體及其交叉套用領域的設計研究者，基本建設工程項目的決策/管理者，有關廣義專業主要是土木建築工程類、環境保護/節能類、自動控制設施類等相應工程技術專業的高校師生。

基本介紹

• 書名：工程環境控制論
• 作者：黃杰民 著
• ISBN：9787302214908
• 類別：圖書>科技>一般工業技術
• 頁數：376頁
• 出版社：清華大學出版社
• 出版時間：2010年4月1日
• 裝幀：平裝
• 開本：16開

內容簡介

工程環境控制論是一門跨於傳統工程學、環境學、自動控制理論之間的橫向交叉學科，屬於技術基礎學科範疇，套用範圍寬廣。其基本目標是控制廣義工程系統的局部環境輸入—輸出效應。可套用於結構抗震（振）、防災、安全、防污、節能（廣義太陽能利用）、舒適熱環境、交通物流（信息流）等技術或非技術性功能的過程自動控制或參數控制。由於篇幅所限，《工程環境控制論》僅重點論述了結構功能控制的套用模式，涉及高層建築、橋樑、汽車/飛機等結構振動控制問題。書中特別提出：結構反共振控制理論、結構抗震液壓蓄能—伺服控制技術、魯棒控制與H∞最佳化理論的套用原理、參數控制原理與方法等。

目錄

第1章緒論1

1.1工程環境問題的提出1

1.1.1實際工程的需要1

1.1.2理論上的需要3

1.1.3工科大學交叉學科建設的需要6

1.2工程環境概念與工程生態觀7

1.2.1工程環境外部因素8

1.2.2工程環境的基本概念與特性8

1.2.3工程生態觀10

1.3實際工程控制技術典型實例13

1.3.1高層建築抗震抗風自動控制13

1.3.2斜拉橋與懸吊橋抗風控制裝置14

1.3.3可開合式空間結構15

1.3.4水利工程控制技術16

1.3.5太陽能建築新技術18

1.3.6智慧型建築與環境系統技術19

1.4工程環境效應控制技術的套用前景21

主要參考文獻27

第2章工程環境控制理論基礎28

2.1工程環境觀測技術與分析方法28

2.1.1環境作用的基本性質與類型29

2.1.2觀測試驗技術31

2.1.3數據關係與分析方法的提示33

2.2功能分析與三元系統模型38

2.2.1功能分析與系統思路38

2.2.2三元系統模型41

2.2.3工程系統的四個基本要素42

2.3有控制作用時的可靠性分析方法45

2.3.1功能函式與可靠指標45

2.3.2有控制作用時的可靠指標計算公式47

2.3.3控制作用對可靠性的影響分析49

2.3.4有控制作用的結構功能設計問題52

2.3.5數字例53

本節提示55

2.4廣義環境容量定理與環境評估準則56

2.4.1廣義環境承載能力56

2.4.2廣義環境容量定理59

2.4.3環境與功能的關係61

2.4.4環境影響的評價準則64

2.4.5熱環境舒適性功能評估準則68

本節結語70

2.5廣義工程環境控制動力學基本原理70

2.5.1動態平衡方程70

2.5.2基本控制方程75

2.5.3控制系統的綜合問題78

本節結語79

2.6“土柱”振動模型與基土振動控制原理79

2.6.1兩類振源79

2.6.2“土柱”的振動方程79

2.6.3淺埋式大型地道的彎曲振動控制82

本節結語87

本章結語87

主要參考文獻87

第3章工程環境自動控制套用原理與控制算法89

3.1工程環境作用下的基本控制原理與特點89

3.1.1經典控制算法的套用原理90

3.1.2典型環境作用的描述方法92

3.1.3環境效應的疊加或迭加原理94

3.1.4複合控制原理96

本節註記99

3.2補償控制、虛擬反饋及被動控制99

3.2.1環境作用下控制的偏差/誤差99

3.2.2閉環系統補償控制102

3.2.3開環系統補償控制103

3.2.4虛擬反饋的提出105

3.2.5被動控制或混合控制的新理念--節能控制106

本節結語108

3.3參數控制原理與方法109

3.3.1參數控制的基本概念與控制模式109

3.3.2參數控制模式112

3.3.3期望參數與參數控制函式的建立115

3.3.4留數定理與留數法的套用117

3.3.5根軌跡法的套用122

本節註記124

3.4頻率法分析與綜合124

3.4.1廣義頻率特性提示125

3.4.2頻率傳遞函式與波德圖127

3.4.3期望頻率特性綜合法129

本節註記133

3.5數值仿真技術的套用133

3.5.1按環節離散化仿真模型133

3.5.2按狀態空間方程離散化仿真模型135

3.5.3工程結構抗震控制離散化仿真137

3.5.4線上控制原理與線上算法141

3.5.5關於計算機套用的“環境”問題144

本節註記146

3.6參數辨識與估計的方法146

3.6.1ID技術在工程環境控制領域的特點與意義147

3.6.2線性與非線性辨識模型149

3.6.3卡爾曼濾波估計方法151

本節註記154

本章結語154

主要參考文獻154

第4章結構控制動力學基礎156

4.1復模態分析與模態識辨理論基礎156

4.1.1傳統實振型分析法157

4.1.2近代阻抗法158

4.1.3控制動力學--共軛極點方法159

4.1.4模態識辨的理論基礎160

4.1.5綜合述評162

4.2多自由度體系反共振控制原理164

4.2.1反共振方程與矩陣解法164

4.2.2修正反共頻率與廣義零點的關係170

4.2.3帶TMD/STMD多自由度系統的修正反共振頻率178

4.2.4反共振控制的共軛零點校正與設計準則191

本節小結與討論195

4.3極點配置與模態控制算法196

4.3.1橋樑在移動荷載下的豎向振動控制方程196

4.3.2極點配置的設計方法200

4.3.3帶觀測器時的反饋控制設計205

4.3.4復模態控制的基本原理211

4.3.5關於模態綜合-控制方法的討論216

4.4主動性反共振控制算法219

4.4.1等效極點配置的閉環輸出控制算法219

4.4.2開環模態控制算法220

4.4.3開環補償控制算法225

4.4.4地震作用的卓越頻率估計與分析226

4.4.5帶TMD主動性開環模態控制數字例229

本節提示231

本章結語232

主要參考文獻232

第5章魯棒性控制與H∞/H2最佳化理論的套用原理234

5.1魯棒性與魯棒控制概論234

5.1.1關於範數與攝動的基本知識235

5.1.2魯棒穩定性的概念與分析239

5.1.3多變數系統魯棒性的奇異值判定法244

5.1.4魯棒性的套用研究意義247

5.2H∞最佳化控制理論的套用原理與方法248

5.2.1H∞最佳化方法的理論基礎249

5.2.2綜合靈敏度的表示方法253

5.2.3參數攝動的靈敏度校正方法260

本節註記265

5.3MDOF系統極點配置的魯棒設計方法265

5.3.1問題的提出265

5.3.2MDOF系統的攝動界限與魯棒性判據266

5.3.3閉環極點配置的魯棒設計方法271

本節註記273

5.4開環模態控制的攝動機制與魯棒設計274

5.4.1剩餘模態引起的攝動機制274

5.4.2攝動矩陣分析與綜合的方法275

5.4.3頻率攝動及其魯棒設計準則285

本節的初步結論292

5.5反共振控制的頻率攝動及其魯棒設計準則293

5.5.1參數攝動對反共振頻率的影響293

5.5.2反共振頻率與同階共振頻率的最小間隔準則294

5.5.3反共振控制設計頻率的魯棒性準則296

5.5.4STMD/TMD的頻率設計299

本節註記303

5.6數字例驗證與討論304

5.6.1B類振源下汽車構架的參數攝動與被動控制304

5.6.2A類振源下高層結構的剩餘模態攝動與TMD控制309

5.6.3TMD的自振頻率的修正設計314

本章結語318

主要參考文獻318