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空间结构动力学等效建模与控制

空间结构动力学等效建模与控制
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作者:
出版社: 科学出版社
2021-06
版次: 1
ISBN: 9787030689719
定价: 118.00
装帧: 精装
开本: 16开
纸张: 胶版纸
页数: 176页
字数: 230.000千字
分类: 自然科学
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  • 《空间结构动力学等效建模与控制》应用结构动力学、振动力学、振动控制等理论方法对大型空间结构动力学等效建模与动态响应控制进行了研究。基于能量等效原理、连续介质力学、**控制原理、分布参数模型等，系统介绍了大型空间结构的等效动力学建模方法、作动器/传感器优化配置、结构在轨热致振动、分布参数系统振动控制等内容。《空间结构动力学等效建模与控制》具有鲜明的工程背景，注重理论与工程应用的结合。 目录 

    前言 

    第1章 桁架结构动力学等效建模 1 

    1.1 周期桁架单元力学模型 1 

    1.2 周期桁架单元等效方法 4 

    1.3 等效环形梁模型 7 

    1.4 等效圆环模型 9 

    1.4.1 等效圆环运动方程 9 

    1.4.2 无约束圆环固有振动 12 

    1.4.3 含约束圆环固有振动 14 

    1.5 算例 19 

    1.5.1 无约束环形桁架结构 19 

    1.5.2 含约束环形桁架结构 24 

    第2章 索网结构动力学等效建模 27 

    2.1 抛物面索网结构找形分析 27 

    2.1.1 索网结构力密度法 28 

    2.1.2 等力密度法索网结构找形 30 

    2.2 抛物面索网结构动力学等效 31 

    2.2.1 索网结构与薄膜等效 31 

    2.2.2 抛物面薄膜的能量 32 

    2.2.3 抛物面索网的能量 34 

    2.2.4 动力学等效方法 35 

    2.3 算例 35 

    第3章 充气抛物面薄膜结构动力学建模 42 

    3.1 抛物面薄膜动力学模型 42 

    3.2 抛物面薄膜非线性振动方程 43 

    3.2.1 薄膜非线性振动方程 43 

    3.2.2 薄膜非线性振动方程的简化 47 

    3.3 充气抛物面薄膜自由振动 50 

    3.3.1 抛物面薄膜动态响应 50

    3.3.2 周边固定抛物面薄膜固有振动 54 

    3.4 算例 55 

    3.5 充气抛物面薄膜反射器的动态特性 59 

    3.5.1 抛物面薄膜反射器力学模型 59 

    3.5.2 薄膜与圆环之间的相互作用 60 

    3.5.3 抛物面薄膜反射器固有振动 62 

    3.5.4 算例 64 

    第4章 空间环形桁架结构热致振动 69 

    4.1 坐标系及坐标变换 69 

    4.2 热流计算 70 

    4.2.1 太阳辐射 71 

    4.2.2 地球红外辐射 72 

    4.2.3 地球反射辐射 73 

    4.2.4 单元间热传导 73 

    4.2.5 单元对外辐射 73 

    4.3 算例 73 

    4.4 热致振动 80 

    4.4.1 Fourier温度杆单元 80 

    4.4.2 梁的热致振动 84 

    4.4.3 桁架的热致振动 87 

    4.5 热致振动的稳定性 92 

    4.5.1 梁的热致振动 92 

    4.5.2 圆环的热致振动 100 

    第5章 环形索网结构振动主动控制 108 

    5.1 索网结构动力学模型 108 

    5.1.1 索单元有限元模型 108 

    5.1.2 索网结构动力学建模 111 

    5.2 作动器/传感器数目优化 111 

    5.2.1 复合优化准则 111 

    5.2.2 优化配置遗传算法 114 

    5.2.3 字典序排列组合编码 115 

    5.3 算例 117 

    5.4 基于优化位置的索网主动控制 121 

    5.4.1 二次型Gauss**控制 121 

    5.4.2 拉线控制 126

    第6章 基于分布参数的空间结构**控制 129 

    6.1 控制系统构成及数学模型 129 

    6.2 线性二次型**控制 131 

    6.3 环形结构**控制 133 

    6.3.1 固支圆环面内振动方程 133 

    6.3.2 圆环的状态空间模型 135 

    6.3.3 圆环振动**控制 137 

    6.3.4 算例 139 

    6.4 状态观测器设计 145 

    6.4.1 无穷维Kalman滤波器 145 

    6.4.2 算例 147 

    第7章 空间结构与控制力矩陀螺耦合问题 153 

    7.1 柔性结构动力学离散建模 153 

    7.2 变形耦合结构动力学建模 155 

    7.2.1 柔性单元执行机构动力学模型 155 

    7.2.2 三维变形耦合结构单元 158 

    7.2.3 算例 161 

    7.3 振动耦合效应分析 165 

    7.4 耦合效应对固有频率的影响 167 

    7.5 耦合效应对固有振型的影响 169 

    7.6 电磁隔振 170 

    参考文献 174
  • 内容简介:
    《空间结构动力学等效建模与控制》应用结构动力学、振动力学、振动控制等理论方法对大型空间结构动力学等效建模与动态响应控制进行了研究。基于能量等效原理、连续介质力学、**控制原理、分布参数模型等，系统介绍了大型空间结构的等效动力学建模方法、作动器/传感器优化配置、结构在轨热致振动、分布参数系统振动控制等内容。《空间结构动力学等效建模与控制》具有鲜明的工程背景，注重理论与工程应用的结合。
  • 目录:
    目录 

    前言 

    第1章 桁架结构动力学等效建模 1 

    1.1 周期桁架单元力学模型 1 

    1.2 周期桁架单元等效方法 4 

    1.3 等效环形梁模型 7 

    1.4 等效圆环模型 9 

    1.4.1 等效圆环运动方程 9 

    1.4.2 无约束圆环固有振动 12 

    1.4.3 含约束圆环固有振动 14 

    1.5 算例 19 

    1.5.1 无约束环形桁架结构 19 

    1.5.2 含约束环形桁架结构 24 

    第2章 索网结构动力学等效建模 27 

    2.1 抛物面索网结构找形分析 27 

    2.1.1 索网结构力密度法 28 

    2.1.2 等力密度法索网结构找形 30 

    2.2 抛物面索网结构动力学等效 31 

    2.2.1 索网结构与薄膜等效 31 

    2.2.2 抛物面薄膜的能量 32 

    2.2.3 抛物面索网的能量 34 

    2.2.4 动力学等效方法 35 

    2.3 算例 35 

    第3章 充气抛物面薄膜结构动力学建模 42 

    3.1 抛物面薄膜动力学模型 42 

    3.2 抛物面薄膜非线性振动方程 43 

    3.2.1 薄膜非线性振动方程 43 

    3.2.2 薄膜非线性振动方程的简化 47 

    3.3 充气抛物面薄膜自由振动 50 

    3.3.1 抛物面薄膜动态响应 50

    3.3.2 周边固定抛物面薄膜固有振动 54 

    3.4 算例 55 

    3.5 充气抛物面薄膜反射器的动态特性 59 

    3.5.1 抛物面薄膜反射器力学模型 59 

    3.5.2 薄膜与圆环之间的相互作用 60 

    3.5.3 抛物面薄膜反射器固有振动 62 

    3.5.4 算例 64 

    第4章 空间环形桁架结构热致振动 69 

    4.1 坐标系及坐标变换 69 

    4.2 热流计算 70 

    4.2.1 太阳辐射 71 

    4.2.2 地球红外辐射 72 

    4.2.3 地球反射辐射 73 

    4.2.4 单元间热传导 73 

    4.2.5 单元对外辐射 73 

    4.3 算例 73 

    4.4 热致振动 80 

    4.4.1 Fourier温度杆单元 80 

    4.4.2 梁的热致振动 84 

    4.4.3 桁架的热致振动 87 

    4.5 热致振动的稳定性 92 

    4.5.1 梁的热致振动 92 

    4.5.2 圆环的热致振动 100 

    第5章 环形索网结构振动主动控制 108 

    5.1 索网结构动力学模型 108 

    5.1.1 索单元有限元模型 108 

    5.1.2 索网结构动力学建模 111 

    5.2 作动器/传感器数目优化 111 

    5.2.1 复合优化准则 111 

    5.2.2 优化配置遗传算法 114 

    5.2.3 字典序排列组合编码 115 

    5.3 算例 117 

    5.4 基于优化位置的索网主动控制 121 

    5.4.1 二次型Gauss**控制 121 

    5.4.2 拉线控制 126

    第6章 基于分布参数的空间结构**控制 129 

    6.1 控制系统构成及数学模型 129 

    6.2 线性二次型**控制 131 

    6.3 环形结构**控制 133 

    6.3.1 固支圆环面内振动方程 133 

    6.3.2 圆环的状态空间模型 135 

    6.3.3 圆环振动**控制 137 

    6.3.4 算例 139 

    6.4 状态观测器设计 145 

    6.4.1 无穷维Kalman滤波器 145 

    6.4.2 算例 147 

    第7章 空间结构与控制力矩陀螺耦合问题 153 

    7.1 柔性结构动力学离散建模 153 

    7.2 变形耦合结构动力学建模 155 

    7.2.1 柔性单元执行机构动力学模型 155 

    7.2.2 三维变形耦合结构单元 158 

    7.2.3 算例 161 

    7.3 振动耦合效应分析 165 

    7.4 耦合效应对固有频率的影响 167 

    7.5 耦合效应对固有振型的影响 169 

    7.6 电磁隔振 170 

    参考文献 174
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