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第0章 绪论1

参考文献12

第1章 智能结构动力学基础15

1.1结构动力学基本理论15

1.1.1哈密顿原理15

1.1.2拉格朗日运动方程——广义坐标系下的哈密顿原理21

1.1.3多自由度线性系统振动的固有频率及振型25

1.2结构动力学问题的分析与计算方法30

1.2.1弹性结构动力学问题分析的有限元方法30

1.2.2模态分析法求解动力学方程33

1.3阻尼模型35

1.3.1黏滞阻尼及等效黏滞阻尼35

1.3.2结构阻尼36

1.3.3结构分析中的阻尼模型37

参考文献39

第2章 智能结构控制理论基础40

2.1智能结构的迟滞非线性特性40

2.1.1迟滞非线性系统特性40

2.1.2智能结构迟滞非线性42

2.2迟滞非线性系统建模基础43

2.2.1迟滞非线性系统基于物理建模基础44

2.2.2迟滞非线性系统基于算子建模基础47

2.2.3迟滞非线性系统基于计算智能建模基础53

2.3迟滞非线性系统控制基础60

2.3.1迟滞非线性系统逆补偿原理61

2.3.2迟滞非线性系统复合控制原理63

2.3.3迟滞非线性系统反馈控制原理64

参考文献65

第3章 智能结构中的压电作动器及机-电耦合动力学原理67

3.1压电材料概述67

3.1.1压电效应及其应用67

3.1.2压电材料的线弹性本构关系69

3.1.3压电材料的重要参数71

3.2机电耦合系统动力学原理74

3.2.1电路系统的能量泛函74

3.2.2机电耦合系统的能量泛函及哈密顿变分原理的数学表达式78

3.2.3机电耦合系统的动力学方程79

3.3压电叠堆作动器及其机电耦合动力学80

3.3.1压电叠堆作动器概述80

3.3.2压电叠堆作动器耦合动力学特性82

参考文献86

第4章 智能结构中的磁致伸缩作动器及电-磁-力耦合动力学87

4.1超磁致伸缩材料概述87

4.2超磁致伸缩材料的非线性本构关系89

4.2.1磁化本构关系91

4.2.2磁致伸缩本构关系92

4.2.3应力-应变本构关系93

4.3磁致伸缩作动器的基本原理及输出特性96

4.3.1磁致伸缩作动器的基本原理96

4.3.2磁致伸缩作动器的输出特性97

4.4磁致伸缩作动器电-磁-力耦合动力学103

4.4.1磁致伸缩作动器的电-磁-力耦合动力学方程103

4.4.2磁致伸缩作动器动态位移输出（迟滞响应）的理论解106

4.5磁致伸缩作动器的共振频率109

4.5.1无电流输入（作动器不工作）时的共振频率110

4.5.2有电流输入（作动器工作）时的共振频率114

4.5.3小结118

参考文献119

第5章 智能结构中的柔性元件121

5.1高精度转动连接结构122

5.1.1高精度转动连接的结构形式及原理122

5.1.2复合型万向柔性铰的设计原理及方法124

5.2空间对称圆锥曲线切口式柔性转动连接126

5.2.1空间对称圆锥曲线切口式柔性铰的转动刚度126

5.2.2空间对称圆锥曲线切口柔性铰的万向特性134

5.2.3空间对称圆锥曲线切口柔性铰的轴向刚度、强度与精度135

5.2.4空间对称圆锥曲线切口式柔性铰的设计方法140

5.2.5空间对称圆锥曲线切口式柔性铰的设计实例140

5.3柔性微位移放大机构144

5.3.1柔性微位移放大机构原理144

5.3.2几种典型的微位移放大机构145

5.3.3柔性微位移放大机构的设计要点及其在工程中的应用150

参考文献152

第6章 几类基于超磁致伸缩材料的智能结构动力学分析与设计154

6.1智能光轴稳定系统154

6.2智能高精度Stewart定位平台158

6.2.1智能高精度Stewart定位平台的原理与设计158

6.2.2智能高精度Stewart定位平台的动力学分析161

6.2.3智能高精度Stewart定位平台的实验分析165

6.3大载荷高精度智能隔振平台165

6.3.1大载荷高精度智能隔振平台的原理与设计166

6.3.2大载荷高精度智能隔振平台的动力学分析172

6.3.3大载荷高精度智能隔振平台的实验分析176

6.4大载荷模块式智能隔振平台180

6.4.1大载荷模块式智能隔振平台的原理与设计180

6.4.2大载荷模块式智能隔振平台的动力学分析182

6.4.3大载荷模块式智能隔振单元的实验分析189

参考文献190

第7章 智能结构迟滞非线性系统建模192

7.1迟滞系统物理建模理论192

7.1.1 Jiles-Atherton模型192

7.1.2归一化模型199

7.2迟滞系统唯象建模理论201

7.2.1 Preisach模型202

7.2.2改进的PI模型206

7.2.3 Bouc-Wen迟滞非线性建模211

7.3迟滞系统智能建模方法214

7.3.1模糊树建模方法214

7.3.2支持向量机建模方法219

7.3.3神经元网络建模方法221

7.4率相关与应力相关迟滞非线性系统建模225

7.4.1率相关Preisach算子建模225

7.4.2应力相关PI迟滞模型229

7.4.3率相关支持向量机建模232

参考文献240

第8章 智能结构跟踪控制242

8.1智能结构前馈控制242

8.1.1智能结构前馈控制原理242

8.1.2基于Preisach模型的前馈控制244

8.1.3基于PI模型的逆补偿控制器247

8.1.4基于模糊树模型的前馈控制248

8.1.5基于支持向量机模型的前馈控制251

8.2智能结构复合控制254

8.2.1前馈+PID控制254

8.2.2具有自适应逆补偿的模型参考控制256

8.2.3内模控制259

8.2.4鲁棒控制263

8.3智能结构反馈控制269

8.3.1鲁棒自适应控制269

8.3.2反步控制279

8.3.3滑模变结构控制284

8.4智能结构实时跟踪控制系统设计292

8.4.1智能结构实时跟踪控制系统的组成293

8.4.2 DSP控制卡硬件设计296

8.4.3 DSP控制卡逻辑控制时序设计299

8.4.4 DSP控制卡技术参数301

参考文献301

第9章 智能结构振动主动控制303

9.1智能结构前馈振动主动控制303

9.1.1改进的自适应滤波算法303

9.1.2简化超稳定自适应回归滤波算法322

9.1.3滑动自适应滤波算法331

9.2智能结构积分力反馈振动主动控制346

9.2.1 sky-hook阻尼346

9.2.2积分力反馈振动主动控制348

9.2.3单自由度力反馈振动主动控制实验349

9.3智能结构实时振动主动控制系统设计351

9.3.1智能结构实时振动主动控制系统的组成351

9.3.2 DSP控制卡的设计352

9.3.3智能结构控制系统的外围执行电路设计362

参考文献371

第10章 智能结构控制的几种应用372

10.1智能光轴稳定系统的高精度控制372

10.1.1智能光轴稳定系统控制原理372

10.1.2智能光轴稳定系统基于PMAC卡的控制器设计373

10.1.3智能光轴稳定系统控制实验373

10.2大载荷、高精度智能模块化隔振平台控制375

10.2.1模块化隔振单元主动振动控制系统的组成377

10.2.2模块化隔振单元实时振动主动控制实验379

10.2.3模块拼装式整体隔振平台主动振动控制仿真386

10.3超磁致伸缩Stewart平台高精度振动主动控制393

10.3.1超磁致伸缩Stewart平台集成化振动主动控制系统组成394

10.3.2超磁致伸缩Stewart平台基于DSP控制卡的控制器设计395

10.3.3超磁致伸缩Stewart平台实时振动主动控制实验396

10.4压电Stewart平台高精度振动主动控制401

10.4.1压电Stewart平台振动主动控制系统原理401

10.4.2压电Stewart平台积分力反馈振动主动控制器设计403

10.4.3压电Stewart平台实时振动主动控制实验404

参考文献406