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Shanghai Jiao Tong University

结构振动主动控制

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Overview

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本课程系统介绍结构振动主动控制的理论与方法，涵盖单自由度、多自由度和连续体振动，以及最优、次最优和模态控制。课程还讲授系统辨识、传感器与作动器配置、时滞处理和模型降阶，并结合建筑结构地震作用与航天器柔性参数辨识等算例。

Syllabus

  • 第一章 绪论
    • 1.1 授课内容--振动控制分类I
    • 1.2 振动控制分类II--现代结构控制特征--教材
  • 第二章 振动基本理论
    • 2.1 单自由度系统的振动
    • 2.2 多自由度系统的振动
    • 2.3 连续体系统的振动
    • 2.4 本章小结
  • 第三章 结构振动的最优控制
    • 3.1 状态方程的建立
    • 3.2.1 振动控制系统特性：稳定性
    • 3.2.2 振动控制系统特性：可控性
    • 3.2.3 振动控制系统特性：可观性
    • 3.3.1 最优控制设计：性能指标
    • 3.3.2.1 最优控制设计-控制率设计：调节问题
    • 3.3.2.2 最优控制设计-控制率设计：调节问题算例
    • 3.3.2.3 最优控制设计-控制率设计：伺服机问题
    • 3.3.2.4 最优控制设计-控制率设计：伺服机问题算例
    • 3.3.2.5 最优控制设计-控制率设计：刚柔耦合动力学研究简介
    • 3.4 本章小结
  • 第四章 结构振动的次最优控制
    • 4.1.1 全状态最优反馈控制方法
    • 4.1.2 预备知识：三个定理
    • 4.1.3 控制指标函数对反馈增益的一阶灵敏度
    • 4.1.4 控制指标函数对反馈增益的二阶灵敏度
    • 4.1.5 重要状态选择
    • 4.2 部分状态反馈的次最优控制律设计
    • 4.3 算例：三层建筑结构地震作用下的次最优控制
    • 4.4 本章小结
  • 第五章 结构振动的模态控制
    • 5.1 动力学方程-模态控制律设计
    • 5.2 模态坐标提取-模态控制力转换
    • 5.3 算例
    • 5.4 本章小结
  • 第六章 基于系统输入和输出的低维建模与参数辨识
    • 6.1 系统方程离散化
    • 6.2 观测器-Kalman滤波器的系统辨识（OKID）
    • 6.3 特征系统实现算法（ERA）
    • 6.4 航天器挠性参数的在轨辨识
    • 6.5 本章小结
  • 第七章 结构振动主动控制中传感器和作动器的优化配置
    • 7.1 振动控制方程
    • 7.2 作动器优化配置准则
    • 7.3 传感器优化配置准则
    • 7.4 优化算法
    • 7.5 算例
    • 7.6 本章小结
  • 第八章 结构振动主动控制中时滞问题的处理方法
    • 8.1 时滞问题基本描述
    • 8.2 经典的三种时滞问题处理方法
    • 8.3 时滞控制律设计
    • 8.4 算例
    • 8.5 专著《时滞反馈控制及其实验》介绍
    • 8.6 本章小结
  • 第九章 结构振动主动控制系统的模型降阶
    • 9.1.1 模态价值分析准则：基本理论
    • 9.1.2 模态价值分析准则：弱阻尼、频率足够分开时模态价值的近似计算
    • 9.1.3 模态价值分析准则：算例
    • 9.2.1 平衡降阶：平衡系统定义及其实现
    • 9.2.2 算例1：H型板模型降阶
    • 9.2.3 算例2：三自由度密频系统模型降阶
    • 9.3 本章小结
  • 期末考试

    Taught by

    Cai Guoping and Liu Xiang

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