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第一章 绪论1

1.1航天器与航天器大型挠性结构1

1.1.1航天器的分类1

1.1.2航天器大型挠性结构4

1.2大型挠性结构的动力学问题12

1.2.1大型挠性结构的结构特点12

1.2.2大型挠性结构的动力学问题13

1.3大型挠性结构的振动控制问题14

1.3.1结构振动控制的基本概念14

1.3.2 大型挠性结构振动控制面临的挑战15

1.3.3大型挠性结构振动控制研究现状16

1.4分散控制理论及其发展概况19

1.4.1分散控制理论的基本思想19

1.4.2分散控制理论的发展概况20

1.5本书主要内容21

第二章 结构动力学基本理论23

2.1结构动力学基本问题23

2.2结构单元动力学分析24

2.2.1弦的振动24

2.2.2杆的纵向振动27

2.2.3杆的扭转振动30

2.2.4细长梁的横向振动31

2.2.5组合结构的振动及振动的组合39

2.2.6 圆环的振动46

2.2.7薄膜的振动51

2.2.8板的横向振动52

2.3复杂结构的模态综合技术73

2.3.1部件模态的基本概念74

2.3.2 无阻尼自由振动系统的综合方法76

2.3.3自由部件模态80

2.3.4残余柔度及残余部件模态86

2.4 多体结构动力学模型96

2.4.1连接单元模型96

2.4.2多体模型100

2.5一般多自由度系统模态分析113

2.5.1多自由度系统的一般特性114

2.5.2 多自由度系统的模态117

2.5.3 固有频率与固有模态的特性119

第三章 线性控制系统基本理论125

3.1系统的基本概念125

3.1.1单变量系统与多变量系统125

3.1.2 系统输入-输出描述126

3.1.3线性系统状态空间描述129

3.2系统的能控性与能观性134

3.2.1能控性134

3.2.2 能观性137

3.2.3对偶性140

3.2.4状态空间的标准分解140

3.3系统的稳定性142

3.3.1稳定性概念142

3.3.2 稳定性判据144

3.4线性反馈控制率设计150

3.4.1状态反馈和输出反馈150

3.4.2系统状态空间描述的能控规范形和能观规范形155

3.4.3单变量系统极点配置159

3.4.4 多变量系统极点配置166

第四章 大系统分散控制原理169

4.1分散控制的概念与方法169

4.2分散稳定理论172

4.2.1固定多项式和固定模式172

4.2.2用动态补偿的稳定化176

4.2.3用局部状态反馈的稳定化179

4.2.4用多级控制的稳定化187

4.3系统分散次最优控制设计192

4.3.1无约束极小化的最优分散控制192

4.3.2 用顺序最优化的分散控制195

4.3.3大系统的状态估计196

第五章 结构振动分散控制系统204

5.1基于物理坐标的振动控制系统204

5.2基于模态坐标的振动控制系统205

5.3具有动态补偿的结构振动分散控制子系统207

5.4局部状态反馈的振动分散控制子系统210

5.5多级分散振动控制子系统211

第六章 振动系统分散控制理论216

6.1振动系统的可控性理论216

6.2 具有动态补偿的分散化振动控制理论223

6.2.1基于结构模态参数的控制理论223

6.2.2基于结构物理参数的控制理论229

6.3具有局部状态反馈的分散化振动控制理论232

6.3.1局部反馈定理232

6.3.2振动控制定理237

6.4结构振动系统的多级分散控制理论239

6.4.1全局反馈与系统解耦239

6.4.2 局部反馈控制律设计241

6.5结构振动系统分散最优控制方法242

6.5.1振动系统的最优控制242

6.5.2振动系统的次最优控制245

第七章 挠性结构振动系统分散控制数值分析与实验研究247

7.1极点配置算法247

7.1.1单输入系统状态反馈极点配置算法247

7.1.2多输入系统状态反馈极点配置法249

7.1.3单输入情况下结构的振动集中控制250

7.1.4多输入情况下结构的振动控制255

7.1.5结论257

7.2 分散控制方法的应用258

7.2.1基于模态参数的动态补偿分散控制258

7.2.2基于结构物理参数的动态补偿分散控制263

7.2.3局部状态反馈分散控制273

7.3卫星太阳能帆板振动控制系统的建模与仿真277

7.4大型运载火箭振动控制系统的建模与仿真292

7.5空间站大型外伸结构振动控制系统的建模与仿真301

7.5.1研究模型301

7.5.2 多级分散控制303

7.5.3帆板振动的多级分散化应变控制305

7.6 局部状态反馈分散振动控制实验318

7.6.1实验系统设计318

7.6.2 动力学特性分析319

7.6.3控制系统设计322

7.6.4实验结果与分析326

第八章 结构振动分散输出反馈控制理论329

8.1分散保代价静态输出反馈控制理论329

8.1.1分散保代价静态输出反馈控制329

8.1.2分散保代价静态输出反馈控制器设计330

8.2结构振动分散H∞动态输出反馈控制333

8.2.1 H∞控制基本理论333

8.2.2分散H∞动态输出反馈控制335

8.2.3分散H∞控制器迭代设计337

8.2.4分散H∞控制器直接设计339

8.3结构振动分散鲁棒H∞动态输出反馈控制342

8.3.1结构振动系统的参数不确定性342

8.3.2分散鲁棒H∞动态输出反馈控制343

8.3.3分散鲁棒H∞控制器迭代设计344

8.4分散化混合灵敏度H∞鲁棒控制器设计347

8.4.1混合灵敏度H∞鲁棒振动控制理论347

8.4.2 分散化混合灵敏度H∞鲁棒振动控制理论349

第九章 分散输出反馈振动控制仿真与实验352

9.1智能结构分散化振动控制系统模型352

9.1.1研究对象352

9.1.2分散输出反馈振动控制系统352

9.2分散保代价静态输出反馈控制仿真与实验355

9.2.1智能悬臂板结构分散控制数值仿真355

9.2.2智能悬臂板结构分散振动控制实验358

9.3分散H∞动态输出反馈振动控制仿真369

9.3.1初位移扰动下的控制性能370

9.3.2随机干扰下的控制性能371

9.4分散鲁棒H∞动态输出反馈振动控制仿真373

9.4.1标称系统的控制性能374

9.4.2 参数不确定系统的控制性能375

9.5太阳能帆板智能结构分散控制仿真与实验378

9.5.1分散控制仿真分析378

9.5.2 多板连接智能结构分散振动控制实验382

9.5.3 1：1太阳能帆板智能结构分散振动控制实验391

第十章 大型结构分散化模糊振动控制396

10.1模糊控制的基本概念396

10.1.1模糊集合396

10.1.2隶属度函数397

10.1.3模糊规则库398

10.1.4模糊推理398

10.1.5 解模糊399

10.2分散化模糊控制系统设计400

10.2.1自适应模糊控制器设计401

10.2.2独立模态空间的分散自适应模糊控制系统设计403

10.3大型桁架结构分散模糊振动控制406

10.3.1空间智能桁架结构动力学模型406

10.3.2智能桁架作动器与传感器配置优化407

10.3.3空间智能桁架分散模糊振动控制仿真412

10.3.4智能桁架分散模糊振动控制实验416

10.4桁架支撑式太阳翼分散模糊振动控制仿真419

10.4.1研究对象419

10.4.2太阳翼智能结构闭环控制系统优化421

10.4.3自律分散模糊控制策略428

10.4.4太阳翼智能结构自律分散模糊控制仿真432

参考文献435

索引443