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第1章 绪论1

1.1空间桁架结构简介1

有效载荷的桁架式结构1

支撑式桁架5

平台式桁架10

1.2航天器空间桁架基本问题12

空间桁架的结构力学问题12

航天器空间桁架面临的特殊问题13

建模问题14

桁架结构的振动控制问题15

1.3空间桁架结构的振动控制理论、方法与技术15

模糊控制理论研究16

挠性结构主动模糊振动控制研究17

智能杆原理18

空间桁架的振动控制技术19

1.4本书梗概21

第2章 空间桁架结构的构型及简化模型27

21引言27

2.2桁架的组装形式27

架设式桁架28

展开式桁架28

2.3桁架结构特征分析29

结构组成29

截面构型31

空间桁架基本结构单元33

材料特点35

2.4简化模型35

一字形桁架35

T字形桁架38

工字形桁架39

第3章 空间桁架的数学模型及基本力学方程40

3.1引言40

3.2基本单元有限元模型40

建模基础40

杆单元模型42

梁单元模型44

弦单元模型48

集中质量单元48

3.3大变形非线性有限元模型49

非线性基本理论49

空间杆系的非线性有限元模型53

非线性问题示例54

3.4含作动器／传感器智能桁架结构模型54

作动器建模55

压电作动器机电耦合动力学建模56

3.5空间桁架整体力学模型58

静力学方程58

动力学基本方程59

阻尼矩阵60

特征方程与特征问题60

结构系统的动力响应61

第4章 空间桁架静力学分析64

4.1引言64

4.2材料参数64

参考物理参数64

空间桁架结构模型参数65

4.3一字形石墨环氧树脂三角形截面桁架静力学分析66

三角桁架有限元模型66

三角桁架物理参数66

三角桁架仿真结果68

三角桁架结果分析70

4.4一字形石墨环氧树脂正方形截面桁架静力学分析70

方形桁架有限元模型70

方形桁架物理参数71

方形桁架仿真结果71

方形桁架结果分析73

4.5一字形铝合金方形截面桁架静力学分析73

4.6 T字形铝合金方形截面桁架静力学分析74

T字形桁架有限元模型74

T字形桁架物理参数74

T字形桁架仿真结果74

T字形桁架结果分析77

4.7工字形铝合金方形截面桁架静力学分析78

载荷设计78

工字形桁架计算结果78

工字形桁架结果分析79

4.8小结80

第5章 空间桁架结构动力学特性分析81

5.1引言81

5.2直梁架设式桁架动力学分析81

架设式桁架分析模型81

架设式桁架参数设计81

架设式桁架单元划分82

架设式桁架模态计算82

架设式桁架动态响应83

架设式桁架动力学特性分析83

5.3直梁式可展桁架动力学仿真84

展开桁架分析模型84

展开桁架参数设计85

展开桁架单元划分85

展开桁架模态分析85

5.4结构桁架的模态分析86

结构桁架的频率86

结构桁架的振型87

结构桁架模态特性分析90

5.5结构桁架的谐激励响应91

谐响应结果91

谐响应分析91

5.6结构桁架的瞬态响应93

瞬态响应结果93

瞬态响应分析93

5.7小结95

第6章 模糊控制相关基本概念和基本理论99

61引言99

6.2模糊集合的基本理论99

经典集合的定义和性质99

模糊集合的概念100

6.3隶属度函数的确定102

6.4模糊集合的基本定理103

模糊集合的分解定理103

模糊集合的扩展定理103

6.5模糊关系及模糊变换104

模糊关系及运算104

模糊矩阵104

模糊关系的合成运算105

模糊线性变换106

6.6模糊控制系统的基本结构及控制原理106

一般模糊控制系统的基本结构106

一般模糊控制系统的工作原理107

一般模糊控制器的基本结构108

6.7自适应模糊控制108

自适应模糊控制系统108

自适应模糊控制器109

第7章 遗传算法的基本理论111

7.1引言111

7.2遗传算法的特点111

7.3遗传算法的基本操作112

7.4遗传算法的实现113

遗传算法实现的过程113

遗传算法实现的方法114

7.5遗传算法的模式定理118

模式的概念118

模式定理118

7.6遗传算法的收敛性118

Markov链118

收敛性定理119

第8章 基于遗传算法的空间智能桁架设计120

8.1引言120

8.2作动器机电模型121

压电陶瓷堆作动原理与压电作动器设计121

压电作动器机电耦合动力学建模123

压电主动杆机电耦合动力学模型126

8.3传感器机电模型128

压电陶瓷堆力传感器建模128

压电薄膜PVDF传感器建模129

空间智能桁架作动／传感方程129

8.4作动器／传感器位置优化130

空间智能桁架独立模态空间模型130

作动器位置优化准则132

传感器位置优化准则132

8.5用遗传算法优化作动器／传感器位置133

遗传算法的基本操作133

作动器／传感器位置优化设计135

8.6小结139

第9章 压电智能桁架结构的模糊控制141

9.1引言141

9.2模糊控制器设计141

控制策略141

模糊控制器输入变量选择141

标准二维模糊控制器设计142

9.3智能桁架主动模糊振动控制系统设计145

控制系统组成145

控制子系统工作流程146

误差、误差变化量化因子及比例因子的选择147

9.4智能桁架模糊控制仿真分析147

数学模型147

仿真任务设计148

瞬态激励响应150

周期激励响应154

9.5小结155

第10章 智能桁架结构的自适应模糊振动控制156

10.1引言156

10.2自适应模糊控制器的设计156

论域归一化156

控制规则改进157

控制量的确定159

自适应模糊控制器159

10.3自适应模糊控制器的改进161

传统自适应模糊控制器不足及改进措施161

自适应律设计及系统稳定性证明162

修改控制规则上下限设定164

10.4空间智能桁架独立模态空间振动控制164

独立模态空间控制系统164

基于自适应模糊控制的振动控制系统设计167

10.5普通模糊控制器、传统自适应模糊控制器、改进的自适应模糊控制器性能对比167

理想输出条件下Duffing强迫振荡167

周期性方波输出条件下Duffing强迫振荡169

普通二阶系统控制器性能对比171

10.6基于自适应模糊控制器的空间智能桁架振动控制仿真173

研究对象173

智能桁架结构模态分析174

振动控制仿真任务设计175

瞬态激励响应175

周期激励响应176

10.7小结178

第11章 桁架结构被动控制阻尼器原理183

11.1引言183

11.2黏弹性材料阻尼模型183

黏弹性材料特性183

古典阻尼模型184

现代阻尼模型186

11.3圆柱式VED187

简化力学模型187

绝对值模态应变能法（AVMSE）189

VED最佳位置选择191

11.4小结191

第12章 空间桁架结构被动控制设计193

12.1引言193

12.2约束阻尼结构模型193

黏弹性结构动力学方程193

分层单元194

整体单元194

12.3空心圆形截面杆附加约束阻尼层振动分析196

空心圆形截面杆附加约束阻尼层概述196

黏弹材料的能量变分196

附加约束阻尼层的空心圆形截面杆运动微分方程198

12.4阻尼被动控制仿真200

VED阻尼杆设计200

仿真系统设计201

被动阻尼桁架的模态分析201

被动阻尼桁架共振区减振效果分析202

被动阻尼桁架脉冲响应分析203

12.5小结204

参考文献205