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李忠獻徐龍河 著

圖書標籤:

• 磁流變阻尼器
• 半主動控製
• 振動控製
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齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030335906

商品編碼：10356995833

包裝：精裝

開本：16

齣版時間：2012-04-06

頁數：292

字數：356

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新型磁流變阻尼器及半主動控製設計理論
	定價	80.00
	齣版社	科學齣版社
	版次	1
	齣版時間	2012年04月
	開本	16
	作者	李忠獻,徐龍河
	裝幀	精裝
	頁數	292
	字數	356
	ISBN編碼	9787030335906

內容介紹
近年來以磁流變液為代錶的新型智能材料的應用為半主動控製技術的發展注入瞭新的活力，由磁流變液等智能材料與半主動控製技術相結閤構成的結構智能控製係統正逐漸成為新的熱點領域，至今已經取得瞭眾多的研究成果，並已經開始進入工程實際應用階段。本書係統地總結和闡述瞭新型磁流變阻尼器的設計原理、動力特性、滯迴模型、半主動控製理論與方法及其在工程結構及大跨度空間結構中的應用分析等。著重介紹瞭作者多年來的相關研究成果，書中主要內容包括新型磁流變阻尼器基於磁路歐姆定律、基於有限元分析的設計理論與方法，新型螺鏇凹槽磁流變阻尼器、新型雙嚮調節磁流變阻尼器、新型全通道有效磁流變阻尼器的動力特性及滯迴模型，基於信賴域的瞬時

關聯推薦
近年來以磁流變液為代錶的新型智能材料的應用為半主動控製技術的發展注入瞭新的活力，由磁流變液等智能材料與半主動控製技術相結閤構成的結構智能控製係統正逐漸成為新的熱點領域，至今已經取得瞭眾多的研究成果，並已經開始進入工程實際應用階段。《新型磁流變阻尼器及半主動控製設計理論》著重介紹瞭作者研究團隊多年來的相關研究成果，係統地總結和闡述瞭新型磁流變阻尼器的設計原理、動力特性、滯迴模型、半主動控製理論與方法及其在工程結構及大跨度空間結構中的應用分析等。
目錄
前言
第1章 磁流變阻尼器半主動控製概述
1.1 引言
1.2 磁流變液的研究與發展
1.3 磁流變阻尼器半主動控製的研究與發展
1.3.1 磁流變阻尼器結構型式
1.3.2 磁流變阻尼器力學模型
1.3.3 磁流變阻尼器半主動控製算法
1.4 磁流變阻尼器半主動控製係統的工程應用
參考文獻

第2章 磁流變阻尼器基於磁路歐姆定律的設計理論與方法
2.1 磁流變阻尼器工作原理
2.1.1 基本工作模式
2.1.2 阻尼力調節原理
2.2 製作材料選取原則
2.2.1 磁流變液選取
2.2.2 結構主體材料選取
2.3 磁流變阻尼器構造設計
2.3.1 參數優化
2.3.2 結構設計
2.3.3 強度驗算
2.3.4 密封設計
2.3.5 磁路設計
參考文獻

第3章 磁流變阻尼器基於有限元分析的設計理論與方法
3.1 磁路飽和有限元分析
3.2 多級裝配式磁流變阻尼器磁路有限元分析
3.3 剪切閥式磁流變阻尼器簡化設計方法
3.3.1 設計原理
3.3.2 數值模擬
參考文獻

第4章 新型螺鏇凹槽磁流變阻尼器及動力特性
4.1 螺鏇凹槽的設計及阻尼力的微觀變化
4.2 螺鏇凹槽磁流變阻尼器動力特性測試與分析
4.2.1 力學性能
4.2.2 恢復力模型及其修正
參考文獻

第5章 新型雙嚮調節磁流變阻尼器及動力特性
5.1 新型復閤磁路結構
5.2 設計與加工
5.2.1 基本結構
5.2.2 材料選取
5.2.3 結構參數確定
5.2.4 方案優選
5.3 磁場測量與分析
5.4 動力性能測試與分析
參考文獻

第6章 新型全通道有效磁流變阻尼器及動力特性
6.1 全通道有效磁路結構
6.2 磁路有限元分析
6.3 基於磁通均衡理論的設計方法
6.4 方案優選與製作
6.5 磁場測量與分析
6.6 動力性能測試與分析
參考文獻

第7章 新型磁流變阻尼器動力滯迴模型
7.1 MR-J型阻尼器阻尼力預估模型
7.1.1 阻尼器性能測試與分析
7.1.2 阻尼力預估模型
7.2 Logistic分段模型
7.2.1 模型函數
7.2.2 分段參數識彆
7.2.3 模型識彆與試驗結果
7.3 Gompertz模型
7.3.1 模型函數
7.3.2 輸入電流相關參數識彆
7.3.3 峰值速度相關參數識彆
7.3.4 Gompertz模型
參考文獻

第8章 磁流變阻尼器基於信賴域的瞬時zui優半主動控製理論與方法
8.1 優化方程組
8.2 精細積分法
8.3 信賴域法求解方程
8.4 框架結構數值模擬分析
8.4.1 磁流變阻尼器
8.4.2 受控結構模型
8.4.3 控製效果對比分析
8.5 懸臂梁振動控製試驗
8.5.1 試驗裝置及流程
8.5.2 模型修正與降階
8.5.3 NARX神經網絡磁流變阻尼器模型
8.5.4 試驗結果分析
8.6 大跨度空間結構信賴域瞬時zui優半主動控製
8.6.1 多維多點地震激勵下基本方程
8.6.2 仿真分析
參考文獻

第9章 磁流變阻尼器模型預測控製理論與方法
9.1 係統狀態方程
9.2 模型預測控製
9.3 數值算例分析
9.3.1 阻尼器模型
9.3.2 時滯補償及效果分析
參考文獻

第10章 磁流變阻尼器神經網絡預測控製理論與方法
10.1 結構模型的簡化
10.2 神經網絡在綫補償器
10.3 基於在綫補償的預測控製算法
10.4 數值算例分析
參考文獻

第11章 磁流變阻尼器齣力狀態設計和分級控製理論與方法
11.1 力學模型
11.2 齣力狀態設計
11.2.1 zui大齣力狀態
11.2.2 中等齣力狀態
11.3 分級控製算法
參考文獻

第12章 磁流變阻尼器小波包分解模態半主動控製理論與方法
12.1 模態控製基本方程
12.2 模態控製器設計
12.3 KalHlan濾波狀態估計器
12.4 小波包分解與重構
12.5 竪嚮地震激勵下模態半主動控製仿真分析
12.5.1 結構模型
12.5.2 小波包分解
12.5.3 控製效果分析
12.6 多維多點激勵下模態半主動控製仿真分析
參考文獻

第13章 磁流變阻尼器模糊控製理論與方法
13.1 基於模糊理論的半主動控製
13.1.1 模糊控製器
13.1.2 模糊控製錶
13.2 在綫自適應調節的模糊控製方法
13.3 數值算例分析
參考文獻

革新動力學控製的新篇章：磁流變技術的深度探索與工程實踐 在瞬息萬變的現代工程領域，對動態係統的高效、精準控製已成為衡量技術先進性的重要標尺。從航空航天器到汽車懸掛，再到精密儀器設備的減震防災，任何能夠最大程度減少振動、提高穩定性和提升性能的解決方案都備受矚目。在眾多控製技術中，磁流變（Magnetorheological，簡稱MR）技術以其獨特的響應速度、可控性和能量效率，正以前所未有的姿態，引領著半主動控製設計理論的新浪潮。 本書並非僅僅是對現有知識的簡單羅列，而是緻力於深入剖析新型磁流變阻尼器的工作原理、設計精髓以及其在半主動控製係統中的理論構建與工程應用。我們將一同踏上這場探究智能阻尼與高效控製的旅程，理解磁流變技術如何通過電磁場的精確調控，實現阻尼力的即時、連續、可逆變化，從而為解決一係列棘手的動力學控製難題提供革命性的思路。 一、磁流變技術基石：從微觀粒子到宏觀阻尼 要理解新型磁流變阻尼器及其控製理論，首先必須深入其核心——磁流變液。磁流變液是一種由磁性微粒（如羰基鐵粉）懸浮在非導電載體液體（如矽油、礦物油）中形成的膠體。其神奇之處在於，當施加外部磁場時，這些微小的磁性粒子會迅速排列成鏈狀結構，顯著增加液體的粘度，從而産生強大的阻尼力。而當磁場消失，粒子又會重新分散，恢復到低粘度狀態。這種獨特的“磁緻粘滯”效應，正是磁流變阻尼器實現可控阻尼的關鍵。 本書將詳細闡述磁流變液的微觀結構、粒子間的相互作用、載體液的性質以及添加劑的影響，這些因素共同決定瞭磁流變液的性能參數，如屈服應力、零場粘度、響應時間等。我們將通過理論推導和實驗分析，揭示不同磁流變液配方對阻尼器性能的影響，並探討如何根據實際工程需求，優化磁流變液的組成，以達到最佳的阻尼效果。 二、新型磁流變阻尼器的設計挑戰與創新突破 阻尼器的核心功能在於耗散能量，以抑製係統的振動。在磁流變阻尼器中，這一功能通過磁流變液在特定流動通道中的剪切和擴張來實現。然而，實現高效、可靠的磁流變阻尼並非易事，它涉及到一係列復雜的工程設計問題。 本書將重點關注新型磁流變阻尼器的設計理論與創新實踐。我們將從基本原理齣發，解析磁流變阻尼器內部的流體動力學和電磁場耦閤效應。我們將深入探討不同類型的磁流變阻尼器結構，如活塞式、閥門式、柱塞式等，分析它們各自的優缺點，以及在不同應用場景下的適用性。 尤為重要的是，本書將聚焦於“新型”磁流變阻尼器的設計。這意味著我們將超越傳統設計，引入最新的研究成果和工程經驗。例如，如何設計更緊湊、更輕量化的阻尼器結構，以適應空間受限的應用；如何優化磁路設計，提高磁場強度和均勻性，從而增強阻尼響應的精度和速度；如何解決磁流變液在長期使用過程中的磨損、沉降等問題，提高阻尼器的耐久性和可靠性；以及如何設計高效的冷卻係統，以應對高速運動産生的熱量。 本書還將探討新型阻尼器在材料選擇上的創新，例如采用耐磨損、高導磁率的材料，以及具有良好密封性能的材料。同時，我們將分析先進製造技術（如3D打印）在製造復雜磁流變阻尼器結構中的潛力。 三、半主動控製理論的構建：智能響應與係統優化 磁流變阻尼器的真正價值體現在其與控製係統的結閤，構成半主動控製係統。與完全主動控製係統相比，半主動控製係統在能量消耗和係統復雜度上具有顯著優勢，同時又能提供遠超被動控製的性能。其核心在於，通過實時監測係統的狀態（如位移、速度、加速度），並根據預設的控製算法，精確調節施加於磁流變阻尼器上的磁場強度，從而動態地改變阻尼力，實現對係統振動的有效抑製。 本書將深入構建和闡述半主動控製理論。我們將從係統的動力學建模開始，建立包括磁流變阻尼器在內的完整係統模型。在此基礎上，我們將詳細介紹各種半主動控製策略，包括： 基於反饋的控製策略： 例如，基於位移、速度或加速度反饋的比例-積分-微分（PID）控製、模糊邏輯控製、神經網絡控製等。我們將分析不同控製算法的魯棒性、響應速度和控製精度，並探討如何根據係統特性選擇最閤適的控製算法。 基於狀態觀測的控製策略： 考慮到某些狀態變量可能無法直接測量，我們將介紹狀態觀測器的設計，如卡爾曼濾波器，用於估計係統的內部狀態，為控製算法提供必要的輸入。 預測控製策略： 探討如何利用係統的未來狀態信息，通過預測模型來優化阻尼力輸齣，進一步提升控製性能。 自適應控製策略： 針對係統參數可能隨時間變化的場景，研究自適應控製方法，使控製係統能夠實時調整自身參數，保持最優控製效果。 本書將強調控製理論與阻尼器設計的緊密聯係。我們將分析控製算法對磁流變阻尼器性能的要求，反之亦然。例如，控製算法的切換頻率、磁場控製的精度等，都直接影響到阻尼器的設計選型。 四、工程應用的前沿探索與案例分析 理論研究的最終目的是服務於實際工程。本書將通過豐富的工程應用案例，展示新型磁流變阻尼器及其半主動控製技術在不同領域的卓越錶現。 汽車懸掛係統： 探討磁流變懸掛如何顯著提升車輛的行駛平順性、操控穩定性和乘坐舒適性，尤其是在復雜路況下。我們將分析其在主動減震、疲勞壽命預測以及能量迴收等方麵的潛力。 軌道交通減震： 研究磁流變技術在高鐵、地鐵等軌道交通車輛中的應用，以降低輪軌衝擊、減小結構振動，提高乘客的舒適度和安全性。 橋梁與建築減隔震： 闡述磁流變阻尼器在應對地震等自然災害中的作用，如何通過智能調控，有效耗散地震能量，保護結構安全。 航空航天領域： 探討其在飛機起落架、火箭發射平颱減震以及空間站設備減震等方麵的應用潛力。 工業設備減振： 例如，在高精度機床、精密儀器、風力發電機組等設備中，如何利用磁流變技術實現對特定頻率振動的精確抑製。 人體工程學與康復設備： 探討其在輔助行走、康復訓練設備中的應用，為用戶提供更舒適、更安全的體驗。 在每一個案例分析中，本書都將深入剖析具體的工程挑戰，介紹磁流變阻尼器和控製係統的設計方案，並通過仿真或實際測試數據，驗證其性能錶現。我們將關注係統的實際運行效果，包括減振效果、能量效率、可靠性以及成本效益等。 五、麵嚮未來的展望：挑戰與機遇 盡管磁流變技術在工程界已展現齣巨大的潛力，但仍麵臨著一些挑戰。例如，磁流變液的長期穩定性、磁場泄漏控製、係統集成復雜性以及成本問題等，都需要進一步的研究和技術突破。 本書將對磁流變技術未來的發展方嚮進行展望。我們將探討諸如： 新型磁流變材料的研發： 探索具有更高響應速度、更寬溫度範圍、更強耐久性的磁流變液，以及新型磁性顆粒和載體液的開發。 智能化與集成化設計： 將磁流變阻尼器與傳感器、微處理器、通信模塊等集成，實現更高級彆的智能化控製和係統互聯。 能量收集與再生： 研究如何從振動能量中迴收能量，並將其用於驅動磁流變阻尼器，實現能量自給自足的智能阻尼係統。 與其他先進控製技術的融閤： 探索將磁流變技術與人工智能、機器學習、先進信號處理等技術相結閤，開發更強大、更靈活的控製解決方案。 本書旨在為廣大工程技術人員、科研工作者、研究生以及對磁流變技術和先進控製感興趣的讀者，提供一個全麵、深入、前沿的學習平颱。我們希望通過本書的係統闡述，能夠激發更多創新思維，推動磁流變技術的進一步發展，為構建更安全、更高效、更舒適的未來工程世界貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

這本書的章節編排也相當閤理，邏輯清晰，循序漸進。從磁流變阻尼器的基本原理入手，逐步深入到其結構設計、材料選擇、控製策略以及應用前景。這種結構安排，使得讀者能夠建立起完整的知識體係，並且能夠根據自己的需求，快速找到感興趣的內容。我尤其喜歡書中關於“挑戰與機遇”的章節，作者對MR Damper技術未來發展方嚮的預測，以及對當前研究中存在的技術瓶頸的分析，都非常有見地。這不僅為我提供瞭研究思路，也激發瞭我對該領域進一步探索的興趣。通過閱讀這本書，我感覺自己對MR Damper技術有瞭更加係統和全麵的認識。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對實驗驗證和數據分析有著較高要求的讀者，我在這本書中找到瞭很多共鳴。作者並沒有僅僅停留在理論推導，而是花瞭相當大的篇幅來闡述實驗測試方法和結果分析。書中詳細介紹瞭MR Damper性能測試的實驗裝置、測試規程以及數據處理方法。例如，關於如何準確測量阻尼力-速度麯綫、如何評估阻尼器在不同溫度和頻率下的響應特性，以及如何進行疲勞壽命測試等，都提供瞭清晰的指導。更讓我驚喜的是，書中展示瞭大量基於實驗數據的仿真與驗證結果，這些真實可靠的數據，極大地增強瞭我對書中理論模型和設計方法的信心。通過對比實驗數據和仿真結果，我可以更直觀地理解模型的準確性，並為進一步優化設計提供依據。這種理論與實驗相結閤的研究方法，是提升工程實踐水平的關鍵。

評分☆☆☆☆☆

在閱讀這本書的過程中，我一直在思考它在不同工程領域的應用潛力。書中不僅探討瞭MR Damper在汽車懸掛、橋梁減震、軌道交通等傳統領域的應用，還積極展望瞭其在航空航天、機器人以及生物醫療等新興領域的應用前景。例如，在航空航天領域，MR Damper可以用於起落架的減震，或者在航天器姿態控製係統中發揮作用。在機器人領域，MR Damper可以用於提升機器人的運動精度和穩定性，尤其是在需要高精度定位和快速響應的場閤。而在生物醫療領域，MR Damper有望用於製造更先進的仿生假肢，或者在康復設備中提供更自然的運動模擬。書中對這些潛在應用的分析，不僅拓寬瞭我的思路，也讓我看到瞭MR Damper技術未來的廣闊發展空間。

評分☆☆☆☆☆

我特彆欣賞書中在設計理論和實際應用之間架起的那座橋梁。很多學術著作往往停留在理論層麵，而這本書則能夠將復雜的理論知識轉化為可操作的設計指南。在介紹新型磁流變阻尼器設計時，作者不僅給齣瞭設計公式和流程，還提供瞭大量的工程實例和設計圖紙。例如，書中通過一個具體的實例，詳細演示瞭如何根據目標減震性能，來計算阻尼器的關鍵參數，如綫圈匝數、磁隙大小、活塞杆直徑等。同時，書中還提供瞭關於材料應力分析、熱量管理以及防腐蝕等方麵的設計考慮，這些細節對於確保阻尼器的可靠性和耐久性至關重要。這種“手把手”式的指導，對於工程師來說，無疑是非常有價值的。

評分☆☆☆☆☆

這本書在圖文並茂方麵也做得相當齣色。書中大量的插圖、錶格和麯綫圖，有效地輔助瞭文字內容的理解。例如，在解釋MR Damper的內部結構時，書中提供瞭清晰的三維模型圖，讓我能夠一目瞭然地瞭解各個部件的布局和相互關係。在展示MR Damper的性能測試結果時，書中使用瞭大量的性能麯綫圖，直觀地展示瞭阻尼力與速度、磁場強度之間的關係，以及阻尼器在不同工況下的響應特性。這些精美的圖錶，不僅使閱讀過程更加輕鬆有趣，也極大地提升瞭信息的傳達效率。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對智能結構和材料科學有深入研究的學者，我在這本書中發現瞭很多創新的觀點和前沿的技術。作者對磁流變阻尼器在智能結構設計中的作用進行瞭深入的探討，提齣瞭許多富有啓發性的設計理念。例如，書中關於如何將MR Damper集成到柔性結構中，以實現可控的形狀變化和力學性能調控，以及如何利用MR Damper實現結構的自適應減震和能量吸收，都給我留下瞭深刻的印象。這些研究方嚮，代錶瞭未來智能材料和結構發展的重要趨勢，也為我的科研工作提供瞭新的思路和方嚮。

評分☆☆☆☆☆

總而言之，這本書是一本非常優秀的關於新型磁流變阻尼器及半主動控製設計理論的專業書籍。它不僅內容豐富、論證嚴謹，而且實踐性強、圖文並茂。無論你是從事相關領域的研究人員，還是希望將MR Damper技術應用於實際工程的工程師，亦或是對智能減震技術感興趣的學生，這本書都將是你的不二之選。它能夠幫助你深入理解MR Damper的工作原理，掌握其設計和控製的關鍵技術，並為你的創新研究和工程實踐提供寶貴的指導。我強烈推薦這本書。

評分☆☆☆☆☆

作為一名長期關注減震技術和智能材料應用的工程師，我最近入手瞭這本《[按需印刷] 新型磁流變阻尼器及半主動控製設計理論》。這本書的內容簡直是為我量身定做的，讓我眼前一亮。首先，從書的整體構思來看，它並沒有局限於單一的理論闡述，而是將理論與實踐巧妙地結閤在一起。在閱讀的過程中，我驚喜地發現，作者不僅深入剖析瞭磁流變阻尼器（MR Damper）的核心工作原理，包括其材料特性、流變機理以及電磁場對其性能的影響，更重要的是，它詳細闡述瞭如何基於這些原理進行新型MR Damper的設計。這一點對於我們實際工程應用來說至關重要。我們常常會遇到理論模型與實際産品之間的差距，而這本書在理論部分的基礎上，提供瞭大量關於結構優化、材料選擇、密封設計以及散熱方案等方麵的詳細指導。例如，在介紹MR Damper的結構設計時，作者列舉瞭多種不同類型的阻尼器結構，並分析瞭它們各自的優缺點，比如活塞杆的密封方式、流道的設計對阻尼力的影響，以及如何通過調整磁場的分布來獲得更優異的阻尼性能。這種細緻入微的設計考量，讓我能夠更好地理解並應用到我自己的項目中。

評分☆☆☆☆☆

我一直對半主動控製在工程減震領域的應用充滿興趣，而這本書無疑為我打開瞭新的視野。它不僅僅停留在介紹MR Damper本身，更深入地探討瞭如何將其融入到半主動控製係統中。我特彆欣賞書中關於控製策略的設計和實現部分。作者係統地梳理瞭多種經典的半主動控製算法，如Skyhook、Groundhook以及模糊控製、神經網絡控製等，並詳細分析瞭它們在MR Damper控製中的適用性和局限性。更讓我感到驚喜的是，書中還提供瞭一些具體的控製係統框圖和算法流程，這對於我這樣希望將理論轉化為實際應用的工程師來說，簡直是寶貴的參考資料。我能夠清晰地看到，如何將傳感器采集到的振動信號，經過預處理後，輸入到控製算法中，然後輸齣相應的控製信號去調節MR Damper的電流，從而實現對結構振動的有效抑製。書中對參數辨識、模型預測以及魯棒性分析等方麵的探討，也讓我對控製係統的設計有瞭更深刻的理解，這在實際工程中，麵對各種不確定性和擾動時，是至關重要的。

評分☆☆☆☆☆

這本書在內容的深度和廣度上都給我留下瞭深刻的印象。我尤其關注書中關於磁流變液（MRF）材料的性能錶徵和選擇的部分。作者詳細介紹瞭MRF的組成、微觀結構以及其在不同磁場強度下的流變行為。書中對MRF的剪切應力、粘度、屈服應力等關鍵參數的測試方法和理論模型進行瞭深入的講解，這對於我們理解MR Damper的工作機理至關重要。同時，書中也提供瞭一些關於不同類型MRF在特定應用場景下的適用性分析，例如，針對高溫、低溫或者高濕度環境的MRF選擇建議。這些實用的信息，能夠幫助我們避免在材料選擇上走彎路，從而更有效地設計齣滿足特定要求的阻尼器。此外，書中還涉及瞭MRF的穩定性、耐久性以及長期使用的可靠性等問題，這些都是在實際應用中不可忽視的重要因素，能夠為我們提供寶貴的參考。