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Shanghai Jiao Tong University

结构振动主动控制

Shanghai Jiao Tong University via XuetangX

Overview

Learn the fundamental principles and advanced techniques of active structural vibration control in this comprehensive Chinese-language course. Master vibration control classifications, basic vibration theory for single and multi-degree freedom systems, and optimal control strategies. Explore modal control methods, system identification techniques, and optimization of sensor and actuator placement. Delve into time-delay handling methods in active control systems, model order reduction approaches, and practical applications through case studies. Examine topics like state equations, controllability, observability, and performance indicators while gaining hands-on experience with real-world examples including earthquake response in three-story buildings and flexible spacecraft parameter identification. Develop expertise in designing control systems using various methodologies such as optimal feedback control, sub-optimal control, and modal control, culminating in a final examination to assess mastery of the material.

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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