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页数:425

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出版时间:2009-9

价格:49.00元

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isbn号码:9787811115253

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《机械振动与控制系统分析》 导言：动态世界的精确描绘 在现代工程与科学领域，对物体和系统的动态行为进行精确的理解、建模和控制，是实现高效能、高可靠性目标的关键。本书《机械振动与控制系统分析》旨在为读者提供一套全面、深入的理论框架与实用工具，用以分析和设计涉及机械振动和反馈控制的复杂系统。我们聚焦于如何将现实世界的物理现象转化为可解析的数学模型，并在此基础上建立起有效的控制策略。 本书的编写遵循“理论深度与工程应用并重”的原则，力求在数学严谨性的基础上，紧密结合实际工程案例，使读者能够真正掌握将理论应用于解决实际工程难题的能力。全书结构清晰，从最基础的单自由度系统振动理论出发，逐步拓展至多自由度系统、连续体振动，最终深入到现代控制理论的核心——状态空间法与最优控制基础。 第一部分：机械振动基础理论 本部分是全书的基石，详细阐述了机械振动现象的本质及其数学描述方法。我们避免了对纺织材料特性的任何讨论，而是将焦点完全置于力学系统的动态响应上。 第一章：单自由度系统的振动分析 本章从最简单的理想化模型——单自由度（SDOF）系统开始。我们详细讨论了无阻尼自由振动和受迫振动（包括简谐激励和冲击激励）的解析解法。重点在于理解固有频率、阻尼比的概念及其对系统响应的影响。 1.1 系统的建模：牛顿第二定律在振动问题中的应用。 1.2 自由振动：求解特征方程，确定自然频率和振型（在此上下文中指系统的固有特性，非材料结构）。 1.3 阻尼效应：粘性阻尼、库仑阻尼的数学表示及其对衰减的影响。 1.4 受迫振动与稳态响应：复数解法与频率响应函数（FRF）的引入，强调共振现象的物理意义。 1.5 能量法：利用瑞利法进行系统固有频率的近似计算，不涉及任何纤维或纱线的能量耗散机制。 第二章：多自由度系统的振动分析 将模型扩展到包含多个相互耦合的自由度（MDOF）系统，这是分析复杂机械结构的基础。本章的核心是矩阵代数在动力学分析中的应用。 2.1 运动微分方程的建立：使用牛顿法和拉格朗日量法推导矩阵形式的运动方程 $[M]{ddot{x}} + [C]{dot{x}} + [K]{x} = {F(t)}$。 2.2 无阻尼自由振动：广义特征值问题的求解，确定系统的质量矩阵 $[M]$、刚度矩阵 $[K]$，以及特征向量（振型）和特征值（自然频率的平方）。 2.3 模态分析（Modal Analysis）：振型解耦的概念，将 MDOF 系统转化为一组独立的 SDOF 系统进行分析，强调正交性。 2.4 阻尼系统的分析：比例阻尼（Rayleigh Damping）的引入及其对解耦的限制。 2.5 频率响应分析：利用模态叠加法计算任意激励下的稳态响应。 第三章：连续体振动与有限元基础 本章将焦点从离散系统转移到具有无限自由度的连续体（如梁、板）的振动，并介绍工程中最常用的数值方法——有限元法（FEM）的原理。 3.1 连续体动力学：一维（梁）振动微分方程的推导，边界条件对模态的影响。 3.2 基础的有限元概念：变分原理（虚功原理）在动力学中的应用，单元刚度矩阵和质量矩阵的形成。 3.3 结构离散化：如何将实际的机械部件分解为有限数量的单元，进行数值求解。本节完全侧重于结构力学的离散化过程。 第二部分：控制系统分析与设计 在建立了对机械系统动态特性的准确理解后，本部分转向如何通过反馈机制来修改和优化这些动态行为，以满足性能要求。 第四章：经典控制理论：时域与频域分析 本章介绍经典的反馈控制理论，主要采用传递函数（Transfer Function）的方法来描述系统的动态特性。 4.1 系统建模与传递函数：从微分方程到拉普拉斯域的转换，定义开环和闭环系统。 4.2 时域响应分析：一阶和二阶系统的标准形式，瞬态响应指标（超调量、调节时间、峰值时间）。 4.3 稳定性判据：Routh-Hurwitz 判据在判断系统闭环根位置方面的应用。 4.4 根轨迹分析：根轨迹图的绘制及其对系统增益变化的敏感性分析。 4.5 频率响应分析：波德图（Bode Plot）和奈奎斯特图（Nyquist Plot）的绘制与分析，用于评估系统的相对稳定性（相位裕度和增益裕度）。 第五章：控制器的设计与实现 本章重点讲解如何设计补偿器（PID控制器及其变体）以改善系统的性能。 5.1 PID 控制器原理：比例、积分、微分项对系统时域响应的独立影响，推导其在时域和频域的传递函数。 5.2 补偿器设计：超前（Lead）和滞后（Lag）补偿器的设计目标（改善暂态响应或稳态误差）。 5.3 根轨迹法设计控制器：如何通过移动极点来满足设计指标。 5.4 频域设计：使用波德图的裁剪法（例如，调整增益以满足所需的相位裕度）。 第六章：现代控制理论：状态空间法 为了处理 MIMO（多输入多输出）系统、强耦合系统以及需要考虑系统内部状态的场合，本章引入了更强大的现代控制工具——状态空间表示法。 6.1 状态变量的选取：将高阶微分方程转化为一组一阶线性常微分方程组。 6.2 状态空间表示：矩阵形式 $[ dot{x} ] = [A]{x} + [B]{u}$, ${y} = [C]{x} + [D]{u}$。 6.3 系统的基本性质：可控性（Controllability）和可观测性（Observability）的判据（Gramian 矩阵法）。 6.4 极点配置（Pole Placement）：利用状态反馈 ${mathbf{u}} = -mathbf{K}{mathbf{x}}$ 将闭环系统极点放置在期望位置，实现特定的动态响应。 6.5 状态观测器设计：当系统状态无法直接测量时，使用 Luenberger 观测器来估计内部状态。 结论与展望 本书系统地构建了从被控对象动力学建模到控制器设计的完整分析流程。读者将掌握利用线性系统理论对复杂的机械动态系统进行分析、仿真和实际控制的能力，为高级工程研究和开发工作奠定坚实基础。本书内容完全聚焦于振动力学、系统建模和反馈控制理论，不涉及任何与纤维材料、编织工艺或纺织品物理特性相关的内容。

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说实话，我平常阅读的领域相对比较广泛，但对于“纺织物理”这样专门的学科，确实了解不多。然而，这本书的出现，激起了我强烈的求知欲。我希望能通过它，系统地了解纺织品是如何与物理规律相互作用的。比如，我想知道为什么某些面料在摩擦时会产生静电，而另一些则不会；或者，在寒冷的天气里，我们穿着的羽绒服是如何有效地阻挡热量散失的，这其中涉及到怎样的传热机制。我也对纺织品的力学性能很感兴趣，比如它的抗拉强度、弹性模量，以及在受到外力作用时会发生怎样的形变。这本书的出现，就像是打开了一扇通往全新知识领域的大门，让我对这个看似平凡的世界有了全新的认识角度。

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我一直认为，科学的魅力在于其能够解释和预测我们周围的世界。而“纺织物理”这个概念，正是将科学的力量投射到了日常生活中最常见的领域。我脑海中构想的这本书，应该会从最基础的纤维结构讲起，逐步深入到纱线、织物以及最终成品的物理特性。它或许会使用大量的图表和公式来解释复杂的物理现象，但我相信，优秀的科普书籍会用清晰易懂的语言来辅助这些专业内容，让非专业读者也能有所领悟。我期待它能解答我关于服装的很多疑问，比如为什么某些面料会随着时间的推移而失去弹性，或者在洗涤过程中会发生缩水。这些都是与纺织品相关的物理过程，我希望这本书能够提供科学的解释。

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我是一位对科技发展充满热情的人，总是喜欢关注那些能够改变我们生活的新技术和新知识。这本书的书名“纺织物理”，恰好触及了我对于材料科学和未来科技的关注点。我设想，这本书可能会深入探讨新型智能纺织品的发展，比如那些能够监测生理信号、调节体温、甚至与电子设备进行通信的纺织品。我期待它能够解释这些“智能”功能的背后，究竟是哪些物理原理在起作用，是怎样的材料设计和结构组合赋予了它们新的能力。我也好奇，书中是否会涉及纺织品在能源收集、环境保护等领域的应用，比如利用纺织品作为柔性太阳能电池的基材，或者开发具有吸附功能的纺织品来净化空气。

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我是一名从事科研工作的人，虽然我的研究方向并非直接与纺织相关，但我深信跨学科的知识融合能够带来新的灵感。这本书的标题“纺织物理”就给了我这样的感觉。我猜想，它可能不仅仅是关于纺织品本身，也可能涉及到纺织品在更广阔的物理环境中的应用。例如，在航空航天领域，新型高性能纤维的开发往往离不开物理学的支持；在医学领域，生物相容性材料的研发也需要深入理解材料的物理特性。这本书的出现，或许能为我提供一些跨领域研究的启示，让我能够将物理学的原理应用于解决更广泛的工程问题。我对于其中可能涉及的材料科学、力学、热力学等方面的知识非常期待，它们都是我研究工作的重要组成部分。

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我是一名退休的老教师，虽然我的专业不是物理，也不是纺织，但我一直保持着对知识的渴求。这本书的书名“纺织物理”让我感到非常有趣，它将两个我原本认为关联不大的领域巧妙地连接在一起。我希望这本书能够以一种通俗易懂的语言，向我解释纺织品是如何与物理学的基本原理相互作用的。例如，我希望了解为什么某些面料摸起来会有“凉凉”的感觉，这背后是否存在热力学上的解释；或者，为什么有些织物在洗涤后会更容易起皱，这又与哪些物理变化有关。我尤其希望，这本书能够提供一些生活化的例子，将抽象的物理概念具象化，让像我这样的非专业读者也能从中受益。

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从这本书的封面设计和书名，我就可以感受到它传递出的严谨与专业。我本身并非物理学专业背景，但对科学探索始终抱有浓厚的兴趣。我希望这本书能够以一种相对易懂的方式，将复杂的物理学原理与纺织品这一具象化的对象联系起来。我设想，作者会从最基本的物理概念出发，比如分子间的相互作用力、能量守恒定律等，然后解释这些概念是如何在纺织纤维、纱线和织物的结构中体现出来的。我特别好奇，这本书会不会深入探讨一些高科技纺织品，比如智能纺织品、功能性纺织品等，它们又是如何通过物理学原理实现其特殊功能的。这种能够将抽象的科学概念转化为具体可见的物质特性，是我非常欣赏的科普方式。

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我购买这本书的初衷，主要是出于我对材料科学领域的好奇，尤其是对那些看似普通却蕴含着深刻物理原理的日常用品的探索。纺织品，作为我们生活中不可或缺的一部分，其背后隐藏的物理学原理，一直是我感兴趣的焦点。我总觉得，一件柔软舒适的衣物，其背后必然有精妙的结构和相互作用在支撑。这本书的标题，恰好点明了这一点，将“纺织”与“物理”这两个看似遥远的词语巧妙地结合在一起，这本身就充满了吸引力。我设想，它可能会深入探讨纤维的微观结构如何影响宏观性能，例如导电性、保温性、透气性等等。或许还会涉及布料的编织方式、染色过程中的化学物理变化，以及服装在穿着过程中与人体、环境的能量交换等。这种跨学科的视角，往往能带来意想不到的洞察，让我能够从更深层次理解我们身边的事物。

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我是一名学生，平时除了完成课业，也喜欢通过阅读来拓展自己的知识面。我对“纺织物理”这个书名感到非常新奇，因为我从未想过物理学能够与我们日常穿着的衣物产生如此紧密的联系。我脑海中浮现的这本书，可能会详细介绍各种天然纤维和合成纤维的物理结构，以及它们是如何通过物理过程被加工成纱线和织物的。我期待它能解释为什么羊毛能够保暖，棉花摸起来那么柔软，以及丝绸的光泽是如何产生的。我也很好奇，这本书是否会涉及一些纺织品在特定环境下的物理表现，比如在高湿度、高温或低温条件下，它们会发生怎样的变化。这对于我理解材料科学和工程学的基础知识，应该会非常有帮助。

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对于我来说，一本好书不仅仅是内容的传递，更是一种思维的启发。这本书的书名“纺织物理”，就让我产生了一种全新的思考角度。我希望它能够打破我对于纺织品仅仅是“衣物”的固有认知，让我从物理学的视角去审视它们的本质。我设想，书中可能会深入剖析不同纺织品在受力、受热、受潮等不同环境下的形变、传导、扩散等物理过程。它可能会通过严谨的实验数据和理论推导，揭示纺织品内部隐藏的物理规律。我特别期待能够了解，在纺织品的生产过程中，哪些物理参数的控制对于最终产品的性能至关重要。这种对事物本质的深层挖掘，正是科学研究的魅力所在。

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这本书的封面设计就让我眼前一亮，那种深邃的蓝色调，搭配着银色的文字，营造出一种沉静而又充满科技感的氛围。拿到手里，纸张的质感也相当不错，厚实而有韧性，翻阅时不会轻易起皱，这点对于经常需要查阅资料的我来说，非常重要。虽然我还没有深入阅读，但仅从其装帧和纸张质量，就能感受到出版方对这本书的用心。封面上的“纺织物理”这四个字，给我一种既有传统底蕴又不失现代探索的联想，不禁让人好奇，在如此精致的外表下，究竟隐藏着怎样的学术内容，又会以何种方式呈现出来。我期待它能像它的外在一样，带给我一场视觉和知识的双重盛宴，让我在阅读的过程中，既能感受到学术的严谨，也能领略到知识的魅力。我特别喜欢它那种沉甸甸的感觉，仿佛里面承载了厚重的知识和精深的理论，这种实体感是电子书无法比拟的。

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纺织材料学的升级版，内容丰富，因为学科的原因，各章节之间联系不紧密。

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