工程環(huán)境控制論

第1章緒論1

1.1工程環(huán)境問題的提出1

1.1.1實際工程的需要1

1.1.2理論上的需要3

1.1.3工科大學(xué)交叉學(xué)科建設(shè)的需要6

1.2工程環(huán)境概念與工程生態(tài)觀7

1.2.1工程環(huán)境外部因素8

1.2.2工程環(huán)境的基本概念與特性8

1.2.3工程生態(tài)觀10

1.3實際工程控制技術(shù)典型實例13

1.3.1高層建筑抗震抗風(fēng)自動控制13

1.3.2斜拉橋與懸吊橋抗風(fēng)控制裝置14

1.3.3可開合式空間結(jié)構(gòu)15

1.3.4水利工程控制技術(shù)16

1.3.5太陽能建筑新技術(shù)18

1.3.6智能建筑與環(huán)境系統(tǒng)技術(shù)19

1.4工程環(huán)境效應(yīng)控制技術(shù)的應(yīng)用前景21

主要參考文獻(xiàn)27

第2章工程環(huán)境控制理論基礎(chǔ)28

2.1工程環(huán)境觀測技術(shù)與分析方法28

2.1.1環(huán)境作用的基本性質(zhì)與類型29

2.1.2觀測試驗技術(shù)31

2.1.3數(shù)據(jù)關(guān)系與分析方法的提示33

2.2功能分析與三元系統(tǒng)模型38

2.2.1功能分析與系統(tǒng)思路38

2.2.2三元系統(tǒng)模型41

2.2.3工程系統(tǒng)的四個基本要素42

2.3有控制作用時的可靠性分析方法45

2.3.1功能函數(shù)與可靠指標(biāo)45

2.3.2有控制作用時的可靠指標(biāo)計算公式47

2.3.3控制作用對可靠性的影響分析49

2.3.4有控制作用的結(jié)構(gòu)功能設(shè)計問題52

2.3.5數(shù)字例53

本節(jié)提示55

2.4廣義環(huán)境容量定理與環(huán)境評估準(zhǔn)則56

2.4.1廣義環(huán)境承載能力56

2.4.2廣義環(huán)境容量定理59

2.4.3環(huán)境與功能的關(guān)系61

2.4.4環(huán)境影響的評價準(zhǔn)則64

2.4.5熱環(huán)境舒適性功能評估準(zhǔn)則68

本節(jié)結(jié)語70

2.5廣義工程環(huán)境控制動力學(xué)基本原理70

2.5.1動態(tài)平衡方程70

2.5.2基本控制方程75

2.5.3控制系統(tǒng)的綜合問題78

本節(jié)結(jié)語79

2.6“土柱”振動模型與基土振動控制原理79

2.6.1兩類振源79

2.6.2“土柱”的振動方程79

2.6.3淺埋式大型地道的彎曲振動控制82

本節(jié)結(jié)語87

本章結(jié)語87

主要參考文獻(xiàn)87

第3章工程環(huán)境自動控制應(yīng)用原理與控制算法89

3.1工程環(huán)境作用下的基本控制原理與特點89

3.1.1經(jīng)典控制算法的應(yīng)用原理90

3.1.2典型環(huán)境作用的描述方法92

3.1.3環(huán)境效應(yīng)的疊加或迭加原理94

3.1.4復(fù)合控制原理96

本節(jié)注記99

3.2補(bǔ)償控制、虛擬反饋及被動控制99

3.2.1環(huán)境作用下控制的偏差/誤差99

3.2.2閉環(huán)系統(tǒng)補(bǔ)償控制102

3.2.3開環(huán)系統(tǒng)補(bǔ)償控制103

3.2.4虛擬反饋的提出105

3.2.5被動控制或混合控制的新理念--節(jié)能控制106

本節(jié)結(jié)語108

3.3參數(shù)控制原理與方法109

3.3.1參數(shù)控制的基本概念與控制模式109

3.3.2參數(shù)控制模式112

3.3.3期望參數(shù)與參數(shù)控制函數(shù)的建立115

3.3.4留數(shù)定理與留數(shù)法的應(yīng)用117

3.3.5根軌跡法的應(yīng)用122

本節(jié)注記124

3.4頻率法分析與綜合124

3.4.1廣義頻率特性提示125

3.4.2頻率傳遞函數(shù)與波德圖127

3.4.3期望頻率特性綜合法129

本節(jié)注記133

3.5數(shù)值仿真技術(shù)的應(yīng)用133

3.5.1按環(huán)節(jié)離散化仿真模型133

3.5.2按狀態(tài)空間方程離散化仿真模型135

3.5.3工程結(jié)構(gòu)抗震控制離散化仿真137

3.5.4在線控制原理與在線算法141

3.5.5關(guān)于計算機(jī)應(yīng)用的“環(huán)境”問題144

本節(jié)注記146

3.6參數(shù)辨識與估計的方法146

3.6.1ID技術(shù)在工程環(huán)境控制領(lǐng)域的特點與意義147

3.6.2線性與非線性辨識模型149

3.6.3卡爾曼濾波估計方法151

本節(jié)注記154

本章結(jié)語154

主要參考文獻(xiàn)154

第4章結(jié)構(gòu)控制動力學(xué)基礎(chǔ)156

4.1復(fù)模態(tài)分析與模態(tài)識辨理論基礎(chǔ)156

4.1.1傳統(tǒng)實振型分析法157

4.1.2近代阻抗法158

4.1.3控制動力學(xué)--共軛極點方法159

4.1.4模態(tài)識辨的理論基礎(chǔ)160

4.1.5綜合述評162

4.2多自由度體系反共振控制原理164

4.2.1反共振方程與矩陣解法164

4.2.2修正反共頻率與廣義零點的關(guān)系170

4.2.3帶TMD/STMD多自由度系統(tǒng)的修正反共振頻率178

4.2.4反共振控制的共軛零點校正與設(shè)計準(zhǔn)則191

本節(jié)小結(jié)與討論195

4.3極點配置與模態(tài)控制算法196

4.3.1橋梁在移動荷載下的豎向振動控制方程196

4.3.2極點配置的設(shè)計方法200

4.3.3帶觀測器時的反饋控制設(shè)計205

4.3.4復(fù)模態(tài)控制的基本原理211

4.3.5關(guān)于模態(tài)綜合-控制方法的討論216

4.4主動性反共振控制算法219

4.4.1等效極點配置的閉環(huán)輸出控制算法219

4.4.2開環(huán)模態(tài)控制算法220

4.4.3開環(huán)補(bǔ)償控制算法225

4.4.4地震作用的卓越頻率估計與分析226

4.4.5帶TMD主動性開環(huán)模態(tài)控制數(shù)字例229

本節(jié)提示231

本章結(jié)語232

主要參考文獻(xiàn)232

第5章魯棒性控制與H∞/H2優(yōu)化理論的應(yīng)用原理234

5.1魯棒性與魯棒控制概論234

5.1.1關(guān)于范數(shù)與攝動的基本知識235

5.1.2魯棒穩(wěn)定性的概念與分析239

5.1.3多變量系統(tǒng)魯棒性的奇異值判定法244

5.1.4魯棒性的應(yīng)用研究意義247

5.2H∞優(yōu)化控制理論的應(yīng)用原理與方法248

5.2.1H∞優(yōu)化方法的理論基礎(chǔ)249

5.2.2綜合靈敏度的表示方法253

5.2.3參數(shù)攝動的靈敏度校正方法260

本節(jié)注記265

5.3MDOF系統(tǒng)極點配置的魯棒設(shè)計方法265

5.3.1問題的提出265

5.3.2MDOF系統(tǒng)的攝動界限與魯棒性判據(jù)266

5.3.3閉環(huán)極點配置的魯棒設(shè)計方法271

本節(jié)注記273

5.4開環(huán)模態(tài)控制的攝動機(jī)制與魯棒設(shè)計274

5.4.1剩余模態(tài)引起的攝動機(jī)制274

5.4.2攝動矩陣分析與綜合的方法275

5.4.3頻率攝動及其魯棒設(shè)計準(zhǔn)則285

本節(jié)的初步結(jié)論292

5.5反共振控制的頻率攝動及其魯棒設(shè)計準(zhǔn)則293

5.5.1參數(shù)攝動對反共振頻率的影響293

5.5.2反共振頻率與同階共振頻率的最小間隔準(zhǔn)則294

5.5.3反共振控制設(shè)計頻率的魯棒性準(zhǔn)則296

5.5.4STMD/TMD的頻率設(shè)計299

本節(jié)注記303

5.6數(shù)字例驗證與討論304

5.6.1B類振源下汽車構(gòu)架的參數(shù)攝動與被動控制304

5.6.2A類振源下高層結(jié)構(gòu)的剩余模態(tài)攝動與TMD控制309

5.6.3TMD的自振頻率的修正設(shè)計314

本章結(jié)語318

主要參考文獻(xiàn)318 2100433B

工程環(huán)境控制論是一門跨于傳統(tǒng)工程學(xué)、環(huán)境學(xué)、自動控制理論之間的橫向交叉學(xué)科，屬于技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)科范疇，應(yīng)用范圍寬廣。其基本目標(biāo)是控制廣義工程系統(tǒng)的局部環(huán)境輸入—輸出效應(yīng)?？蓱?yīng)用于結(jié)構(gòu)抗震（振）、防災(zāi)、安全、防污、節(jié)能（廣義太陽能利用）、舒適熱環(huán)境、交通物流（信息流）等技術(shù)或非技術(shù)性功能的過程自動控制或參數(shù)控制。由于篇幅所限，《工程環(huán)境控制論》僅重點論述了結(jié)構(gòu)功能控制的應(yīng)用模式，涉及高層建筑、橋梁、汽車/飛機(jī)等結(jié)構(gòu)振動控制問題。書中特別提出：結(jié)構(gòu)反共振控制理論、結(jié)構(gòu)抗震液壓蓄能—伺服控制技術(shù)、魯棒控制與H∞優(yōu)化理論的應(yīng)用原理、參數(shù)控制原理與方法等。

《智能控制論》內(nèi)容簡介：智能控制論（intelligent cybemetics）研究生物與機(jī)器的智能控制過程的共同規(guī)律，是基于廣義智能、面向廣義控制的廣義智能控制理論，是控制論向智能水平高度發(fā)展的新分支。

《智能控制論》是關(guān)于智能控制論學(xué)科的專著，以“智能特性”為綱編排全書內(nèi)容，如自尋優(yōu)、自學(xué)習(xí)、自識別、自適應(yīng)、自穩(wěn)定、自組織、自協(xié)調(diào)等，重點研究擬人的智能控制系統(tǒng)。

《智能控制論》可作為控制學(xué)科、智能學(xué)科等領(lǐng)域的高年級本科生和研究生的教學(xué)參考書，也可供相關(guān)領(lǐng)域的研究人員參考。

變分法和最優(yōu)控制論內(nèi)容簡介

《變分法和最優(yōu)控制論(英文版)》適合數(shù)學(xué)、工程和相關(guān)專業(yè)的科研人員閱讀。

變分法和最優(yōu)控制論作者簡介

作者：（美國）利伯遜（Daniel Liberzon）