主動控製中的信號處理 [Signal Processing for Active Control] 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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[英] 史蒂芬·埃利奧特 著，翁震 譯

圖書標籤:

• 主動控製
• 信號處理
• 自適應濾波
• 係統辨識
• 噪聲控製
• 振動控製
• 控製係統
• 數字信號處理
• 現代控製
• 應用數學

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118096385

版次：1

商品編碼：11641056

包裝：平裝

外文名稱：Signal Processing for Active Control

開本：16開

齣版時間：2014-05-01

用紙：膠版紙

頁數：454

正文語種：中文

內容簡介

　　《主動控製中的信號處理》全書共分四個部分，從信號處理的角度討論瞭主動控製係統的建模，最優自適應數字控製器的設計，自適應算法的實現，前饋、反饋控製係統的搭建、變換器的最優布置，主動控製係統所需硬件等等。

目錄

第1章 主動控製的物理基礎
1.1 引言
1.1.1 章節概要
1.1.2 波的方程
1.1.3 源控製
1.2 波傳遞的控製
1.2.1 單個次級作動器
1.2.2 兩個次級作動器
1.2.3 多模態控製
1.3 在無限係統中控製功率
1.3.1 無限平闆中的點力
1.3.2 最小化功率輸齣
1.3.3 自由空間中的聲單極子
1.4 有限係統中的控製律
1.4.1 有限導管中的聲阻抗
1.4.2 壓力取消
1.4.3 吸收入射波
1.4.4 次級源功率吸收的最大化
1.4.5 總輸入能量的最小化
1.5 有限係統中的能量控製
1.5.1 輸入功率和總能量
1.5.2 有限平闆中振動能量的控製
1.5.3 圍場中聲能量的控製
1.5.4 模型重疊的影響
1.6 結構輻射聲的控製
1.6.1 振動闆的聲輻射
1.6.2 輻射模型
1.6.3 降低體積速度
1.7 聲和振動的局部控製
1.7.1 巨型闆上的振動對消
1.7.2 大房間裏的壓力取消

第2章 最優自適應數字濾波器
2.1 引言
2.1.1 章節概要
2.1.2 z變換
2.2 數字濾波器的結構
2.2.1 FIR濾波器
2.2.2 IIR濾波器
2.3 時域中的最優濾波器
2.3.1 消除電子噪聲
2.3.2 維納濾波器
2.3.3 綫性預測
2.4 S域中的最優濾波器
2.4.1 無約束的維納濾波器
2.4.2 因果約束的維納濾波器
2.4.3 譜因子
2.5 多通道最優濾波器
2.5.1 時域解
2.5.2 變換域的解
2.6 LMS算法
2.6.1 最速下降法
2.6.2 LMS算法的收斂率
2.6.3 失調和收斂率
2.7 RLS算法
2.7.1 牛頓法
2.7.2 遞歸最小二乘法
2.7.3 快速RLS算法
2.8 頻域自適應
2.8.1 塊LMS算法
2.8.2 與頻率有關的收斂係數
2.8.3 傳遞函數域的LMS

第3章 單通道前饋控製
第4章 單頻乾擾的多通道控製
第5章 多通道隨機乾擾的控製
第6章 反饋控製器的設計和性能
第7章 自適應反饋控製器
第8章 非綫性係統的主動控製
第9章 變換器的最優布置
第10章 主動控製中的硬件
附錄A
綫性代數和多通道係統
參考文獻

前言/序言

《機械振動與噪聲主動控製技術》 內容簡介： 本書深入探討瞭機械振動與噪聲的主動控製技術，旨在為讀者提供一個全麵且係統的理論框架與實踐指導。機械振動和噪聲作為普遍存在的工程問題，不僅影響設備的可靠性、使用壽命和工作效率，更直接關係到人類的健康與舒適。本書將從振動與噪聲的産生機理齣發，詳細闡述主動控製的原理、方法、關鍵技術及其在實際工程中的應用。 第一部分：機械振動與噪聲的基礎理論 在深入探討主動控製之前，理解振動與噪聲的本質是至關重要的。本部分將係統梳理機械振動與噪聲相關的基礎理論知識。 振動的定義與分類： 我們將從最基本的概念入手，解釋什麼是振動，並根據其特性進行分類，如自由振動、受迫振動、阻尼振動、綫性振動、非綫性振動等。重點闡述單自由度係統和多自由度係統的動力學特性，包括質量、剛度和阻尼等參數對係統響應的影響。 噪聲的産生與傳播： 噪聲的産生通常與振動密切相關，但也存在其獨有的傳播途徑和特性。本書將詳細介紹噪聲的聲學原理，包括聲源的類型（如機械噪聲、氣流噪聲等）、噪聲的測量單位（如分貝dB）、噪聲的頻譜分析等。同時，還將講解噪聲在空氣、固體介質中的傳播規律，以及衍射、反射、乾涉等現象對噪聲分布的影響。 振動與噪聲的耦閤關係： 許多實際工程問題中，振動和噪聲並非孤立存在，而是相互影響、相互耦閤的。本部分將深入分析振動如何激勵噪聲，以及噪聲如何反過來對結構産生激勵，形成聲振耦閤。理解這種耦閤關係是設計有效主動控製策略的前提。 係統建模方法： 為瞭進行精確的分析和控製設計，建立準確的係統模型至關重要。本書將介紹多種常用的機械振動與噪聲係統建模方法，包括基於物理定律的解析建模（如拉格朗日方程、牛頓方程），以及基於實驗數據的辨識建模（如傳遞函數辨識、狀態空間辨識）。重點講解有限元方法（FEM）在復雜結構振動模態分析中的應用，以及邊界元方法（BEM）在聲場模擬中的優勢。 第二部分：主動控製的原理與核心技術 理解瞭振動與噪聲的産生機製和傳播規律後，本部分將聚焦於主動控製的核心技術，闡述其基本原理和實現方法。 主動控製的基本概念： 什麼是主動控製？與被動控製有何區彆？本書將清晰界定主動控製的概念，即利用傳感器檢測係統産生的振動或噪聲，通過控製器進行實時處理，並由執行器産生反嚮的控製信號，從而抵消或削弱目標振動或噪聲。 傳感器技術： 傳感器的選擇直接關係到控製係統的性能。我們將詳細介紹各種用於振動與噪聲測量的傳感器，包括加速度計（壓電式、力平衡式）、位移傳感器（電渦流式、激光測距式）、麥剋風、壓力傳感器等。重點分析不同傳感器的原理、優缺點、適用場景以及在振動與噪聲測量中的注意事項。 控製器設計： 控製器是主動控製係統的“大腦”。本部分將係統介紹各種先進的控製器設計方法。 反饋控製： 基於係統輸齣信號的反饋，實現對係統擾動的補償。我們將講解PID控製、狀態反饋控製、LQR（綫性二次調節器）等經典反饋控製策略，並分析其在機械振動與噪聲控製中的應用。 前饋控製： 在擾動信號發生之前，提前預測並産生補償信號。重點介紹前饋控製的原理，以及如何利用參考傳感器獲取擾動信號。 自適應控製： 針對係統參數隨時間變化的場景，實時調整控製器參數以保持最優控製效果。我們將深入探討最小二乘法（LMS）、遞歸最小二乘法（RLS）等自適應算法在噪聲和振動主動抵消中的應用。 模糊控製與神經網絡控製： 介紹基於模糊邏輯和神經網絡的智能控製方法，它們在處理非綫性、不確定性係統時具有獨特的優勢。 模型預測控製（MPC）： 講解MPC如何利用係統模型預測未來輸齣，並優化控製輸入，實現更優的控製性能。 執行器技術： 執行器是將控製信號轉化為物理作用的關鍵環節。我們將詳細介紹各種用於振動與噪聲主動控製的執行器。 振動執行器： 包括電磁緻動器、壓電緻動器、液壓/氣動緻動器等，用於産生抵消振動的力或位移。 聲學執行器： 主要指揚聲器或喇叭，用於産生與目標噪聲相位相反、幅值相等的聲波，實現聲波抵消。 主動抵消原理： 核心是産生“反嚮”的力或聲波。本書將詳細解釋相消乾涉原理，即通過精確控製執行器産生的反嚮信號，與原始振動或噪聲信號在空間上疊加，達到相互抵消的效果。 第三部分：機械振動與噪聲主動控製的應用實例 理論知識最終需要應用於實踐。本部分將通過豐富的實際工程案例，展示主動控製技術在不同領域的應用。 航空航天領域的應用： 飛機發動機噪聲的主動控製： 講解如何通過在發動機進氣道或排氣道安裝聲學控製係統，降低飛機的外部噪聲。 直升機鏇翼噪聲與振動的主動控製： 分析鏇翼産生的復雜氣動噪聲和振動，以及如何通過調整鏇翼槳葉的迎角或安裝主動阻尼器來減小。 航天器艙內振動與噪聲的抑製： 討論火箭發射過程中巨大的振動和噪聲對航天員和設備的影響，以及主動控製技術如何保障艙內環境的舒適性和安全性。 汽車工業領域的應用： 汽車發動機噪聲與排氣噪聲的主動控製： 介紹如何通過在排氣係統或車室內安裝主動噪聲控製裝置，提升駕乘體驗。 汽車底盤振動的主動控製： 討論路麵不平引起的底盤振動，以及主動懸架技術如何提高乘坐舒適性。 電驅動汽車的電機噪聲與路噪控製： 針對電驅動汽車的特點，分析其特有的噪聲源，並介紹相應的控製策略。 工業領域的應用： 風力發電機葉片氣動噪聲的主動控製： 探討風力發電機在運行過程中産生的噪聲，以及如何通過葉片錶麵的主動流動控製來減小。 工業管道振動與噪聲的主動抑製： 分析流體在管道中流動産生的振動和噪聲，以及如何通過管道外壁的振動控製來改善。 大型機械設備的減振降噪： 如泵、壓縮機、風機等，介紹如何針對這些設備設計主動控製係統，降低工作環境的噪聲和振動水平。 建築與傢居領域的應用： 地鐵、高鐵列車車廂的隔振降噪： 探討列車運行時産生的結構振動和空氣動力噪聲，以及主動隔振技術如何提高乘客的舒適度。 傢庭電器（如洗衣機、空調）的降噪： 分析這些電器在運行時産生的振動和噪聲，以及主動控製技術如何實現更安靜的使用體驗。 智能建築中的聲學環境主動調控： 探討如何通過主動聲學係統營造更加舒適、寜靜的室內環境。 第四部分：挑戰與發展趨勢 雖然主動控製技術取得瞭顯著進展，但仍麵臨一些挑戰，同時也在不斷演進。 麵臨的挑戰： 控製器的實時性與計算復雜度： 復雜係統需要高性能的處理器和算法，以保證實時控製的精度。 傳感器與執行器的性能極限： 傳感器的靈敏度、精度以及執行器的響應速度、功率輸齣等都可能成為限製因素。 係統建模的準確性： 復雜非綫性係統或時變係統的精確建模仍然是一個難題。 控製係統的魯棒性： 如何保證控製係統在存在模型誤差、外部擾動或參數變化時仍能穩定工作。 成本與功耗： 主動控製係統通常比被動控製係統更復雜，成本和功耗也是需要考慮的因素。 未來的發展趨勢： 多目標、協同控製： 將振動控製與噪聲控製相結閤，實現多目標優化。 分布式與網絡化控製： 利用傳感器網絡和分布式執行器，實現更廣泛、更靈活的控製。 人工智能與機器學習的應用： 將深度學習、強化學習等技術引入控製器設計，以應對更復雜的係統和非綫性問題。 新型傳感與執行技術： 研發更高性能、更低成本的新型傳感器和執行器。 與被動控製技術的融閤： 結閤被動控製的優勢，實現混閤控製策略，以達到最佳的整體效果。 本書力求以清晰的邏輯、嚴謹的論述和豐富的實例，幫助讀者建立對機械振動與噪聲主動控製技術的全麵認識，並為相關領域的科研人員、工程師和學生提供有價值的參考。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計簡潔大方，深藍色調配上銀色的書名，透著一股科技感和專業性。翻開第一頁，我就被作者的序言所吸引。他以非常平實的語言，娓娓道來這項研究的起源、發展以及它在現實世界中的重要性。我尤其欣賞作者對於“主動控製”這個概念的解讀，他沒有止步於技術層麵的描述，而是深入淺齣地解釋瞭其背後的物理原理和哲學思想。例如，他通過一些生動的類比，比如“馴服失控的野馬”來比喻主動控製係統的挑戰與魅力，這讓我這個初學者也能迅速領會其中的精髓。

評分☆☆☆☆☆

在我閱讀這本書的過程中，最令我印象深刻的是它在理論深度與實踐應用之間的平衡。作者並沒有僅僅羅列枯燥的公式和算法，而是花瞭相當大的篇幅去闡述這些理論是如何在實際的工程問題中得到應用的。書中穿插的許多案例研究，從航空航天領域的減振降噪，到工業生産綫上的精密定位，再到日常生活中的智能傢居，都讓我看到瞭信號處理在主動控製領域強大的生命力。更讓我驚喜的是，作者在介紹復雜的控製策略時，總會輔以清晰的流程圖和詳盡的步驟解釋，這極大地降低瞭理解門檻，讓我覺得即使是相對復雜的概念，也變得觸手可及。

評分☆☆☆☆☆

這本書的寫作風格非常獨特，作者似乎非常擅長將復雜的技術概念“翻譯”成通俗易懂的語言。比如，在講解傅裏葉變換的時候，他並沒有直接給齣數學定義，而是用音樂的頻譜來類比，解釋瞭如何將一個復雜的聲音信號分解成不同頻率的正弦波。這種“化繁為簡”的處理方式，讓我在閱讀過程中幾乎沒有遇到難以逾越的障礙。此外，作者的語言充滿瞭熱情和啓發性，常常在關鍵的地方加入一些鼓勵性的語句，讓我感覺仿佛在和一位經驗豐富的導師對話，在指導我探索信號處理的奇妙世界。

評分☆☆☆☆☆

從內容編排上來看，這本書似乎非常注重循序漸進的學習路徑。它並沒有一開始就拋齣艱深的技術難題，而是從最基礎的信號錶示和分析方法開始，逐步深入到更復雜的控製理論和算法。我尤其欣賞作者在介紹各種濾波技術時的細緻講解，他不僅說明瞭不同濾波器的原理和適用場景，還通過對比實驗數據，直觀地展示瞭濾波效果的差異。這種嚴謹且富有洞察力的分析，讓我對信號處理在抑製噪聲、提取有用信息方麵的能力有瞭更深刻的認識，也為我後續理解更高級的主動控製策略打下瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

我發現這本書在組織結構上也非常人性化。每個章節都圍繞著一個核心主題展開，並且前後的銜接非常緊密，形成瞭一個完整的知識體係。作者會提前給齣本章的學習目標，並在章節末尾進行總結，這有助於我清晰地瞭解學習進度並鞏固所學內容。更重要的是，書中包含大量的圖錶和示意圖，這些視覺化的輔助工具極大地增強瞭信息的傳達效率。例如，在解釋反饋控製迴路時，一個精心繪製的方框圖能夠瞬間讓我明白信號的流嚮和各個組件的功能，這比純文字的描述要直觀得多。