電子裝備機(jī)電耦合理論、方法及應(yīng)用

內(nèi)容概要

　　本書(shū)以高性能復(fù)雜電子裝備研制的關(guān)鍵技術(shù)為主線，全面、系統(tǒng)地闡述了機(jī)電耦合技術(shù)的建模理論、求解策略與方法。全書(shū)共9章，包括電子裝備機(jī)電耦合的理論基礎(chǔ)與發(fā)展現(xiàn)狀、電子裝備機(jī)、電、熱(結(jié)構(gòu)位移場(chǎng)、電磁場(chǎng)、溫度場(chǎng))場(chǎng)耦合理論建模、機(jī)電熱場(chǎng)耦合問(wèn)題的求解策略與方法、機(jī)械結(jié)構(gòu)因素對(duì)天伺饋系統(tǒng)性能的影響機(jī)理、機(jī)電耦合的綜合測(cè)試技術(shù)與評(píng)價(jià)方法、基于機(jī)電耦合理論模型的機(jī)電耦合優(yōu)化設(shè)計(jì)以及機(jī)電耦合分析與設(shè)計(jì)的軟件系統(tǒng)及其研制，并給出了一些應(yīng)用機(jī)電耦合理論與方法的典型工程案例。
　　本書(shū)可作為高等院校電子機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)教師、研究生及高年級(jí)本科生的教材和參考書(shū)，也可供從事電子裝備設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、維修等工作的技術(shù)人員參考。

作者簡(jiǎn)介

段寶巖，1955年生于河北省冀州市。1981、1984與1989年在西安電子科技大學(xué)(前身為中國(guó)人民解放軍軍事電信工程學(xué)院、西北電訊工程學(xué)院)先后獲工學(xué)學(xué)士、碩士與博士學(xué)位。1991—1994年在英國(guó)利物浦大學(xué)做博士后研究，2000年在美國(guó)康奈爾大學(xué)訪問(wèn)。現(xiàn)為西安電子科技大學(xué)電子機(jī)械學(xué)科教授。
長(zhǎng)期從事電子機(jī)械工程的科研與工程實(shí)踐工作，致力于電子裝備機(jī)電耦合技術(shù)的研究與應(yīng)用：系統(tǒng)建立了大型微波反射面天線結(jié)構(gòu)位移場(chǎng)與電磁場(chǎng)的場(chǎng)耦合理論模型，提出了反射面保型的系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法；針對(duì)雷達(dá)天線伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)因素對(duì)波束指向等電性能的影響，系統(tǒng)提出了結(jié)構(gòu)與控制集成設(shè)計(jì)方法；建立了典型電子裝備結(jié)構(gòu)位移場(chǎng)、電磁場(chǎng)、溫度場(chǎng)的場(chǎng)耦合理論模型，得出了機(jī)械結(jié)構(gòu)因素對(duì)電性能的影響機(jī)理。上述成果已成功應(yīng)用于探月工程、載人航天、深空探測(cè)及主力戰(zhàn)艦等國(guó)家重大工程中。以第一完成人獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)2項(xiàng)，省部級(jí)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)3項(xiàng)。論文被SCI、E1分別檢索31、139篇，著書(shū)3部，論著他引986(SCI他引136)次。以第一完成人申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利20項(xiàng)，其中授權(quán)9項(xiàng)。
現(xiàn)為我國(guó)電子學(xué)會(huì)會(huì)士、電子學(xué)會(huì)電子機(jī)械工程分會(huì)主任、教育部科技委工程技術(shù)學(xué)部委員、總裝備部衛(wèi)星有效載荷及應(yīng)用技術(shù)專(zhuān)業(yè)組成員、工業(yè)和信息化部電子科技委委員及英國(guó)IET
Fellow等。任《電子機(jī)械工程》編委會(huì)主任，《計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào)》與《電子學(xué)報(bào)(英文版)》等學(xué)術(shù)刊物的編委。
曾被授予全國(guó)“五一”勞動(dòng)獎(jiǎng)?wù)?2003)、全國(guó)師德先進(jìn)個(gè)人(2004)、全國(guó)先進(jìn)工作者(2005)、全國(guó)優(yōu)秀科技工作者(2010)等稱(chēng)號(hào)。

書(shū)籍目錄

序
前言
第1章  緒論
  1.1 電子裝備的定義與特點(diǎn)
  1.2 電子裝備的基本組成
    1.2.1 電子裝備的結(jié)構(gòu)部分
    1.2.2 電子裝備的電氣部分
  1.3 電子裝備機(jī)電耦合研究的現(xiàn)狀與發(fā)展
    1.3.1 電子裝備機(jī)電耦合研究的國(guó)外現(xiàn)狀
    1.3.2 電子裝備機(jī)電耦合研究的國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀
    1.3.3 電子裝備的發(fā)展趨勢(shì)
  1.4 電子裝備傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題
    1.4.1 電子裝備的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法及存在問(wèn)題
    1.4.2 電子裝備的機(jī)電耦合問(wèn)題及解決方法
  1.5 電子裝備設(shè)計(jì)的關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)問(wèn)題
    1.5.1 電子裝備系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整體論
    1.5.2 電子裝備的機(jī)電耦合理論
    1.5.3 電子裝備的測(cè)試與評(píng)價(jià)方法
    1.5.4 電子裝備的環(huán)境防護(hù)與組裝
    1.5.5 特種電子裝備
    1.5.6 電子裝備的機(jī)電耦合設(shè)計(jì)
  參考文獻(xiàn)
第2章  電子裝備的機(jī)電熱場(chǎng)耦合理論模型
  2.1電磁場(chǎng)、結(jié)構(gòu)位移場(chǎng)、溫度場(chǎng)、流場(chǎng)的場(chǎng)描述方程
    2.1.1 電磁場(chǎng)
    2.1.2 結(jié)構(gòu)位移場(chǎng)
    2.1.3 溫度場(chǎng)
    2.1.4 流場(chǎng)
  2.2 各物理場(chǎng)之間的相互關(guān)系
  2.3 多物理場(chǎng)耦合問(wèn)題數(shù)學(xué)模型建立的思考
  2.4 反射面天線機(jī)電兩場(chǎng)耦合模型
    2.4.1 主反射面變形的影響
    2.4.2 饋源位置誤差的影響
    2.4.3 饋源指向誤差的影響
    2.4.4 機(jī)電兩場(chǎng)耦合模型
    2.4.5 雙反射面天線
    2.4.6 試驗(yàn)驗(yàn)證
  2.5 平板裂縫天線機(jī)電兩場(chǎng)耦合模型
    2.5.1 輻射縫位置偏移的影響
    2.5.2 輻射縫指向偏轉(zhuǎn)的影響
    2.5.3 縫腔變形對(duì)輻射縫電壓的影響
    2.5.4 機(jī)電兩場(chǎng)耦合模型
    2.5.5 試驗(yàn)驗(yàn)證
  2.6 有源相控陣天線機(jī)電熱三場(chǎng)耦合模型
    2.6.1 輻射單元位置偏移的影響
    2.6.2 輻射單元指向偏轉(zhuǎn)的影響
    2.6.3 溫度對(duì)T／R組件電流幅度的影響
    2.6.4 溫度對(duì)T／R組件電流相位的影響
    2.6.5 機(jī)電熱三場(chǎng)耦合模型
  2.7 高密度組裝系統(tǒng)機(jī)電熱三場(chǎng)耦合模型
    2.7.1 接觸縫隙的影響
    2.7.2 散熱孔和結(jié)構(gòu)變形的影響
    2.7.3 機(jī)電熱三場(chǎng)耦合模型
    2.7.4 試驗(yàn)驗(yàn)證
  參考文獻(xiàn)
第3章  機(jī)電熱場(chǎng)耦合問(wèn)題的求解策略與方法
  3.1 多物理場(chǎng)耦合問(wèn)題的求解策略
  3.2 多物理場(chǎng)耦合問(wèn)題的求解方法
  3.3 多物理場(chǎng)網(wǎng)格匹配的一般方法
  3.4 機(jī)電兩場(chǎng)之間的網(wǎng)格轉(zhuǎn)換與信息傳遞
  3.5 機(jī)電熱三場(chǎng)之間的網(wǎng)格轉(zhuǎn)換與信息傳遞
    3.5.1 變形信息的傳遞
    3.5.2 變形網(wǎng)格的提取
  參考文獻(xiàn)
第4章  機(jī)械結(jié)構(gòu)因素對(duì)天伺饋系統(tǒng)性能的影響
  4.1 結(jié)構(gòu)因素對(duì)電性能影響的數(shù)據(jù)挖掘方法
    4.1.1 數(shù)據(jù)建模方法
    4.1.2 數(shù)據(jù)樣本的獲取
    4.1.3 數(shù)據(jù)挖掘的多核回歸方法
    4.1.4 數(shù)據(jù)挖掘的應(yīng)用
  4.2 反射面天線結(jié)構(gòu)因素對(duì)電性能的影響
    4.2.1 數(shù)據(jù)收集與挖掘
    4.2.2 影響機(jī)理分析模型的建立
    4.2.3 試驗(yàn)驗(yàn)證
  4.3 平板裂縫天線結(jié)構(gòu)因素對(duì)電性能的影響
    4.3.1 結(jié)構(gòu)因素和電性能的層次化關(guān)系模型
    4.3.2 輻射功能構(gòu)成件中結(jié)構(gòu)因素對(duì)單元幅相的影響
    4.3.3 耦合功能構(gòu)成件中結(jié)構(gòu)因素對(duì)單元幅相的影響
    4.3.4 激勵(lì)功能構(gòu)成件中結(jié)構(gòu)因素對(duì)駐波的影響
    4.3.5 樣件制作與試驗(yàn)驗(yàn)證
  4.4 微波饋線與濾波器結(jié)構(gòu)因素對(duì)電性能的影響
    4.4.1 結(jié)構(gòu)因素對(duì)諧振腔濾波器影響的層次化關(guān)系模型
    4.4.2 結(jié)構(gòu)因素對(duì)諧振腔無(wú)載Q值的影響
    4.4.3 結(jié)構(gòu)因素對(duì)耦合系數(shù)的影響
    4.4.4 調(diào)諧螺釘對(duì)諧振頻率和耦合系數(shù)的影響
    4.4.5 結(jié)構(gòu)因素對(duì)微波濾波器功率容量的影響
    4.4.6 樣件制作與試驗(yàn)驗(yàn)證
  4.5 雷達(dá)天線伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)因素對(duì)系統(tǒng)性能的影響
    4.5.1 間隙對(duì)伺服系統(tǒng)性能的影響
    4.5.2 摩擦對(duì)伺服系統(tǒng)性能的影響
    4.5.3 伺服試驗(yàn)臺(tái)的研制與試驗(yàn)驗(yàn)證
  參考文獻(xiàn)
第5章  電子裝備機(jī)電耦合的測(cè)試技術(shù)
  5.1 機(jī)電耦合測(cè)試因素分析
    5.1.1 客觀耦合度計(jì)算方法——數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法
    5.1.2 主觀耦合度計(jì)算方法——主觀評(píng)分方法
    5.1.3 主、客觀耦合度／權(quán)重的綜合
  5.2 典型案例機(jī)電耦合的測(cè)試技術(shù)
    5.2.1 平板裂縫天線測(cè)試技術(shù)
    5.2.2 三維天線座測(cè)試技術(shù)
    5.2.3 電調(diào)雙工濾波器測(cè)試技術(shù)
  5.3 典型案例機(jī)電耦合綜合測(cè)試系統(tǒng)
    5.3.1 平板裂縫天線綜合測(cè)試平臺(tái)
    5.3.2 三維天線座綜合測(cè)試平臺(tái)
    5.3.3 電調(diào)雙工濾波器綜合測(cè)試平臺(tái)
  參考文獻(xiàn)
第6章  電子裝備機(jī)電耦合的評(píng)價(jià)方法
  6.1 耦合理論和影響機(jī)理的正確性驗(yàn)證
    6.1.1 模糊-灰色綜合檢驗(yàn)方法
    6.1.2 吻合度
  6.2 耦合理論與影響機(jī)理的有效性評(píng)價(jià)
  6.3 某平板裂縫天線應(yīng)用的評(píng)價(jià)
  6.4 某機(jī)載雷達(dá)三維天線座應(yīng)用的評(píng)價(jià)
  6.5 某電調(diào)雙工濾波器應(yīng)用的評(píng)價(jià)
  參考文獻(xiàn)
第7章  基于機(jī)電耦合理論模型的機(jī)電耦合優(yōu)化設(shè)計(jì)
  7.1 反射面天線機(jī)電耦合優(yōu)化設(shè)計(jì)
    7.1.1 機(jī)電耦合優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)描述
    7.1.2 數(shù)值仿真與工程應(yīng)用
  7.2 高密度機(jī)箱機(jī)電熱耦合優(yōu)化設(shè)計(jì)
    7.2.1 機(jī)電熱耦合優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)描述
    7.2.2 某實(shí)際機(jī)箱的優(yōu)化設(shè)計(jì)
  7.3 雷達(dá)天線伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與控制集成優(yōu)化設(shè)計(jì)
    7.3.1 伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法
    7.3.2 伺服系統(tǒng)控制分系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法
    7.3.3 伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與控制集成設(shè)計(jì)方法
    7.3.4 數(shù)值仿真與試驗(yàn)驗(yàn)證
  7.4 基于統(tǒng)一設(shè)計(jì)向量的多場(chǎng)耦合問(wèn)題的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法
  參考文獻(xiàn)
第8章  電子裝備機(jī)電耦合分析與設(shè)計(jì)的原型軟件系統(tǒng)
  8.1 總體思路與系統(tǒng)方案
  8.2 專(zhuān)業(yè)軟件的集成
  8.3 機(jī)電熱場(chǎng)耦合理論分析的原型軟件系統(tǒng)
    8.3.1 基本思路與框架
    8.3.2 場(chǎng)耦合分析的交互界面
    8.3.3 數(shù)據(jù)交換接口
    8.3.4 原型軟件系統(tǒng)
  8.4 結(jié)構(gòu)因素對(duì)電性能影響機(jī)理的原型軟件系統(tǒng)
    8.4.1 基本思路與框架
    8.4.2 天饋系統(tǒng)影響機(jī)理的原型軟件系統(tǒng)
    8.4.3 伺服系統(tǒng)影響機(jī)理的原型軟件系統(tǒng)
  8.5 機(jī)電耦合測(cè)試與評(píng)價(jià)的原型軟件系統(tǒng)
    8.5.1 基本思路與框架
    8.5.2 工作流程
    8.5.3 數(shù)據(jù)庫(kù)
    8.5.4 測(cè)試數(shù)據(jù)接口
    8.5.5 綜合測(cè)評(píng)原型軟件系統(tǒng)
  參考文獻(xiàn)
第9章  電子裝備機(jī)電耦合理論與方法的應(yīng)用
  9.1 探月工程40m口徑S／X雙頻段反射面天線
  9.2 某艦載近程反導(dǎo)武器系統(tǒng)火控雷達(dá)伺服系統(tǒng)
  9.3 某敵我識(shí)別系統(tǒng)
  9.4 某電調(diào)雙工濾波器
  參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　電子裝備的機(jī)電耦合理論包括兩個(gè)方面：一是場(chǎng)耦合理論，二是影響機(jī)理。　　所謂場(chǎng)耦合理論，是指電子裝備中存在的電磁場(chǎng)、結(jié)構(gòu)位移場(chǎng)以及溫度場(chǎng)之間的相互影響關(guān)系。如反射面天線，在自重、風(fēng)等外載荷作用下，結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變形，從而引起天線反射面形狀的改變，最終體現(xiàn)為天線電性能的改變，所以，就需要研究電磁場(chǎng)與位移場(chǎng)之間的兩場(chǎng)耦合關(guān)系。又如，高密度機(jī)箱，除了有電磁場(chǎng)和結(jié)構(gòu)位移場(chǎng)之外，還需考慮熱的問(wèn)題，也就是需要建立電磁場(chǎng)、位移場(chǎng)與溫度場(chǎng)之間的三場(chǎng)耦合關(guān)系。建立場(chǎng)耦合關(guān)系的目的是揭示場(chǎng)之間的內(nèi)在關(guān)系，將電性能表示為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變量的函數(shù)，為機(jī)電耦合設(shè)計(jì)奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。　　而所謂影響機(jī)理，是指發(fā)現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)因素對(duì)電性能的影響規(guī)律。因?yàn)榇嬖谶@樣一類(lèi)問(wèn)題，即電性能難以用場(chǎng)的形式表示出來(lái)，如制造的不平行度、不垂直度、粗糙度等，這些量多與加工工藝路線有關(guān)，帶有較大的隨機(jī)性，一般統(tǒng)稱(chēng)為制造精度。材料特性、加強(qiáng)筋、凸臺(tái)、凹槽等屬于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需考慮的問(wèn)題，一般統(tǒng)稱(chēng)為結(jié)構(gòu)參數(shù)。上述制造精度和結(jié)構(gòu)參數(shù)可統(tǒng)稱(chēng)為結(jié)構(gòu)因素。研究結(jié)構(gòu)因素對(duì)電性能的影響機(jī)理的途徑有兩條，一是歸納，二是演繹。歸納是基于已有的海量數(shù)據(jù)，利用支撐向量回歸方法得出滿足輸入與輸出樣本的規(guī)律來(lái)。演繹的辦法則是基于可以建立仿真模型的問(wèn)題而采納的方法。不管是歸納還是演繹，最終給出的影響機(jī)理是經(jīng)驗(yàn)公式、圖表等形式的設(shè)計(jì)規(guī)范?！　　?/pre>








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