附件6．机械科学与工程 学院 国际一流水平 研究生课程简介
(中英文各一份) 课程名称：机电系统动力学分析与控制 课程代码： 课程类型：□一级学科基础课 ■二级学科基础课 □其它： 考核方式： 考试 教学方式：讲授 适用专业：机械工程 开课学期： 秋季 总学时：32 先修课程要求：高等数学、理论力学 课程组教师姓名 陈学东 曾理湛 姜伟 职 称 教授 专 业 机械电子工程 年 龄 49 39 33 学术方向 机电系统动力学与控制 机电系统动力学与控制 机电系统动力学与控制 适用层次：■ 硕士 □ 博士 学分：2 副教授 机械电子工程 讲师 机械电子工程 课程负责教师教育经历及学术成就简介： 自2009年1月至今，教育部长江学者特聘教授，华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室，常务副主任、教授、博士生指导教师。 自2006年1月至2008年12月，华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室，常务副主任、教授、博士生指导教师、校特聘教授。 自2001年4月至2005年12月，华中科技大学国家数控系统工程技术研究中心，副主任、教授、博士生指导教师。 自1997年10月至2001年3月，日本国立佐贺大学留学，获得工学博士学位。 自1989年7月至1997年9月，武汉工业大学机械系，助教、讲师、副教授。 自1986年9月至1989年6月，武汉工业大学机械系，硕士研究生，获工学硕士学位。 自1984年9月至1986 年8月，武汉工业大学机械系，团总支书记、学生辅导员。 自1980年9月至1984 年7月，武汉工业大学机械系，本科生，获得工学学士学位。 近年来，面向国家重大需求和装备制造业发展的核心技术，主持国家重点基础研究发展规划项目（973计划）课题、国家863计划项目、国家科技重大专项项目、国家自然科学基金项目等近10项，并完成了一批企业委托项目。围绕超精密运动机构振动的产生、传递和控制开展了系统深入的研究。突破等温、层流、膜厚方向同态、流体不可压缩等假设，基于完整的Navier-Stokes方程，发现了气浮支承结构中的气旋现象，揭示了气旋引发气浮支承微振动、失压的机理，阐明了气浮支承结构对系统动力学性能的影响规律，进而提出了气浮支承结构设计新原理与新方法，解决了困扰学界多年的难题；基于所发现的电磁驱动方向与法向作用力耦合的现象，提出了电磁驱动耦合作用力辨识及扰动补偿新方法，提出了基于气浮压力测量的气浮支承刚度和阻尼辨识方法；在此基础上，建立了超精密运动机构系统振动模型，从而提出了超精密运动规划与控制新方法。出版专著2 部，在国内外学术刊物和学术会议上发表论文150余篇，其中被SCI和EI收录逾120篇，申报发明专利32项，已授权22项。研发了超精密主动减振系统，满足了国家高端制造装备对高性能隔振的重大需求。开发了具有自主知识产权的复杂机构动力学与控制仿真平台，获中国软件评测中心测试认证。研究成果不仅克服了国家重大专项“100nm 光刻机研制”中的动力学建模与振动计算的难题，还应用于超深井石油钻机动力学与控制设计、永磁同步直线电机抽油机控制、导弹舵机的动力学优化设计、多足步行机器人控制、力矩电机及其控制等，已产生显著的经济效益。2005 和2007 年作为第一完成人获教育部自然科学一等奖2 项，2007 年作为第一完成人获国家图书奖提名奖1项。 课程教学目标： 使研究生理清机电系统动力学分析与控制的目的和任务，掌握机电系统动力学的基本理论及分析与测试方法，结合工程实践掌握机电系统的动力学分析、测试与控制技术，了解相关领域国际学术研究的热点和前沿问题。 课程大纲：（章节目录） 第一章 机电系统动力学分析与控制概述 §1.1 若干机电系统的实例 §1.2 机电系统的基本元素及其数学描述 §1.3 机电系统动力学分析与控制的任务 §1.4 机电系统的动力学分析方法 §1.5 机电系统的控制方法 第二章 多体系统动力学基础 §2.1 动力学的数学基础 §2.2 刚体运动学基础 §2.3 刚体动力学基础 §2.4 多体系统动力学 第三章 多体系统振动分析与测试 §3.1 多体系统振动微分方程 §3.2 多体系统模态分析
§3.3 多体系统参数灵敏度分析 §3.4 多体系统振动测试技术 第四章 气浮支承系统动力学分析 §4.1 气浮支承系统的形式及组成 §4.2 气浮支承系统的流体动力学分析 §4.3 气浮支承系统的刚度及阻尼特性 §4.4 气浮支承系统的振动特性 §4.5 高性能气浮支承系统的研究趋势 第五章 电磁驱动系统动力学与控制 §5.1 电磁驱动系统概述 §5.2 永磁场的动力学建模与分析 §5.3 电磁场的动力学建模与分析 §5.4 永磁同步直线电机的推力波动 §5.5 永磁同步直线电机的矢量控制 §5.6 电磁驱动系统动力学与控制的应用 第六章 精密减振系统动力学与控制 §6.1 精密减振系统的组成 §6.2 空气弹簧隔振系统的建模与分析 §6.3 摆机构隔振系统的建模与分析 §6.4 振动主动控制系统的建模与分析 §6.5 振动主动控制系统的设计与实现 §6.6 精密减振系统的测试与评价 §6.7 精密减振的应用及研究展望 第七章 精密平面运动系统动力学与控制 §7.1 精密平面运动系统的组成 §7.2 精密平面运动系统的动力学建模与分析 §7.3 精密平面运动系统振动特性分析 §7.4 精密平面运动控制系统设计 §7.5 精密平面运动控制系统分析
§7.6 精密平面运动系统动力学与控制的应用 第八章 精密传动机构系统动力学与控制 §8.1 精密传动机构系统的组成 §8.2 柔性传动机构的动力学建模与分析 §8.3 间隙与摩擦的动力学建模与分析 §8.4 精密传动机构的振动特性分析 §8.5 精密传动机构的控制系统设计 §8.6 精密传动机构的控制系统分析 §8.7 精密传动机构系统动力学与控制的应用 教材：机电系统分析动力学及其应用，温熙森 等，科学出版社，2003 主要参考书： 1. 计算多体系统动力学，洪嘉振，高等教育出版社，1999 2. Dynamics of Multibody Systems，J. Wittenburg，Springer，2008 3. 模态分析理论与应用，傅志方,华宏星.上海交通大学出版社,2000 4. 机械系统动力学，杨义勇，清华大学出版社，2009 5. Mechanical System Dynamics，F. Pfeiffer，Springer，2008 6. 工程振动与控制，吴成军，西安交通大学出版社，2008 7. 超精密气浮定位工作台技术:气浮系统动力学与控制，陈学东，华中科技大学出版社，2008
本课程达到国际一流水平研究生课程水平的标志： 1、师资方面： 培养2-3名教授本课程的优秀中青年教师。 2、教学内容方面： 围绕国际学术的热点和前沿问题，结合国家重大项目及工程实践，讲授机电系统系统动力学的基础理论，以及机电系统动力学的建模、分析、测试与控制的方法及工程应用。 3、教学方式方面： 课堂理论教学和实验/实践相结合。 4、教材方面： 经过2-3年的教学实践积累，编著高水平研究生教材一部。 5、其它：