机电耦联系统分析动力学

机电系统分析动力学是机电耦联系统有效和基本的建模与分析理论基础之一。本书主要从演绎分析的角度给出机电耦联系统的分析和应用方法，归纳总结并用统一的观点和方法研究机电系统的力学、电学行为，建立力学问题与电路、电磁场问题相结合的模型方法，研究机电耦联的相互作用规律，并应用于工程问题的分析与解决。
　　由聂伟荣、席占稳编著的《机电耦联系统分析动力学(普通高等教育创新型人才培养规划教材)》内容包括五个部分。一、分析动力学原理与方法；二、电动力学原理与方法；三、机电耦联系统分析动力学；四、微机电系统动力学；五、机电系统动力学模型的应用。
　　本书可作为高等院校相关专业本科生、研究生的教材，也可供从事微机电系统的设计与工艺制作等方面工作的科研人员参考。

部   分析动力学原理与方法
 第1章  分析动力学变分原理
   1.1 变矢量与矢量导数
     1.1.1 变矢量及其导数
     1.1.2 矢量的导数与相对导数
   1.2 线性变换与正交变换
     1.2.1 线性变换
     1.2.2 正交变换
   1.3 变分原理与拉氏乘子法
     1.3.1 函数的极值与拉氏乘子法
     1.3.2 变量、函数及积分的变分
     1.3.3泛 函与变分法的概念与基础
     1.3.4 变分法问题分类
     1.3.5 泛函极值问题与欧拉方程
     1.3.6 其他变分法问题及广义变分问题
 第2章  分析力学基本概念与理论基础
 第3章  分析动力学的拉格朗日方程建模
 第4章  分析动力学的变分原理
 第二部分 电动力学原理与方法
 第5章  电动力学的数学基础
 第6章  电动力学的理论基础
 第7章  特定情况下的麦克斯韦方程组
 第8章  电磁场中的能量关系
 第三部分  机电耦联系统分析动力学
 第9章  电磁场的力学分析
 第10章  拉格朗日麦克斯韦方程
 第11章  电磁系统的变分原理
 第12章  非完整机电系统分析动力学
 第13章  机电耦联系统分析动力学的机电工程应用
 第四部分 微机电系统动力学
 第14章  微机电系统基础
 第15章微机电系统中的力
 第16章  作用力的尺度效应和行程效应
 第17章  微机电系统动力学建模与仿真
 第五部分 机电系统动力学模型的应用
 第18章  机床传动系统机电分析动力学模型及应用
 第19章  微机械谐振陀螺的动力学特性
参考文献 

机械系统、电磁系统和机电耦联系统是工程领域应用多的系统，它们所涉及的机械、电学以及交叉学科的基础理论、演绎分析方法仍然是学科发展和深入研究的基础，也是当今机电工程技术人员必须具备的基础知识。

机电耦联系统的动力学问题是较为复杂的系统工程问题，它涉及机械、电磁、力学、微电子、材料等多学科及学科交叉的基础理论。现代科技的发展，使得机械学与电子学的结合越来越紧密，微小型化和光机电趋势越来越明显，如各种电机、机电换能器、机电驱动与传动、机器人系统等都是典型的机电能量转换系统。设计和制造性能优良的机电一体化系统，掌握和深入研究机电耦联系统的动态行为，进行机电耦联系统非线性动力学分析及机电耦联系统的振动稳定性问题研究等，必然要求本科生和研究生具备一定的多学科交叉理论与分析基础。

本教材的编写结合了多年来对机械学科的本科生、研究生教学的切身体会，以及从事微机电系统的设计与工艺制作等多方面的科研工作经验，一方面注重学科知识基础，另一方面注重理论分析方法与应用，因此本教材的主要特色表现在以下几点。

1. 注重系统性

全书内容包括五个部分： 一、 分析动力学原理与方法；二、
电动力学原理与方法；三、 机电耦联系统分析动力学；四、 微机电系统动力学；五、 机电系统动力学模型的应用。、第二部分重点介绍分析动力学与电动力学的基本概念、理论和数学演绎表达方法。第三部分重点强调电磁场的力学分析并建立机电耦联系统基于能量的统一分析方法，且将理论与实践相结合，系统地给出传感器、测试仪、电机等机电耦联系统的动力学原理，给出典型机电系统的动力学建模与应用案例。第四部分扩展宏观机电动力学内容到微机电系统，介绍了微纳尺度下的微机电系统的力和特殊效应。第五部分分别针对一般机电耦联系统和微机电系统进行动力学模型分析与应用案例介绍。教材内容整体包含了现代机电系统分析设计的全部基本原理和方法，便于学习人员全面了解相关学科内容并参考应用。

2. 注重详实性和应用性

每一部分内容按基础、模型、分析、求解、应用的思路展开，尽量用通俗易懂的语言描述基本原理，并结合应用分析过程进行简化推导，重在思想、原理和应用要点的阐述，使各部分内容清晰易懂且全面系统，便于在工程研究中选择学习和应用。

3. 注重学习实用性

各部分内容之后都附有思考题与习题，便于学生在学习教材内容后拓展思考和应用。

全书由聂伟荣副教授统筹，席占稳研究员负责编写部分，第二、三、四、五部分由聂伟荣副教授负责编写，王新杰讲师负责校对全书。同时在本书编写过程中，博士生曹云、黄刘，研究生温京亚、余平新、徐安达都做了书稿整理工作，在此表示感谢。本书的完成还得到了机械工程学院很多教师的意见和建议，在这里表示衷心的感谢。

由于编者知识水平有限，书中若有疏漏和错误之处，恳请专家学者和读者指正。

作者