前言 动力现象和动力学问题是普遍存在的。随着科学技术的发展和人们对效率的不断追求，现代装备系统在不断向高速、重载、高效率方向发展，装备系统内部的动力现象越来越明显。由于没有重视动力学问题的有效抑制和解决，各类装备和工程的事故与灾难层出不穷，如飞机机翼的折断、汽轮机叶片的断裂、摩天大楼结构的破坏、大桥因共振而坍塌、高速机床的损毁、航空发动机的振动冲击等，这些都与动力学问题有关。对于动力学系统，应该用动态的思想进行全面的优化设计，这样才能确保或提高动力学系统性能。 系统梳理、剖析动力学系统的建模、仿真与控制是动力学研究中最为关键的任务，也是培养这方面高层次、创新型研究人才必然要面临的任务。无论是地面、深空、深海、深地等各类装备系统都需要做好动力学问题的深入研究和理论准备。在科研、工程技术和高等学校等各个方面开展动力学系统的建模、仿真与控制的教学和研究工作，对提升我国在这些方面的创新能力、超越世界先进装备技术水平，具有重大的意义。 作者在20世纪八九十年代，较为系统地涉猎或参加了旋转机械系统（如电线电缆机械、管绞机）、齿轮传动系统、空中缆索运输系统、高速数控加工系统、高速电机系统、起重及拖曳系统等的设计、分析研究，进入21世纪，继续关注或开展拟人机器人、行走式机械系统、变质量系统、轨道机车系统、土木建筑振动控制、动力学测试与信号处理、动力学系统控制、地质工程装备、航天科技装备系统等相关研究，指导学生或研究团队结合国家重大项目或工程实际等在动力学系统建模、仿真和控制方面做了大量认真、细致的工作。在上述理论与实践基础上，结合近20年来编写的相关讲义教材，包括主讲机械系统动力学、动力学建模与控制等学位课，思考相关的理论、方法和实现路径，于是就有了编写本书的基本条件。 众所周知，从15世纪中叶到18世纪，近代物理学等学科的发展为动力学研究奠定了很好的基础，牛顿、欧拉、达朗贝尔和拉格朗日等人做出了非常重要的工作。现代科学技术的信息论、控制论和系统论的研究成果，对动力学的发展产生了极其深刻的影响，特别是计算机技术的应用为动力学分析和设计提供了有效的计算仿真手段，数学方法的运用显得更为重要，在这种情况下，开展动力学系统建模、仿真与控制的原创工作，不能仅仅满足于购买或运用外国的软件，应该在物理模型的建立、模型方程的构建、数值计算及微分方程组求解等方面形成完全自主知识产权的体系方法或软件工具，这样才能不断提高我国的自主创新能力和水平，为把我国建设成为创新型国家打好基础。 本书突出动力学系统建模的理论体系的阐述，实现对多体系统、复杂系统较为全面的抽象、概括和有效的模型方程描述，结合数学、力学、自动控制、航空航天、汽车、机器人、地质工程装备、土木、建筑、资源与环境、信号处理等相关研究成果，通过大量实例，将建模过程和提炼后的优化模型较为简洁、有针对性地呈现出来。 全书内容可分为五个部分。 第一部分，是动力学系统研究的基础。包含第1章概论，重点是动力学系统分析基本原理、基本概念及其研究过程，对动力学系统研究的特点、重要意义等进行阐述。 第二部分，是单自由度与多自由度系统的动力学建模。包含第2章单自由度系统动力学模型方程，第3章多自由度系统动力学模型。重点是平面系统动力学模型、振动系统的固有频率与主振型、系统振动方程的解耦、动力学响应求解等。 第三部分，是各类动力学系统模型建立。包含第4章机器人系统动力学模型及控制，第5章行走式机械系统动力学模型，第6章转子系统动力学模型，第7章变质量系统与航天器动力学建模。重点是各类系统的建模过程、常用方程、综合实例及分析。 第四部分，是动力学系统控制及仿真。包含第8章动力学系统控制，第9章动力学系统仿真。重点是动力吸振器设计及建模、振动的主动控制、非线性振动系统解析，以及动力学仿真分析。 第五部分，是动力学测试与信号处理。包含第10章动力学测试与信号处理。重点是动力学测试激励、测试装置及平台、信号处理与测试过程分析。 在编写过程中，注重动力学建模系统知识、关键技术和技术前沿的讲解，提供大量图示说明和实例，力求方法简明实用、易于掌握。按照工科专业和高校的教学实际，本书既可作为高等学校工科类研究生、本科生的教材，也可作为相关专业工程技术人员和研究人员的参考书。 本书各章后面附有思考题。这些题目主要是为了引导学习者复习基本理论、方法，提升建模能力或开展实际工程设计。在学习或研究中，如能与具体的系统装置或工程实际相结合，则可以实现理论与实践的密切结合，逐步提升学习者解决实际问题的能力。 作者在编写过程中，开展了大量的工程实践和调研工作，收集、运用部分科研和教学研究资料，得到许多专家、工程技术人员及同事们、学生们的大力支持和帮助，同时参考了大量论文、专著、教材以及相关网页文献。在此一并表示衷心感谢。 由于作者水平有限，加之时间仓促，书中难免存在不妥或者错误之处，敬请读者批评、指正! 作者 2020年12月于北京

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