自動控製原理·簡明篇/“十三五”普通高等教育本科規劃教材 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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楊平，翁思義，餘潔，王誌萍，徐曉麗 著

圖書標籤:

• 自動控製原理
• 控製工程
• 本科教材
• 高等教育
• 教材
• 自動化
• 係統控製
• 經典控製
• “十三五”規劃教材
• 簡明篇

齣版社： 中國電力齣版社

ISBN：9787512381209

版次：1

商品編碼：11776628

包裝：平裝

叢書名： “十三五”普通高等教育本科規劃教材

開本：16開

齣版時間：2015-09-01

用紙：膠版紙

頁數：284

字數：430000

內容簡介

　　《自動控製原理·簡明篇/“十三五”普通高等教育本科規劃教材》針對本科院校非自動化專業的短學時課程教學需要編寫，力求通俗易懂又簡明實用。本書比較全麵地介紹瞭自動控製係統的分析與設計理論和應用技術，內容包括控製係統的數學模型、控製係統的時域分析與係統設計導論、控製係統的根軌跡分析與設計、頻域分析與設計、離散控製係統的分析與設計，以及非綫性控製係統的分析。所選內容都是目前控製理論和應用技術中最基礎的部分，所以特彆適用於想要瞭解和掌握控製理論和應用技術的初學者進行入門學習。

前言/序言

《現代控製理論基礎與工程應用》 引言 在科學技術飛速發展的今天，控製理論作為一門核心的工程學科，其重要性不言而喻。從微觀的精密儀器到宏觀的航空航天係統，再到復雜的工業生産流程，無不滲透著控製的智慧。本書《現代控製理論基礎與工程應用》旨在為讀者構建一個紮實的現代控製理論知識體係，並深入探討其在各類工程實踐中的具體應用。我們力求在理論的嚴謹性與應用的廣泛性之間取得平衡，幫助讀者理解控製係統的本質，掌握分析和設計控製器的基本方法，並能靈活運用所學知識解決實際工程問題。 第一章 緒論：控製理論的演進與現代視角 本章將追溯控製理論的發展曆程，從早期經典的伺服係統和反饋概念講起，到狀態空間方法、最優控製、魯棒控製等現代控製理論的興起。我們將探討不同曆史時期控製理論關注的重點和解決問題的思路。在此基礎上，本章將引入現代控製理論的核心思想，例如係統模型、穩定性、可控性、可觀性等基本概念。我們將強調數學模型在理解和描述動態係統中的關鍵作用，並初步介紹幾種常用的係統建模方法，如傳遞函數模型、微分方程模型和框圖錶示。通過對這些基礎概念的梳理，為後續章節的學習奠定堅實的基礎。 第二章 綫性時不變係統的狀態空間描述 狀態空間方法是現代控製理論的基石之一。本章將詳細介紹如何將一個綫性時不變（LTI）係統用一組一階綫性微分方程（狀態方程）和輸齣方程來錶示。我們將深入講解狀態嚮量、狀態方程和輸齣方程的物理意義，以及它們與傳統傳遞函數模型之間的聯係與區彆。讀者將學習如何從係統的物理結構或實驗數據中建立係統的狀態空間模型，並理解狀態變量在描述係統內部動態行為中的不可替代性。本章還將討論狀態空間錶示的優點，例如能夠處理多輸入多輸齣（MIMO）係統，以及便於進行計算機仿真和分析。 第三章 綫性時不變係統的穩定性分析 穩定性是評價一個控製係統性能的首要指標。本章將集中探討綫性時不變係統的穩定性概念，包括漸近穩定性、一緻穩定性以及指數穩定性。我們將介紹幾種主要的穩定性判據，包括代數判據（如勞斯-霍爾維茨判據）和李雅普諾夫穩定性判據。李雅普諾夫方法作為一種更為普適的穩定性分析工具，在本章將得到重點介紹，包括直接法和間接法，以及如何構造李雅普諾夫函數來判斷係統的穩定性。此外，還將討論特徵值與係統穩定性的關係，以及如何通過分析閉環係統的特徵值來判斷其穩定性。 第四章 綫性時不變係統的可控性與可觀性 可控性與可觀性是狀態空間方法中兩個至關重要的概念，它們直接關係到我們能否通過控製輸入來驅動係統的狀態達到期望的目標，以及能否通過測量輸齣信息來推斷係統的內部狀態。本章將深入講解可控性的定義和判據，包括由卡爾曼提齣的可控性矩陣判據。我們將分析可控性對於狀態反饋控製設計的重要性。接著，本章將闡述可觀性的概念，並介紹可觀性矩陣判據。可觀性對於狀態估計器的設計至關重要，我們將初步探討其在狀態重構中的作用。理解並掌握可控性和可觀性是進行更深入的控製係統設計的基礎。 第五章 經典控製理論的迴顧與發展 盡管現代控製理論在工程領域取得瞭巨大成功，但經典的控製理論方法（如PID控製）在許多應用中仍然占據著主導地位，且易於理解和實現。本章將對經典控製理論進行係統迴顧，重點介紹PID（比例-積分-微分）控製器的工作原理、參數整定方法（如Ziegler-Nichols方法）以及其在改善係統性能方麵的作用。我們將分析PID控製器在穩定性和響應速度上的優勢與局限性。此外，本章還將簡要介紹頻率響應分析方法，如波特圖和奈奎斯特圖，以及它們在係統穩定性分析和設計中的應用。通過對經典方法的梳理，我們能夠更好地理解現代控製理論的齣現及其對經典理論的補充和發展。 第六章 狀態反饋控製設計 狀態反饋是現代控製理論中一種強大的控製策略，其核心思想是將係統的內部狀態信息作為反饋信號，並根據預設的控製規律來調整輸入信號，從而達到控製係統的目的。本章將詳細介紹狀態反饋控製的設計方法，包括極點配置（或稱極點配置法）。我們將闡述如何通過選擇閤適的反饋增益矩陣，將閉環係統的極點配置到期望的位置，以達到預期的動態響應性能。本章還將討論全狀態反饋的局限性，即通常無法直接測量所有狀態變量。 第七章 狀態估計與觀測器設計 在實際工程應用中，我們往往無法直接測量係統的所有狀態變量。此時，就需要藉助狀態估計器（或稱觀測器）來根據可測量的輸齣和輸入信息來估計係統的內部狀態。本章將重點介紹卡爾曼濾波器（Kalman Filter）這一最優綫性觀測器。我們將詳細推導卡爾曼濾波器的基本原理和遞推算法，並分析其在噪聲環境下的狀態估計性能。此外，還將介紹簡單的綫性觀測器（如 Luenberger 觀測器）的設計方法，並討論觀測器的穩定性和收斂性。通過本章的學習，讀者將掌握如何設計狀態估計器來解決狀態變量不可測的問題。 第八章 數字控製係統的基本理論 隨著計算機技術的發展，數字控製器在現代控製係統中扮演著越來越重要的角色。本章將聚焦於數字控製係統的基本理論，包括離散化技術、零階保持器（ZOH）以及離散時間係統的分析方法。我們將學習如何將連續時間係統的模型轉換為離散時間模型，以及離散時間係統的傳遞函數和狀態空間錶示。本章還將介紹離散時間係統的穩定性判據，如硃裏判據。理解數字控製係統的基本原理是進行實際數字控製器設計和實現的前提。 第九章 控製係統的工程應用實例 理論知識的掌握最終是為瞭解決實際工程問題。本章將通過多個具體的工程應用實例，來展示現代控製理論的強大威力。我們將分析不同領域（如機器人控製、航空航天姿態控製、過程控製、汽車自動駕駛等）中的典型控製問題，並介紹如何運用本章所學的理論知識來分析和設計相應的控製器。例如，我們將討論如何為機器人關節設計伺服控製器，如何為飛行器設計姿態穩定係統，以及如何為化工過程設計PID或狀態反饋控製器。通過這些實例，讀者將能夠更直觀地理解理論與實踐的結閤，並培養將所學知識應用於解決實際工程挑戰的能力。 第十章 新興控製理論的展望 本章將對控製理論領域的一些前沿和新興方嚮進行簡要介紹，為讀者打開更廣闊的視野。我們將探討自適應控製、模型預測控製（MPC）、模糊控製、神經網絡控製以及魯棒控製等先進控製策略的原理和應用潛力。例如，我們將簡要介紹模型預測控製如何通過優化算法在預測模型的基礎上生成控製信號，以及它在處理約束和復雜動態係統中的優勢。雖然這些內容可能超齣本書的詳盡論述範圍，但旨在激發讀者對這些更高級控製理論的興趣，並為他們未來的深入學習指明方嚮。 結論 《現代控製理論基礎與工程應用》緻力於為讀者提供一個全麵而深入的控製理論學習體驗。我們相信，通過對本書內容的係統學習，讀者將能夠深刻理解控製係統的基本原理，熟練掌握分析和設計各類控製係統的常用方法，並能夠將其應用於解決現實世界中的復雜工程問題。控製理論的發展日新月異，本書所提供的基礎知識將是讀者在這個充滿活力的領域中不斷探索和創新的堅實起點。

評分☆☆☆☆☆

這本教材在講解一些關鍵的概念時，思路非常清晰，邏輯性極強。例如，在介紹傳遞函數和頻率響應時，作者不僅僅是給齣瞭定義和計算方法，更是深入淺齣地分析瞭它們與係統性能之間的內在聯係。我尤其喜歡它對根軌跡和奈奎斯特圖的講解，通過多角度、多層次的分析，將抽象的數學工具轉化為直觀的工程判斷依據。它不僅僅是在“教”你知識點，更是在“教”你如何思考，如何運用這些工具去分析和設計實際的控製係統。這種教學方式，讓我感覺自己不僅僅是在被動接受信息，而是在主動參與到知識的構建過程中，受益匪淺。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀倒是挺不錯的，封麵設計簡潔大方，摸上去有種紙張的厚實感，拿在手裏也比較有分量。打開來，紙張的質量也令我滿意，白度適中，不會過於刺眼，印刷也相當清晰，字跡工整，閱讀起來感覺很舒服，這一點對於一本需要反復查閱和思考的教材來說，是非常重要的。排版方麵，標題、小標題、正文、公式、圖錶的布局都顯得十分閤理，邏輯清晰，能夠引導讀者循序漸進地理解內容。我尤其注意到書中引用的很多圖錶，綫條流暢，標注清晰，這對於理解一些抽象的控製係統模型和波形圖非常有幫助。閤上書的時候，總體的觸感和視覺感受都給人一種專業、嚴謹、值得信賴的感覺，這讓我對即將開始的學習充滿期待。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書，我最大的感受是它在內容的選擇上非常有側重，聚焦於自動控製原理的核心要點，而沒有麵麵俱到地展開，這恰恰是“簡明”二字的精髓所在。它幫助我迅速掌握瞭自動控製領域最基本、最核心的理論和方法，避免瞭在浩瀚的知識海洋中迷失方嚮。對於我這樣時間有限、需要快速掌握一門新學科精髓的學生來說，這種“做減法”的教學思路，顯得尤為珍貴。它不是一本“百科全書”式的教材，而是一本能夠引領你快速進入自動控製領域“門道”的“導航儀”。

評分☆☆☆☆☆

我一直對那些能夠將復雜理論剝離至最本質，用最簡潔明瞭的方式呈現齣來的教材抱有極大的好感。這本《自動控製原理·簡明篇》正是滿足瞭我這種期待。它沒有像其他教材那樣一開始就堆砌大量的數學公式和冗長的理論推導，而是從最基礎的概念入手，比如係統、反饋、穩定性等，用通俗易懂的語言進行解釋，甚至穿插瞭一些非常貼切的實際生活中的例子，讓我能夠迅速建立起對自動控製這門學科的整體認知框架。這種“由淺入深”的處理方式，對於我這種初學者來說，極大地降低瞭學習門檻，讓我不再被枯燥的數學符號嚇倒，而是能夠更專注於理解其背後的物理意義和工程應用。

評分☆☆☆☆☆

書中對實際工程應用的關注，確實讓我耳目一新。雖然書名是“簡明篇”，但它並沒有因此而忽略理論與實踐的結閤。在講解完相關的理論知識後，書中會立刻引齣一些典型的工程案例，比如電機的位置控製、飛機的姿態穩定等。這些案例不僅生動形象，而且能夠很好地印證前麵所學的概念和方法。我甚至能夠想象到，將書中的理論知識應用到這些實際場景中，能夠帶來怎樣的改變和提升。這種將理論“落地”的處理方式，極大地激發瞭我學習的積極性，讓我看到瞭這門學科在現實世界中的巨大價值。