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韓璞著 著

圖書標籤:

• 控製論
• 現代控製
• 工程控製
• 自動控製
• 係統分析
• 建模
• 優化
• 算法
• 控製係統
• 反饋控製

店鋪： 文軒網旗艦店

齣版社： 中國電力齣版社

ISBN：9787519806156

商品編碼：12566147161

齣版時間：2017-04-01

作  者:韓璞 著 定  價:238 齣 版 社:中國電力齣版社 齣版日期:2017年04月01日 頁  數:735 裝  幀:平裝 ISBN:9787519806156 ●序
●前言
●第0章緒論
●第1章自動控製的一般概念
●1.1自動控製係統的基本概念
●1.1.1名詞解釋
●1.1.2自動化與自動控製
●1.1.3常係數綫性係統和變係數綫性係統
●1.1.4非綫性係統
●1.2連續生産過程與間歇生産過程係統
●1.2.1連續生産過程
●1.2.2間歇生産過程
●1.2.3過程變量
●1.3自動控製係統的組成
●1.3.1自動控製係統的基本組成結構及術語定義
●1.3.2閉環控製和開環控製係統
●1.4對連續過程控製係統性能的基本要求
●1.4.1控製係統穩定性概念
●1.4.2連續過程控製係統的動態性能
●1.4.3控製係統的質量(品質)指標
●部分目錄

內容簡介

這是一部麵嚮控製工程學科的理論聯係工程實際的著作。集作者40年來從事自動控製學科的理論學習、教學和科研經驗以及所取得的成果，從現代工程控製實際需求的角度闡述瞭自動控製理論體係內容。基於自動控製理論的形成年代缺少計算機作為計算工具這一事實，在接近尊重經典和現代控製理論時期所形成的各種理論分析和設計方法的基礎上，拋棄瞭經典控製理論中的復頻域分析方法，接近依賴計算機作為計算工具，以“數字仿真”和“參數優化”作為數學方法，以現代生産過程控製為工程背景，詳細地論述瞭現代生産過程係統的建模、分析與優化設計方法。這些分析方法同樣適閤於運動控製係統。 韓璞 著 韓璞，理論水平高，主要在自動控製理論、智能控製、故障診斷、分散控製與現場總綫控製、鍋爐燃燒優化技術、火電廠建模與仿真等領域有所建樹。

現代工程控製論 一、 什麼是工程控製論？ 工程控製論，顧名思義，是研究工程領域內各類係統如何通過控製手段實現預定目標的學科。它不僅僅是簡單的“調節”或“修正”，而是一門融閤瞭係統理論、信息理論、動力學、計算機科學以及相關工程技術的交叉學科。其核心在於理解係統的內在規律，通過設計和實施有效的控製策略，使係統在動態變化的環境中保持穩定、高效、可靠的運行，並最終達成最優化的性能。 在現代社會，工程控製論的應用幾乎滲透到我們生活的方方麵麵。從飛機自動駕駛儀的精準導航，到工業生産綫上精密儀器的協同作業；從智能電網的負荷平衡，到環境保護中的汙染物監測與治理；再到生物醫學領域的人工器官控製，以及日益普及的智能傢居係統，無一不體現著工程控製論的強大力量。它使得原本復雜、難以駕馭的係統變得可控、可預測，並能夠根據實際需求進行智能化的調整和優化。 二、 工程控製論的核心要素 要深入理解工程控製論，我們需要剖析其幾個核心要素： 1. 係統（System）： 工程控製論的研究對象是係統。係統是由相互關聯、相互作用的若乾要素組成的整體，它能夠響應外部輸入並産生輸齣。在工程領域，係統可以是具體的物理實體（如機器人、飛機、發電廠），也可以是抽象的流程或模型（如供應鏈、交通流量）。理解係統的結構、動態特性、約束條件以及其與環境的交互方式是進行有效控製的基礎。 2. 狀態（State）： 係統的狀態是指在某一時刻能夠完整描述係統內部情況的變量集閤。它決定瞭係統未來的行為。例如，對於一個飛行器，其狀態可能包括位置、速度、姿態、角速度等。控製的目標往往是通過改變係統的輸入來影響其狀態，使其朝著期望的方嚮演變。 3. 輸入（Input）與輸齣（Output）： 輸入是作用於係統外部的信號或能量，它會引起係統的變化。輸齣是係統對輸入響應所産生的可測量結果。控製的目標就是通過設計閤理的輸入（控製信號）來影響輸齣，使其滿足預設的要求。 4. 反饋（Feedback）： 反饋是工程控製論中最核心的概念之一。它指的是將係統的輸齣信息（或其某種變換）重新引入係統作為輸入的一部分，用來影響係統的後續行為。負反饋機製能夠幫助係統糾正偏差，抵消外部擾動，維持穩定。例如，溫度控製器通過測量房間溫度（輸齣），與設定溫度進行比較，然後根據溫差調整加熱器的工作狀態（輸入），這就是一個典型的負反饋控製。 5. 控製器（Controller）： 控製器是實現控製策略的核心部件。它接收係統的輸齣信號（或其處理後的信息），並根據預設的算法生成控製信號，作用於係統的執行機構，從而達到控製目的。控製器的設計決定瞭控製係統的性能，包括響應速度、穩定性、精度以及魯棒性（抵抗外部乾擾的能力）。 6. 被控對象（Plant）： 被控對象是係統中被施加控製的那個部分。它是控製係統作用的直接對象。被控對象的特性（如綫性/非綫性、時不變/時變、階數等）直接影響著控製器的設計難度和控製效果。 7. 擾動（Disturbance）： 擾動是指係統中不受控製的、可能影響係統性能的外部因素。例如，飛機飛行時的風力變化，工業生産中的原材料不均勻性。一個好的控製係統應該能夠有效地抑製或補償這些擾動的影響，保證係統性能的穩定。 三、 工程控製論的基本原理與方法 工程控製論的研究方法多樣，但一些基本原理貫穿始終： 1. 建模（Modeling）： 在設計控製係統之前，必須對被控對象進行準確的建模。模型可以是數學模型（如微分方程、傳遞函數、狀態空間方程），也可以是物理模型或仿真模型。模型是理解係統動態行為、分析係統特性以及設計和驗證控製器的基礎。 2. 分析（Analysis）： 對建立的係統模型進行數學分析，以評估係統的穩定性、可控性（能否通過輸入任意改變係統狀態）、可觀測性（能否通過輸齣推斷係統狀態）等。這是控製器設計的前提。 3. 設計（Design）： 根據係統特性和控製目標，選擇閤適的控製策略和設計控製器。常見的控製策略包括： PID控製（比例-積分-微分控製）： 最經典、應用最廣泛的反饋控製策略，通過對誤差的比例、積分和微分分量進行加權求和來生成控製信號，易於實現且效果良好。 狀態反饋控製： 利用係統的所有狀態信息來設計控製器，能夠實現更優越的控製性能，如極點配置。 最優控製： 在滿足某些約束條件下，使係統性能指標（如能量消耗、時間）達到最優的控製方法。 魯棒控製： 設計能夠容忍係統參數不確定性或外部擾動的控製器，保證在各種工況下都能穩定運行。 自適應控製： 當係統特性發生變化時，控製器能夠自動調整自身參數以適應新工況的控製方法。 模糊控製： 基於模糊邏輯推理，模擬人類的智能決策過程，適用於難以建立精確數學模型的係統。 神經網絡控製： 利用神經網絡的學習能力來逼近復雜的係統動態或設計控製器。 4. 仿真與實驗（Simulation & Experimentation）： 設計完成後，通常需要通過計算機仿真來驗證控製器的性能，並在實際係統中進行實驗測試，以確保其有效性和安全性。 四、 現代工程控製論的發展方嚮 隨著科技的飛速發展，工程控製論也在不斷演進，展現齣新的活力和方嚮： 1. 智能化與自主化： 結閤人工智能、機器學習、深度學習等技術，使得控製係統具備更強的學習、感知、決策和自主執行能力，能夠應對日益復雜和動態變化的環境，例如自動駕駛汽車、智能機器人、無人機群的協同控製。 2. 網絡化與分布式控製： 隨著物聯網（IoT）和通信技術的發展，越來越多的係統被連接起來，形成瞭復雜的網絡化係統。分布式控製旨在協調多個相互連接的子係統，共同完成整體任務，如智能電網的廣域協調控製、大型製造係統的柔性協同。 3. 高性能與高可靠性： 在航空航天、核能、醫療器械等關鍵領域，對控製係統的性能要求極高，需要更先進的理論和技術來保證其穩定性和安全性，例如模型預測控製（MPC）在化工過程控製中的應用，以及容錯控製策略的研究。 4. 人機交互與協同： 隨著人機共存的工程係統增多，如何設計能夠與人類智能無縫協作的控製係統成為新的挑戰，例如輔助駕駛係統、人機協作機器人。 5. 復雜係統控製： 麵對氣候變化、交通擁堵、能源危機等全球性挑戰，工程控製論需要發展能夠處理大規模、高維度、強耦閤的復雜係統控製方法，以實現可持續發展和資源優化。 五、 學習工程控製論的意義 掌握工程控製論，不僅僅是學習一門學科，更是掌握一種解決復雜工程問題的思維方式和技術手段。它能夠幫助工程師： 深入理解係統： 洞察復雜係統的內在運行機製和動態規律。 設計優化方案： 找到提升係統性能、效率和穩定性的最佳途徑。 應對不確定性： 研發能夠有效抵抗外部乾擾和內部變化的魯棒控製策略。 實現智能化： 將先進的算法和計算能力融入工程實踐，創造更智能、更便捷的未來。 推動技術創新： 為新材料、新能源、先進製造、生物工程等領域的發展提供關鍵理論支撐。 總之，工程控製論是現代工程科學的基石之一，其理論與實踐的不斷發展，將持續驅動著科技進步和社會發展。它賦予瞭人類駕馭復雜工程世界的能力，引領我們走嚮更高效、更智能、更美好的未來。

評分☆☆☆☆☆

這部《現代工程控製論》真是一本讓人欲罷不能的書！剛翻開的時候，我被它寬廣的視野和嚴謹的邏輯深深吸引。它不僅僅是講解枯燥的控製理論，而是將理論與現實工程應用巧妙地融閤在一起。比如，書中對PID控製的詳盡闡述，不僅僅是給齣公式和推導，更重要的是結閤瞭大量的工業案例，從實際生産中遇到的問題齣發，逐步引齣PID控製的設計理念、參數整定方法，以及各種高級的優化技巧。我尤其喜歡書中關於模糊控製的部分，它用一種非常直觀的方式解釋瞭如何將人類的經驗和直覺轉化為計算機可以理解的語言，這對於那些想要解決復雜、非綫性係統問題的工程師來說，簡直是寶藏。而且，書中對模型預測控製（MPC）的講解也足夠深入，它不僅解釋瞭MPC的核心思想，還提供瞭實際操作中的注意事項，比如如何處理約束條件、如何選擇預測時域和控製時域等。讀完這部分，我感覺自己對自動化控製係統的設計和優化有瞭全新的認識，不再是單純的理論學習，而是真正掌握瞭解決實際工程問題的利器。書中使用的圖錶也非常清晰，很多復雜的概念通過圖示變得一目瞭然，這對於我這樣視覺型學習者來說，簡直是福音。作者在書中反復強調瞭“理解”比“記憶”更重要，這也貫穿瞭整本書的編寫風格，讓人在學習過程中能夠真正消化和理解。

評分☆☆☆☆☆

讓我印象最深刻的是，《現代工程控製論》這本書在講解非綫性控製方麵，展現齣瞭令人驚嘆的深度和廣度。很多非綫性係統在工程領域都非常普遍，但處理起來卻相當棘手。這本書提供瞭一套非常係統性的解決方案。書中對滑模控製的介紹，我之前接觸過一些，但很多資料都顯得晦澀難懂。而這本書則用一種非常清晰的思路，從滑模麵的設計到切換律的推導，再到抖振問題的解決，一步步地引導讀者理解。特彆是在講解如何根據係統特性設計閤適的滑模麵時，書中提供瞭一些非常實用的技巧和經驗，這對於我實際項目中遇到的非綫性耦閤係統很有幫助。此外，書中對反步法和反饋綫性化等方法的闡述也十分到位。它不僅解釋瞭這些方法的數學原理，更重要的是分析瞭它們在不同應用場景下的優缺點，以及如何剋服一些實際工程中的限製。比如，在講解反饋綫性化時，書中就詳細討論瞭如何處理那些無法完全綫性化的係統，以及如何通過近似方法來達到更好的控製效果。我感覺讀完這部分，對於如何有效地控製那些具有復雜非綫性動態的係統，我有瞭更深刻的理解和更強大的信心。

評分☆☆☆☆☆

這本書《現代工程控製論》在介紹現代控製理論中的一些核心概念時，其深度和廣度都令人驚嘆。我尤其想提的是書中關於反饋控製的論述。它不僅僅是簡單地介紹正反饋和負反饋，而是深入探討瞭反饋控製在提高係統性能、抑製擾動以及實現係統穩定方麵的關鍵作用。書中對奈奎斯特判據、根軌跡法等經典頻率域分析方法的詳細講解，為理解係統的穩定性和性能提供瞭有力的工具。我特彆欣賞書中對增益裕度和相位裕度的深入分析，這對於實際工程中控製器參數的整定非常有指導意義。而且，書中對先進的PID控製器整定方法，比如Ziegler-Nichols方法和基於模型的整定方法，都進行瞭詳盡的介紹，並配以大量的工程實例。讀完這部分，我感覺自己對於如何設計齣滿足特定性能要求，並且具有良好穩定性的反饋控製器，有瞭更深刻的理解和更強大的信心。

評分☆☆☆☆☆

《現代工程控製論》這本書對於理解和應用現代控製理論中的一些關鍵概念，起到瞭至關重要的作用。我尤其想提的是書中關於係統辨識的部分。在實際工程中，我們往往很難精確地知道被控對象的數學模型，因此，從實際數據中辨識齣模型的參數，是進行控製器設計的前提。這本書在這方麵提供瞭非常全麵的方法。從經典的最小二乘法，到更高級的卡爾曼濾波辨識，書中都給齣瞭詳細的講解，並且配有大量的實例。我特彆欣賞書中對辨識模型準確性評估的討論，以及如何根據辨識結果來選擇閤適的控製器。此外，書中對模型降階的處理方法也十分有用。在很多情況下，高階模型會增加控製器設計的復雜性，而模型降階則能在保證足夠精度的前提下，簡化控製器的設計。書中介紹的平衡截斷法和 Hankel 奇異值分解法，都是非常有效的模型降階工具。讀完這部分，我感覺自己能夠更有效地處理那些模型未知或模型過於復雜的工程問題。

評分☆☆☆☆☆

我得說，《現代工程控製論》這本書在講解先進控製策略方麵做得相當齣色。我之前讀過一些控製理論的書，但總感覺有些浮於錶麵，或者過於偏重數學推導而忽略瞭工程實際。而這本書則不同，它從工程問題的實際需求齣發，循序漸進地介紹瞭各種復雜的控製方法。書中對自適應控製的講解尤其讓我印象深刻。它不僅僅是介紹瞭自適應控製的幾種基本類型，還深入探討瞭在不同工況下如何選擇閤適的自適應律，以及如何保證係統的穩定性和魯棒性。我特彆欣賞書中對“模型不確定性”的處理方法，以及如何通過自適應機製來應對這種不確定性。這對於處理那些參數會隨時間變化的係統，比如機器人手臂或者飛行器，非常有指導意義。另外，書中對最優控製的介紹也相當精彩，它不僅僅停留在理論層麵，還通過一些實際的優化問題，比如能源消耗最小化或者性能指標最大化，來展示最優控製的應用。作者在講解過程中，還穿插瞭一些關於計算效率和實時性的討論，這對於在實際工程中部署最優控製算法非常重要。總的來說，這本書在理論深度和工程實用性之間找到瞭一個非常好的平衡點，讓我在掌握前沿控製技術的同時，也能瞭解到它們是如何在實際工程中落地生根的。

評分☆☆☆☆☆

《現代工程控製論》這本書在講解先進控製理論中的一些實用方法時，做得非常齣色，而且講解得深入淺齣。我之前對模糊邏輯和神經網絡等人工智能方法在控製領域的應用感到非常好奇，但又不知從何下手。這本書提供瞭一個絕佳的入門途徑。書中對模糊邏輯控製的講解非常直觀，它從人類的模糊推理過程齣發，逐步引齣模糊控製器的設計步驟，包括模糊化、模糊規則庫的構建以及解模糊等。我尤其喜歡書中對模糊規則庫優化和自適應模糊控製的討論，這能夠讓我們設計齣更加靈活和高效的模糊控製器。此外，書中對神經網絡在控製中的應用也進行瞭詳細的介紹，包括如何利用神經網絡來逼近非綫性函數，如何用神經網絡進行係統辨識，以及如何用神經網絡設計自適應控製器。我感覺讀完這部分，對於如何利用人工智能方法來解決一些傳統的控製方法難以處理的問題，有瞭新的認識。

評分☆☆☆☆☆

我得說，《現代工程控製論》這本書在論述魯棒控製理論方麵，真是做到瞭既全麵又深入。在實際工程中，我們經常會遇到各種不確定性，比如傳感器噪聲、執行器誤差以及模型參數的漂移等等。魯棒控製正是為瞭解決這些問題而誕生的。這本書對不同類型的魯棒控製方法都進行瞭詳細的介紹，從經典的H無窮控製，到基於LMI（綫性矩陣不等式）的魯棒控製器設計，都展現齣瞭作者深厚的理論功底。我尤其欣賞書中對“不確定性描述”的處理方式，它清晰地闡述瞭如何將各種形式的不確定性轉化為數學模型，從而為魯棒控製器的設計奠定基礎。另外，書中對魯棒穩定性分析的講解也相當到位，它不僅介紹瞭各種穩定性判據，還給齣瞭實際的計算方法。讀完這部分，我感覺自己對於如何在復雜多變的工程環境中設計齣可靠、穩定的控製係統，有瞭更加紮實的把握。

評分☆☆☆☆☆

《現代工程控製論》這本書在講解高級控製理論中的一些經典方法時，展現瞭其獨特的價值。我印象深刻的是書中對最優控製理論的深入剖析。它不僅僅停留在理論推導，而是將重心放在瞭如何將最優控製的思想應用於實際工程問題。書中對LQR（綫性二次調節器）的講解非常透徹，它不僅解釋瞭LQR的設計原理，還分析瞭LQR在不同應用場景下的性能特點，以及如何通過調整權重矩陣來滿足特定的控製需求。我特彆喜歡書中關於LQR在多變量係統中的應用，這對於我處理一些復雜的工業過程控製非常有用。此外，書中對模型預測控製（MPC）的講解也足夠深入，它不僅僅是解釋瞭MPC的核心思想，還提供瞭實際操作中的注意事項，比如如何處理約束條件、如何選擇預測時域和控製時域等。讀完這部分，我感覺自己對如何設計齣既能滿足性能要求又能兼顧穩定性的控製器，有瞭更全麵的理解。

評分☆☆☆☆☆

我不得不承認，《現代工程控製論》這本書在多輸入多輸齣（MIMO）係統控製方麵，提供瞭非常紮實的理論基礎和豐富的工程實踐經驗。在實際工程中，很多係統都不是單一輸入的，如何有效地協調多個輸入和輸齣，對控製器的設計提齣瞭更高的要求。這本書在這方麵做得尤為齣色。書中對狀態空間方法的深入講解，為理解MIMO係統的動態特性打下瞭堅實的基礎。我特彆喜歡書中關於解耦控製的章節，它不僅解釋瞭為何需要解耦，還詳細介紹瞭實現解耦的幾種常用方法，比如對角綫占優設計和模型補償等。這些方法在實際應用中，能夠有效地提高係統的獨立控製性能，減少輸入之間的乾擾。而且，書中對於魯棒控製在MIMO係統中的應用也進行瞭詳盡的介紹，特彆是在處理模型不確定性和外部乾擾時，書中提供瞭一些非常實用的設計策略，比如H無窮控製和LMI方法。這些方法能夠確保係統在各種不確定條件下都能保持良好的性能。讀完這部分，我感覺自己對如何設計和分析復雜的MIMO控製係統，有瞭質的飛躍。

評分☆☆☆☆☆

我必須說，《現代工程控製論》這本書在引入現代控製理論中的前沿技術方麵，做得非常齣色，而且講解得深入淺齣。我之前對一些新興的控製理論，比如基於人工智能的控製，感到非常好奇，但又不知從何下手。這本書提供瞭一個絕佳的入門途徑。書中對神經網絡在控製中的應用進行瞭詳細的介紹，包括如何利用神經網絡來逼近非綫性函數，如何用神經網絡進行係統辨識，以及如何用神經網絡設計自適應控製器。我尤其喜歡書中關於強化學習在控製中的應用章節，它將強化學習的理論與實際的控製任務相結閤，展示瞭如何通過試錯學習來優化控製策略。這對於解決那些難以建模或者動態變化很快的係統，提供瞭全新的思路。而且，書中對深度學習在控製中的最新進展也有所提及，讓我對未來的控製技術發展有瞭更廣闊的視野。這本書不僅讓我瞭解瞭最新的技術，更重要的是，它也鼓勵我去探索和實踐這些新技術。