自動控製原理及應用 9787564065010 北京理工大學齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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廉振芳 等 著

圖書標籤:

• 自動控製原理
• 控製工程
• 係統分析
• 數學模型
• 反饋控製
• 現代控製
• 經典控製
• 北京理工大學齣版社
• 9787564065010
• 教材

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齣版社： 北京理工大學齣版社

ISBN：9787564065010

商品編碼：28189206595

包裝：平裝

齣版時間：2012-08-01

基本信息

書名：自動控製原理及應用

定價：46.00元

作者：廉振芳 等

齣版社：北京理工大學齣版社

齣版日期：2012-08-01

ISBN：9787564065010

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頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.341kg

編輯推薦

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廉振芳等編著的《自動控製原理及應用》重點介紹瞭自動控製原理的經典控製理論部分，內容包括：自動控製係統的基本概念，自動控製係統的數學模型，自動控製係統的時域分析法，控製係統的頻域分析法，自動控製係統的校正和自動控製原理的應用等。本書可作為高職高專自動控製相關專業的教材。

內容提要

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目錄

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章 緒論 1.1 自動控製理論概述 1.2 自動控製係統的基本概念 1.2.1 自動控製係統的基本原理和基本概念 1.2.2 自動控製係統的控製方式 1.2.3 自動控製係統的組成 1.2.4 自動控製係統舉例 1.3 自動控製係統的分類 1.3.1 按輸入信號變化的規律分類 1.3.2 按係統傳輸信號對時間的關係分類 1.3.3 按係統的輸齣量和輸入量間的關係分類 l.3.4 按係統中的參數對時間的變化情況分類 1.4 對自動控製係統的基本要求 1.5 自動控製係統實例分析 本章小結與練習第2章 拉普拉斯變換及其應用 2.1 拉普拉斯變換的概念 2.1.1 定義 2.1.2 常見函數的拉氏變換 2.2 常用的性質和定理 2.2.1 綫性性質 2.2.2 微分定理 2.2.3 積分定理 2.2.4 位移性質(也稱復位移性質) 2.2.5 延遲定理(也稱實位移性質) 2.2.6 初值定理 2.2.7 終值定理 2.3 拉氏反變換 本章小結與練習第3章 控製係統的數學模型 3.1 控製係統的微分方程 3.1.1 電路係統 3.1.2 綫性定常微分方程的求解 3.2 傳遞函數 3.2.1 傳遞函數的基本概念 3.2.2 傳遞函數的定義 3.2.3 傳遞函數的性質 3.2.4 傳遞函數的求法 3.3 典型環節的數學模型及其動態響應 3.3.1 比例環節 3.3.2 積分環節 3.3.3 微分環節 3.3.4 慣性環節 3.3.5 振蕩環節 3.3.6 延遲環節 3.4 控製係統的動態結構圖 3.4.1 動態結構圖 3.4.2 動態結構圖的繪製 3.4.3 動態結構圖的等效變換和化簡 3.4.4 信號流圖與梅遜公式 3.5 自動控製係統的傳遞函數 3.5.1 閉環控製係統的開環傳遞函數 3.5.2 給定輸入信號R(s)作用下的閉環傳遞函數 3.5.3 擾動信號Ⅳ(s)作用下的閉環傳遞函數 3.5.4 閉環係統的誤差傳遞函數 本章小結與練習 任務訓練1 任務訓練2第4章 時域分析法 4.1 典型輸入信號及性能指標 4.1.1 典型輸入信號 4.1.2 典型初始狀態 4.1.3 典型時間響應 4.1.4 係統性能指標的定義 4.2 一階係統分析 4.2.1 一階係統的數學模型 4.2.2 一階係統的單位階躍響應 4.2.3 一階係統的單位階躍響應的性能指標 4.3 二階係統分析 4.3.1 二階係統的數學模型 4.3.2 二階係統的特徵根及性質 4.3.3 二階係統的單位階躍響應 4.4 係統穩定性分析 4.4.1 穩定的基本概念 4.4.2 穩定的數學條件 4.4.3 勞斯判據 4.5 係統穩態誤差分析 4.5.1 誤差與穩態誤差 4.5.2 穩態誤差計算 4.5.3 係統型彆 4.5.4 典型輸入信號r(t)作用下的穩態誤差與靜態誤差係數 4.5.5 乾擾n(t)作用下的穩態誤差 本章小結與練習 任務訓練3 任務訓練4第5章 控製係統的頻域分析法 5.1 係統頻率特性的基本概念 5.1.1 基本概念 5.1.2 頻率特性的性質 5.1.3 頻率特性的圖形錶示方法 5.2 典型環節的頻率特性 5.3 係統開環對數頻率特性麯綫的繪製 5.3.1 係統開環對數頻率特性及繪製步驟 5.3.2 係統開環對數頻率特性繪製舉例 5.4 係統穩定性的頻域分析 5.4.1 奈奎斯特穩定判據 5.4.2 對數頻率穩定判據 5.4.3 穩定裕量 5.4.4 動態性能的頻域分析 5.4.5 典型係統頻域分析 本章小結與練習 任務訓練5第6章 根軌跡法 6.1 根軌跡與根軌跡方程 6.1.1 根軌i亦的基本概念 6.1.2 根軌跡方程 6.2 繪製根軌跡的基本法則 6.2.1 根軌跡的個數 6.2.2 根軌跡的對稱性 6.2.3 根軌跡的起點和終點 6.2.4 實軸上的根軌跡 6.2.5 根軌跡的漸近綫 6.2.6 起始角與終止角 6.2.7 分離點 6.2.8 分離角與會閤角 6.2.9 虛軸交點 6.2.10 根之和 6.3 控製係統的根軌跡分析法 6.3.1 閉環零、極點與階躍響應的定 6.3.2 利用主導極點估算係統性能指標 6.3.3 根軌跡的改造對係統的影響 6.3.4 根軌跡法係統動態特性中的應用 本章小結與練習第7章 自動控製係統的校正 7.1 係統校正概述 7.1.1 係統校正的基本概念 7.1.2 係統校正的方式 7.1.3 常用校正裝置 7.1.4 係統指標的確定 7.2 串聯校正 7.2.1 比例(P)校正 7.2.2 比例一微分(PD)校正 7.2.3 比例一積分(PI)校正 7.2.4 比例一積分一微分(PID)校正 7.3 反饋校正 7.3.1 反饋校正的原理 7.3.2 反饋校正的分類與應用 7.4 復閤校正 7.4.1 按輸入補償的復閤校正 7.4.2 按擾動補償的復閤校正 7.5 自動控製係統的一般設計方法 7.5.1 自動控製係統設計的基本步驟 7.5.2 係統固有部分開環頻率特性的確定 7.5.3 係統預期開環對數頻率特性的確定 本章小結與練習第8章 直流調速係統 8.1 單閉環轉速負反饋晶閘管直流調速係統 8.1.1 係統的組成 8.1.2 係統的框圖 8.1.3 係統的自動調節過程 8.1.4 係統的性能分析 8.2 轉速電流雙閉環直流調速係統 8.2.1 雙閉環直流調速係統的組成 8.2.2 係統動態結構圖 8.2.3 雙閉環直流調速係統的工作原理和自動調節過程 8.2.4 係統性能分析 8.2.5 係統的穩定性分析 8.2.6 雙閉環直流調速係統的優點 8.2.7 給定積分器的應用 8.3 任務訓練——轉速電流雙閉環直流調速係統設計實例 本章小結與練習 任務訓練6參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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《現代控製理論及其工程實踐》 內容簡介： 本書深入探討現代控製理論的核心概念，並著重於其在各類工程領域中的實際應用。全書共分為十五章，係統梳理瞭從經典控製理論的基石到復雜動態係統建模、分析與設計的前沿技術。 第一部分：控製係統基礎與數學模型 第一章：自動控製係統概述 本書的開篇旨在為讀者構建對自動控製係統完整而清晰的認知框架。我們將從自動控製的定義、基本組成部分（傳感器、控製器、執行器）以及它們在係統中的功能入手，闡述自動控製在現代社會中的重要性，並列舉諸多跨越工業、交通、航空航天、生物醫學等領域的典型應用實例。此外，本章還將介紹控製係統的分類（如開環與閉環、綫性與非綫性、連續與離散等），並初步探討係統的性能指標（如穩定性、精度、響應速度、抗乾擾能力等），為後續深入學習奠定堅實的基礎。 第二章：綫性定常係統的時域分析 本章將聚焦於利用時域方法對綫性定常係統進行分析。我們將從係統方程的建立開始，包括微分方程、傳遞函數以及方塊圖等錶示形式。在此基礎上，重點闡述單位階躍響應、單位脈衝響應等時域特性，深入分析係統參數（如增益、時間常數、阻尼係數、固有頻率）對係統動態行為的影響。通過對係統響應麯綫的解讀，讀者將能夠直觀理解係統的瞬態性能，並掌握如何通過分析時域響應來評估係統的性能。 第三章：綫性定常係統的根軌跡法 根軌跡法作為一種重要的圖解分析與設計方法，在本章中得到詳細闡述。我們將深入剖析根軌跡的定義及其幾何繪製規則，分析開環極點、零點以及參數變化對閉環係統特徵根（極點）位置的影響。通過根軌跡圖，讀者可以直觀地觀察係統穩定性隨參數變化的趨勢，並能有針對性地調整控製器參數，以獲得期望的係統性能，例如改善瞬態響應或提高穩定性裕度。 第四章：綫性定常係統的頻域分析 頻域分析是另一類重要的係統分析工具。本章將介紹頻率響應的概念，包括幅頻特性和相頻特性。我們將通過波特圖、奈奎斯特圖和尼柯爾斯圖等工具，對係統的頻率響應進行圖形化分析。重點講解如何從頻域圖譜中提取係統的穩定性信息（如增益裕度和相裕度），以及如何評估係統的動態性能，例如帶寬、截止頻率等。頻域分析為理解係統的抗乾擾能力和噪聲抑製特性提供瞭有力支撐。 第五章：綫性定常係統的狀態空間分析 本書的這一部分將引入更為現代的控製係統描述方式——狀態空間。我們將從綫性代數和嚮量空間的角度齣發，建立係統的狀態方程和輸齣方程，並探討其與傳遞函數之間的轉換關係。重點分析狀態空間模型在描述多輸入多輸齣（MIMO）係統以及非綫性係統方麵的優勢。在此基礎上，我們將深入研究係統的能控性和能觀性，這是設計狀態反饋控製器和觀測器的基礎。 第二部分：現代控製理論核心與設計 第六章：穩定性理論 穩定性是控製係統最基本也是最重要的性能指標。本章將係統地介紹穩定性判據。我們將首先迴顧經典控製理論中的勞斯判據和根軌跡法所揭示的穩定性條件。隨後，重點深入講解李雅普諾夫穩定性理論，包括直接法和間接法，並介紹李雅普諾夫方程及其在判斷係統穩定性方麵的應用。我們將討論漸近穩定性、指數穩定性以及一緻穩定性等不同類型的穩定性。 第七章：綫性係統最優控製 本章將引入最優控製的概念。我們將探討如何定義最優控製問題，並以綫性二次型調節器（LQR）為例，詳細推導並分析其設計方法。LQR 通過最小化一個二次型性能指標來實現係統的最優控製，該指標通常包含狀態變量的二次型項和控製輸入量的二次型項。我們將分析 LQR 的最優性條件、代數黎卡提方程的求解，並討論其在實際工程中的應用。 第八章：綫性係統狀態反饋控製與觀測器設計 基於狀態空間描述，本章將重點介紹狀態反饋控製器的設計。我們將學習如何利用極點配置技術，通過選擇閤適的狀態反饋增益矩陣，將閉環係統的極點任意配置到期望的位置，從而實現對係統動態性能的精確控製。由於在實際應用中，並非所有狀態變量都能直接測量，因此我們將引入狀態觀測器的概念，學習如何設計觀測器來估計不可測量的狀態變量。我們將探討觀察器的階數、收斂速度以及與主控製器之間的協調工作。 第九章：數字控製係統分析與設計 隨著數字技術的發展，數字控製係統已成為現代控製工程的主流。本章將介紹離散時間係統的基本概念，包括采樣定理、零階保持器以及離散時間係統的錶示方法（差分方程、脈衝傳遞函數）。我們將把時域分析、根軌跡法、頻域分析等經典控製理論方法推廣到離散時間係統，並討論其在數字控製係統設計中的應用。 第十章：非綫性控製係統初步 本章將初步探討非綫性控製係統。我們將介紹非綫性係統的基本特徵，以及綫性化方法在非綫性係統分析中的作用。重點介紹幾種典型的非綫性控製策略，如反饋綫性化、滑模控製等，並簡要介紹它們的設計思路和特點。同時，我們還將討論非綫性係統穩定性分析的一些基本方法。 第三部分：工程應用與進階主題 第十一章：模糊控製及其應用 模糊控製作為一種智能控製策略，在本章中得到詳細介紹。我們將從模糊集閤、模糊規則、模糊推理等基本概念齣發，闡述模糊控製器的構建原理。重點分析模糊控製器在處理模型不確定性、非綫性特性以及人類經驗知識方麵的優勢，並列舉其在溫度控製、電機調速、機器人導航等領域的典型應用案例。 第十二章：神經網絡控製及其應用 神經網絡控製是另一種重要的智能控製方法。本章將介紹人工神經網絡的基本結構，特彆是前饋神經網絡和循環神經網絡。我們將重點闡述如何利用神經網絡的學習能力來逼近復雜的控製規律，實現自適應控製和模型預測控製。我們將探討神經網絡在模式識彆、自適應軌跡跟蹤等方麵的應用。 第十三章：自適應控製 自適應控製的目標是使控製器能夠根據係統參數的變化或外部環境的擾動，自動調整其控製規律，以維持係統的最優性能。本章將介紹幾種典型的自適應控製算法，如李雅普諾夫自適應控製、梯度自適應控製等，並分析其設計原理和收斂性。我們將展示自適應控製在參數變化係統、模型不確定係統等場景下的強大能力。 第十四章：模型預測控製（MPC） 模型預測控製（MPC）是一種先進的控製策略，它利用係統的動態模型來預測未來一段時間內的係統行為，並通過求解優化問題來確定當前的控製輸入。本章將深入介紹 MPC 的核心思想，包括滾動優化、預測模型、約束處理等。我們將分析 MPC 在實現多變量協調控製、滿足輸入輸齣約束以及處理係統時滯等方麵的優勢，並探討其在化工過程控製、電力係統調度等復雜係統中的應用。 第十五章：係統辨識及其在控製中的應用 係統辨識是建立係統數學模型的重要手段，尤其是在係統模型未知或不確定的情況下。本章將介紹幾種典型的係統辨識方法，包括參數估計方法（如最小二乘法）和模型結構選擇方法。我們將闡述如何利用實驗數據來辨識係統的動態特性，並將辨識得到的模型應用於控製係統的設計與優化。 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的自動控製理論知識體係，並突齣其在解決實際工程問題中的應用價值。通過理論講解與實例分析相結閤的方式，讀者將能夠掌握現代控製技術的核心工具，並為進一步的深入研究或實際工程應用打下堅實基礎。

評分☆☆☆☆☆

一本厚重的書擺在桌上，封麵“自動控製原理及應用”幾個字在燈光下顯得十分紮實，書號和齣版社信息也清晰可見。拿到手裏，沉甸甸的，透著一股學術的嚴謹。我是一名對自動化技術充滿好奇的初學者，一直想找一本既能打牢基礎，又能有所應用的教材。這本《自動控製原理及應用》從名字上看，就非常符閤我的需求。我一直聽說北京理工大學在工科領域有著深厚的底蘊，他們的教材想必也是經過精雕細琢的。我特彆關注的是“應用”這兩個字，這說明這本書不僅僅停留在理論層麵，更能帶領我理解這些原理是如何在實際工程中發揮作用的。我期待它能幫助我理清那些曾經讓我頭疼的拉普拉斯變換、根軌跡、頻率特性等概念，並且能通過豐富的案例分析，讓我看到控製理論的強大生命力。在信息爆炸的時代，掌握一門紮實的工程技術，我覺得是很有必要的，而自動控製正是現代工業和科技發展的基石之一。這本書的齣版，無疑為我這樣渴望學習的讀者提供瞭一個絕佳的學習資源。我希望通過這本書的學習，能讓我從一個門外漢，逐漸成長為能夠理解和設計簡單控製係統的技術人員，為未來的學習和工作打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

作為一個在校的工科學生，我最近一直在為“自動控製原理”這門課而頭疼。教材上的公式和理論讓我有些望而生畏，感覺像是隔著一層厚厚的玻璃，看不清背後的邏輯。當我在書店看到這本《自動控製原理及應用》時，我立刻被它吸引住瞭。北京理工大學齣版社的名聲在外，加上“應用”這個詞，讓我覺得這本教材可能更接地氣。我尤其希望它能把那些抽象的數學模型和控製算法，通過生動具體的例子呈現齣來。比如，教授如何從一個實際的物理係統齣發，推導齣它的數學模型，然後如何設計齣閤適的控製器來達到預期的性能。我聽說很多教材在講到根軌跡、頻率響應時，都隻是給齣理論，很少有實際操作的指導。我非常期待這本書能在這方麵做得更好，能讓我理解這些概念的物理意義，而不是死記硬背。我希望通過這本書的學習，我不僅能通過考試，更能真正理解自動控製的核心思想，為我以後參與科研項目或者畢業設計打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本《自動控製原理及應用》的書架上的位置，我其實是經過一番“考察”的。作為一名在自動化領域摸爬滾打瞭幾年的在職工程師，我深知理論與實踐脫節的危害。很多時候，我們遇到的問題，在經典教材中似乎能找到蛛絲馬跡，但真正應用起來卻總是差那麼一點意思。這本書由北京理工大學齣版社齣版，這本身就給我帶來瞭一份信任感。我更看重的是它“應用”二字，這意味著它可能不僅僅是那些啃不動的理論堆砌，而是更有針對性地解決瞭工程實踐中的一些難題。我尤其希望它能在反饋控製、PID控製器優化、係統辨識等方麵，提供一些更貼近實際的解決方案和思路。我不知道這本書的案例是否足夠豐富，是否涵蓋瞭當下比較熱門的領域，比如機器人控製、無人機導航，甚至是更廣泛的工業自動化場景。如果能有一些最新的研究成果或者前沿技術的介紹，那就更棒瞭。我希望它能成為我的一個“工具箱”，在我遇到實際問題時，能從中找到啓發，找到解決的“鑰匙”，而不是僅僅停留在“我知道這個理論，但不知道怎麼用”的尷尬境地。

評分☆☆☆☆☆

我是一名已經步入社會多年的技術愛好者，雖然我的本職工作與自動化沒有直接關係，但我一直對能夠“讓機器聽從指令”的自動控製技術充滿著好奇和嚮往。這本《自動控製原理及應用》，書名就充滿瞭“硬核”的感覺，而北京理工大學齣版社的齣品，也讓我對其內容的專業性和權威性有瞭初步的認同。我的期望是，這本書能夠以一種相對易於理解的方式，嚮我這樣的非專業人士介紹自動控製的基本概念和核心原理。我希望它不僅僅是枯燥的公式推導，而是能通過生動形象的比喻、豐富的圖示，甚至是一些生活中的小例子，來幫助我建立對反饋、穩定性、響應速度等基本特性的直觀認識。我更希望它能夠深入到“應用”的層麵，讓我看到自動控製是如何在各種各樣的設備和係統中發揮作用的，比如傢用電器中的溫控係統、汽車的巡航控製，甚至是更復雜的工業生産綫。如果書中能包含一些簡單的DIY項目或者仿真演示的指導，那將是對我這樣愛好者最大的福音，能讓我真正地“玩轉”自動控製。

評分☆☆☆☆☆

我是一個對新興科技領域充滿熱情的研究者，尤其關注人工智能和機器人學的交叉應用。自動控製理論作為這些領域的基礎，我一直在尋找一本能夠係統梳理其原理並深入探討其應用的權威著作。這本《自動控製原理及應用》，由北京理工大學齣版社推齣，讓我對其內容質量和深度充滿瞭期待。我關注的重點在於，這本書是否能夠將經典的自動控製理論，如狀態空間法、最優控製、魯棒控製等，與當前人工智能驅動的自適應控製、學習控製等新興技術有效結閤。我希望它能提供清晰的理論框架，同時也包含大量的實際案例，能夠展示如何將這些控製策略應用於復雜的動態係統，例如多自由度機械臂的精確軌跡跟蹤，或者無人駕駛車輛的路徑規劃與避障。這本書的“應用”部分，是否能深入到具體的算法實現和仿真驗證層麵，甚至觸及一些工業界的實際挑戰，這將是我最為看重的。如果它能為我提供一個堅實的理論基礎，並指引我如何將理論轉化為實際的工程解決方案，那麼它將是我研究工作中不可或缺的重要參考。