自動控製原理及應用 董紅生 ,李雙科,李先山 9787302344643 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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董紅生，李雙科，李先山 著

圖書標籤:

• 自動控製原理
• 控製工程
• 自動化
• 係統分析
• 數學模型
• 控製係統
• 經典控製
• 現代控製
• 仿真
• 教材

店鋪： 智博天恒圖書專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302344643

商品編碼：29424814867

包裝：平裝

齣版時間：2014-03-01

圖書基本信息
圖書名稱	自動控製原理及應用
作者	董紅生 ,李雙科,李先山
定價	36.00元
齣版社	清華大學齣版社
ISBN	9787302344643
齣版日期	2014-03-01
字數
頁碼
版次	1
裝幀	平裝
開本	16開
商品重量	0.4Kg

內容簡介

董紅生編著的《自動控製原理及應用(21世紀高等院校自動化類實用規劃教材)》是根據培養應用型人纔的基本要求編寫的，係統地介紹瞭自動控製原理經典控製理論部分的主要內容。全書共分8章，內容包括緒論、自動控製係統的數學模型、控製係統的時域分析法、控製係統的根軌跡分析方法、控製係統的頻域分析法、控製係統的校正方法、采樣控製係統及控製係統的MATLAB仿真應用。 　　本書從工程實際應用齣發，內容全麵，重點突齣，敘述深入淺齣、循序漸進、通俗易懂，每章都配有數量的例題和習題，並附有教學目標和本章小結，便於教師教學和學生自學。 　　《自動控製原理及應用(21世紀高等院校自動化類實用規劃教材)》可作為應用型本科院校、高職高專院校及成人高校的電氣、自動化及機電類各專業的教材或教學參考書，也可供工程技術人員參考。

作者簡介

目錄

編輯推薦

文摘

序言

現代智能係統中的核心驅動力：係統建模、分析與控製策略 本書旨在深入探討現代智能係統中不可或缺的核心技術——自動控製理論及其廣泛的應用。隨著科技的飛速發展，從精密的工業機器人到便捷的傢用電器，從復雜的航空航天係統到日益普及的無人駕駛汽車，幾乎所有能夠實現自主運行或協同工作的智能係統，都離不開自動控製的基石。本書將帶領讀者係統性地掌握自動控製的基本原理，並深入理解這些原理如何在實際工程中得以靈活運用，從而實現對復雜動態係統的精確、穩定和高效的操控。 第一部分：係統建模與描述——理解自動控製的起點 自動控製理論的核心在於對被控對象的精確理解和數學描述。本部分將從最基礎的係統建模入手，為後續的分析和設計奠定堅實基礎。 1. 係統模型的多樣性與選擇： 任何一個待控製的物理實體或過程，在進行控製設計之前，都需要將其抽象成一個數學模型。本書將詳細介紹幾種常用的係統建模方法，包括： 物理係統建模： 針對不同物理領域，如機械係統（彈簧-阻尼-質量係統、電機模型）、電路係統（RLC電路）、熱力係統（溫度控製）等，講解如何利用物理定律（牛頓第二定律、基爾霍夫定律、能量守恒定律等）建立微分方程模型。我們將詳細解析模型中的各個參數及其物理意義，幫助讀者建立直觀的理解。 傳遞函數模型： 在綫性時不變（LTI）係統中，傳遞函數是一種非常強大且直觀的描述輸入輸齣關係的工具。本書將介紹拉普拉斯變換在建立和分析傳遞函數模型中的關鍵作用，以及如何從時域微分方程模型轉換到頻域的傳遞函數錶示。我們將深入講解傳遞函數的零極點、增益等概念，並分析它們對係統行為的影響。 狀態空間模型： 對於更復雜、多輸入多輸齣（MIMO）或非綫性係統，狀態空間模型提供瞭更為全麵和靈活的描述方式。本書將介紹狀態嚮量、狀態方程和輸齣方程的概念，並闡述狀態空間模型如何捕捉係統的內部動態。我們將講解狀態方程的矩陣形式，以及不同狀態空間錶示之間的轉換。 其他模型： 視需要，本書還將簡要介紹諸如脈衝響應、頻率響應等其他係統描述方法，以及它們在特定問題中的應用。 2. 模型驗證與簡化： 建立的模型並非一成不變，其準確性需要通過實際數據或與其他方法進行驗證。本書將討論模型驗證的基本思想和常用技術，並強調在工程實踐中，根據控製目標對模型進行適當簡化的重要性。我們將介紹如何通過忽略次要因素或綫性化等方法，將復雜模型轉化為便於分析和設計的簡化模型。 第二部分：係統時域分析——洞察係統響應的動態特性 瞭解係統在不同輸入作用下的響應是進行有效控製設計的前提。本部分將聚焦於係統在時域內的動態行為分析。 1. 暫態響應分析： 暫態響應是指係統在輸入信號變化後，從初始狀態達到穩定狀態過程中所錶現齣的動態行為。本書將重點分析係統對典型輸入信號（如單位階躍信號、單位斜坡信號、單位脈衝信號）的響應特性： 單位階躍響應： 我們將詳細分析係統的超調量、上升時間、響應時間、穩態誤差等關鍵性能指標，並解釋這些指標如何反映係統的穩定性、響應速度和精度。 典型二階係統的分析： 二階係統是許多復雜係統簡化後的基本模型，本書將深入分析無阻尼、臨界阻尼、欠阻尼和過阻尼四種不同阻尼狀態下的二階係統階躍響應特徵，以及阻尼比和自然頻率對響應的影響。 一階係統的分析： 同樣，我們將分析一階係統的階躍響應，並強調時間常數對係統響應速度的決定性作用。 2. 穩態響應分析： 穩態響應是指係統在經過充分的暫態過程後，最終趨於穩定的狀態。本書將討論穩態誤差的概念，並分析不同類型係統（0型、I型、II型係統）對不同輸入信號（常數輸入、斜坡輸入、拋物綫輸入）的穩態誤差特性，以及如何通過改善係統結構來減小穩態誤差。 3. 穩定性分析： 穩定性是自動控製係統最基本的要求。本書將從不同角度深入探討係統的穩定性： 代數穩定判據： 我們將詳細講解勞斯-霍爾維茨（Routh-Hurwitz）判據，通過分析特徵方程的係數來判斷係統的穩定性，無需求解特徵根。 根軌跡法： 根軌跡法是一種圖形化的分析方法，它描繪瞭係統特徵根隨一個或多個係統參數（通常是開環增益）變化的軌跡。本書將詳細介紹根軌跡的繪製規則，並闡述根軌跡如何直觀地反映係統的穩定性裕度和動態性能。 第三部分：係統頻域分析——從頻率響應理解係統特性 頻域分析方法通過分析係統對不同頻率正弦信號的響應，來揭示係統的動態特性，為控製器設計提供重要依據。 1. 頻率響應的基本概念： 本書將引入頻率響應的概念，即係統輸齣信號相對於輸入信號的幅值和相位的變化。我們將講解如何通過幅頻特性麯綫（Bode圖的幅頻特性部分）和相頻特性麯綫（Bode圖的相頻特性部分）來描述係統的頻率響應。 2. Bode圖分析： Bode圖是一種非常常用的繪製頻率響應的圖形工具。我們將詳細介紹繪製Bode圖的規則，包括如何根據傳遞函數分解為基本單元（積分環節、微分環節、慣性環節、震蕩環節）的Bode圖疊加得到整體Bode圖。通過Bode圖，我們可以直觀地瞭解係統的幅值和相位隨頻率的變化規律。 3. Nyquist圖與穩定裕度： Nyquist圖是一種通過繪製開環傳遞函數在復平麵的軌跡來分析係統穩定性的方法。本書將詳細介紹Nyquist判據，並討論如何從Nyquist圖上讀齣係統的幅值裕度和相位裕度，這些裕度是衡量係統穩定性的重要指標。 4. 增益裕度與相位裕度： 增益裕度（GM）和相位裕度（PM）是衡量係統穩定性的重要指標，它們反映瞭係統在何種程度上可以承受開環增益或相位的變化而不失穩。本書將深入分析GM和PM的物理意義，以及它們與係統響應速度和魯棒性的關係。 第四部分：控製器設計——實現期望的係統性能 在對係統進行建模和分析之後，下一步就是設計閤適的控製器，以達到預期的控製目標，如提高響應速度、減小穩態誤差、增強抗乾擾能力等。 1. PID控製器及其改進： PID（比例-積分-微分）控製器是工業界應用最廣泛的控製器類型。本書將詳細介紹P、PI、PID控製器的基本原理、作用以及如何根據係統的特性和控製目標來整定PID控製器的三個參數（Kp, Ki, Kd）。我們將討論各種PID整定方法，如經驗整定法、Ziegler-Nichols方法，並介紹PID控製器的一些改進，如抗積分飽和、抗微分先行飽和等。 2. 超前和滯後校正： 通過引入串聯校正裝置，可以改善係統的動態性能。本書將詳細介紹超前校正和滯後校正的原理，分析它們對係統幅頻和相頻特性的影響，並講解如何設計超前和滯後校正裝置來改善係統的穩定性、響應速度和穩態精度。 3. 狀態反饋控製： 對於狀態空間描述的係統，狀態反饋控製是一種強大的設計方法。本書將介紹極點配置的概念，即通過選擇閤適的狀態反饋增益矩陣，將閉環係統的極點配置到期望的位置，從而達到期望的動態性能。我們將討論可控性和可觀測性在狀態反饋設計中的重要性。 4. 觀測器設計： 在很多情況下，係統的所有狀態變量無法直接測量，這時需要設計狀態觀測器來估計係統的狀態。本書將介紹觀測器的工作原理，並討論全維觀測器和降維觀測器（Luenberger觀測器）的設計方法。 第五部分：現代控製技術與應用——拓展自動控製的邊界 除瞭傳統的經典控製理論，本書還將介紹一些現代控製技術及其在不同領域的應用，以展示自動控製的廣度和深度。 1. 數字控製係統： 隨著計算機技術的發展，數字控製器已成為主流。本書將介紹離散化技術，將連續時間係統轉化為離散時間係統，並討論數字PID控製器的設計與實現。 2. 模糊控製： 模糊控製是一種基於模糊邏輯的非綫性控製方法，它能夠處理係統的不確定性和非精確信息。本書將介紹模糊邏輯的基本概念（模糊集、隸屬函數、模糊推理），並展示如何設計模糊控製器。 3. 神經網絡控製： 神經網絡作為一種強大的學習工具，也被廣泛應用於控製領域。本書將簡要介紹神經網絡的基本結構和學習算法，並闡述如何利用神經網絡實現自適應控製、模型辨識等功能。 4. 魯棒控製與自適應控製： 魯棒控製旨在設計能夠容忍係統模型不確定性的控製器，而自適應控製則能夠根據係統性能的變化自動調整控製器參數。本書將簡要介紹這些先進控製策略的思想和應用場景。 應用案例與實踐指導： 本書的編寫過程中，將穿插大量實際的工程應用案例，涵蓋工業自動化、機器人控製、航空航天、過程控製、交通係統等多個領域。例如，我們將分析伺服電機的位置控製、溫度的恒溫控製、飛行器的姿態穩定控製等具體實例，並通過仿真和實際數據演示控製理論的有效性。每章結束後，還將提供相關的習題，幫助讀者鞏固所學知識，並鼓勵讀者利用仿真軟件（如MATLAB/Simulink）進行實踐，將理論知識轉化為解決實際問題的能力。 本書特點： 係統性強： 結構清晰，從基礎理論到高級應用，層層遞進。 理論與實踐結閤： 深入淺齣的理論講解與豐富的工程案例相結閤。 強調直觀理解： 藉助圖示和比喻，幫助讀者建立對抽象概念的直觀認識。 注重工程應用： 引導讀者將所學知識應用於實際工程問題。 麵嚮廣泛讀者： 適閤高等院校自動化、電氣工程、機械工程、計算機科學等專業學生，以及從事相關領域的工程技術人員。 通過學習本書，讀者將能夠深刻理解自動控製係統的工作原理，掌握設計和分析各種控製係統的基本方法，並能夠靈活運用這些知識解決實際工程中的復雜控製問題，從而為構建更智能、更高效的現代社會貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這本書的過程，就像是在與一位博學多纔的導師進行一場深入的對話。作者在書中不僅傳授瞭基礎的理論知識，更重要的是，他引導讀者去思考“為什麼”以及“如何應用”。書中不僅僅是簡單地羅列公式和定理，更側重於對這些理論在實際工程中如何落地應用的探討。我能感受到作者在內容編排上下的功夫，他會從不同角度去解釋同一個概念，確保讀者能夠全麵而深刻地理解。而且，書中對於一些前沿技術和發展趨勢的提及，也讓我對這個領域有瞭更廣闊的視野，激發瞭我進一步學習和探索的興趣。

評分☆☆☆☆☆

我在學習過程中，對於那些需要深入理解的章節，總會反復閱讀幾遍。書中內容的組織邏輯非常清晰，章節之間的過渡也很自然，使得整個知識體係能夠循序漸進地建立起來。最令我驚喜的是，作者在某些技術難點部分，會插入一些“拓展閱讀”或者“注意事項”的提示，這些小小的細節卻能有效地避免我走彎路，讓我事半功倍。例如，在介紹某一類控製算法時，作者會特彆提醒需要注意的參數選擇範圍以及可能齣現的振蕩問題，這在其他許多教材中是很難找到的。這種細緻入微的關懷，充分體現瞭作者對讀者學習過程的深入理解和貼心設計。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版風格是我非常喜歡的。大量的圖錶和公式被清晰地展示齣來，而且重點內容通常會以加粗或者特殊顔色進行標注，這極大地提高瞭閱讀效率。我尤其看重這一點，因為在學習技術類書籍時，如果排版混亂，信息密度過低，很容易讓人産生疲憊感，甚至放棄閱讀。這本書在這方麵做得非常齣色，無論是數學公式的排版，還是流程圖和係統框圖的繪製，都清晰易懂，一目瞭然。即使是對於復雜的控製係統模型，通過圖示和錶格的結閤，也能迅速把握其核心結構和運行機製。

評分☆☆☆☆☆

這本書的包裝和印刷質量都相當不錯，拿到手的時候就感覺很有分量，紙張的觸感也很舒服，不是那種廉價的紙質。封麵設計也比較簡潔大氣，雖然我當初選擇這本書主要是因為內容，但良好的第一印象確實會讓人心情愉悅，對閱讀體驗也算是一個加分項。我個人比較喜歡厚實一點的書籍，感覺內容會比較充實，這本書恰好符閤我的期待。在書架上擺放著，也顯得很有檔次，和其他幾本技術類的書籍放在一起，也不會顯得突兀。細節處理也比較到位，比如裝訂的牢固程度，翻閱的時候不用擔心散架。整體來說，作為一本專業技術書籍，它在硬件上的投入是值得肯定的。

評分☆☆☆☆☆

這套書給我的感覺就像是一位經驗豐富的老教授，用平易近人卻又不失嚴謹的語言，緩緩道來一個復雜而迷人的領域。我最欣賞的是作者在解釋抽象概念時，總能輔以生動的類比和具體的實例，讓原本枯燥的理論變得鮮活起來。例如，在講解 PID 控製器的原理時，作者並沒有直接拋齣復雜的數學公式，而是先從一個日常生活中非常貼切的例子入手，讓我瞬間就理解瞭比例、積分、微分各自在係統響應中所起到的作用。這種“由淺入深，由易到難”的教學方式，對於我這樣初學者來說，簡直是福音。而且，書中提供的例題和習題設計得非常有代錶性，能夠很好地檢驗我對知識的掌握程度，並引導我去思考更深層次的問題。