自動控製原理及應用 廉振芳 等 9787564065010 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
• 控製係統
• 信號與係統
• 高等教育

店鋪： 天樂圖書專營店

齣版社： 北京理工大學齣版社

ISBN：9787564065010

商品編碼：29465867828

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

字數：

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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《工程控製論：理論基礎與實踐案例》 第一部分：理論基礎 第一章：係統建模與分析 本章深入探討瞭工程控製係統建模的核心概念與方法。首先，我們將從工程實際齣發，闡述建立係統數學模型的重要性，並介紹不同類型係統的特性，如綫性與非綫性、時不變與時變、連續與離散係統，為後續分析奠定基礎。 接著，我們將重點介紹兩種主流的建模方法： 時域建模： 講解如何利用微分方程、傳遞函數以及狀態空間方程來描述係統的動態行為。我們將詳細闡述如何根據物理定律、電路分析、力學原理等推導齣這些模型。通過對不同類型係統（如RLC電路、彈簧-阻尼係統、電機係統）的案例分析，幫助讀者掌握時域建模的實際操作。 頻域建模： 介紹如何利用拉普拉斯變換將時域模型轉化為頻域模型，並深入分析頻率響應的概念，包括幅頻特性和相頻特性。我們將講解伯德圖、尼奎斯特圖和根軌跡圖等圖形分析工具，以及它們在係統穩定性與性能分析中的作用。 在係統分析方麵，本章將涵蓋： 暫態響應分析： 探討單位階躍響應、脈衝響應等，分析係統的超調量、峰值時間、調節時間等關鍵性能指標，並介紹如何通過係統參數優化來改善暫態性能。 穩態誤差分析： 講解係統型彆與穩態誤差的關係，以及如何利用PID控製器等手段來消除或減小穩態誤差。 穩定性分析： 介紹Routh-Hurwitz判據、Nyquist穩定判據和根軌跡法等經典穩定性判據，並闡述如何通過分析係統的特徵方程來判斷係統的穩定性。 第二章：控製器設計與實現 本章聚焦於控製器設計的基本原理和常用方法，旨在幫助讀者理解如何根據係統特性和控製目標來選擇和設計閤適的控製器。 我們將從PID（比例-積分-微分）控製器這一最普遍和重要的控製器類型入手： PID控製器原理： 詳細解析比例（P）、積分（I）、微分（D）三個控製分量的物理意義、作用以及對係統響應的影響。我們將通過生動的圖示和數學推導，讓讀者深刻理解它們如何共同作用以達到期望的控製效果。 PID參數整定： 介紹多種實用的PID參數整定方法，包括試湊法、經驗公式法（如Ziegler-Nichols法），以及模型依賴的整定方法。本章還將探討自適應PID控製的思想，以應對係統參數變化的情況。 其他經典控製器： 除瞭PID，我們還將介紹其他一些重要的控製器類型，如超前/滯後校正器、狀態反饋控製器等，並闡述它們的設計原理和適用場景。 在控製器實現方麵，本章將討論： 數字控製器的設計： 隨著數字技術的飛速發展，數字控製器已成為主流。本章將介紹數字控製器的采樣、量化、編碼等基本概念，以及如何將連續時間控製器離散化，設計數字PID控製器。 先進控製策略簡介： 為擴展讀者的視野，本章還將簡要介紹一些先進控製策略的概念，例如模糊控製、神經網絡控製、模型預測控製（MPC）等，並闡述它們在處理復雜係統問題時的優勢。 第三章：係統穩定性與魯棒性 穩定性是控製係統設計的生命綫。本章將深入探討係統穩定性的概念，並引入魯棒性這一關鍵的性能指標。 穩定性概念詳解： 區分綫性係統和非綫性係統的穩定性定義，包括Lyapunov穩定性、漸近穩定性以及指數穩定性。我們將深入剖析穩定性判據的數學基礎，並結閤實例說明如何通過分析係統的傳遞函數或狀態空間矩陣來判斷穩定性。 Lyapunov穩定性理論： 詳細介紹Lyapunov直接法和間接法，這是分析非綫性係統穩定性的強大工具。我們將通過對不同形式Lyapunov函數的構造和性質的探討，幫助讀者掌握分析非綫性係統穩定性的方法。 係統魯棒性： 探討在係統模型存在不確定性（如參數變化、外部乾擾）時，控製係統能否保持穩定和滿足性能要求。我們將介紹魯棒性的一些衡量指標，以及一些旨在提高係統魯棒性的設計方法，如H-infinity控製和LMI（綫性矩陣不等式）方法（僅作概念性介紹）。 第四章：最優控製與自適應控製 本章將進一步探討更高級的控製理論，以期實現係統性能的最優化和對未知或變化係統的有效控製。 最優控製基礎： 介紹最優控製的基本思想，即在給定的約束條件下，尋找使某個性能指標（如能量消耗、響應時間）達到最優的控製規律。我們將重點介紹綫性二次型調節器（LQR）的設計方法，它是一種廣泛應用於綫性係統最優控製的有效手段。 動態規劃原理： 闡述Bellman的動態規劃原理，這是求解最優控製問題的重要理論基礎。我們將通過一些經典的例子，說明如何利用動態規劃來推導齣最優控製的必要條件。 自適應控製： 重點研究當被控對象模型未知或發生變化時，如何設計能夠自動調整控製器參數的自適應控製器。我們將介紹幾種典型的自適應控製方法，例如梯度自適應算法、Lyapunov自適應算法等，並分析它們在實際應用中的優缺點。 第二部分：應用實踐 第五章：機器人控製係統設計 機器人作為現代工程領域的重要組成部分，其控製係統設計是本章的核心。 機器人動力學建模： 介紹機器人運動的運動學與動力學基本原理，包括正逆運動學、雅可比矩陣，以及如何建立機器人的動力學方程。 機器人軌跡規劃： 講解如何為機器人規劃平滑、高效的運動軌跡，包括點到點軌跡和連續軌跡的生成。 機器人控製策略： 詳細闡述針對不同類型機器人（如關節式機器人、移動機器人）的控製策略，包括位置控製、力/位混閤控製、視覺伺服控製等。我們將分析PID控製在機器人關節控製中的應用，以及更先進的控製方法，如模型預測控製在機器人路徑跟蹤中的應用。 典型機器人應用案例： 通過對工業機器人、服務機器人等典型應用場景的分析，展示機器人控製係統設計的具體流程和麵臨的挑戰。 第六章：電力電子係統控製 電力電子技術是現代能源係統和工業自動化的關鍵。本章將重點介紹電力電子係統的控製。 電力電子變換器模型： 介紹開關變換器（如Buck, Boost, Buck-Boost）的開關過程和穩態特性，以及如何建立其平均模型和狀態空間模型。 伺服控製技術： 深入講解PWM（脈衝寬度調製）技術在電力電子係統中的應用，以及如何利用電壓模式控製、電流模式控製等方法來穩定和控製變換器的輸齣。 直流-直流、直流-交流、交流-交流變換器控製： 分彆針對不同類型的變換器，介紹其控製原理和設計方法，例如，如何控製DC-DC變換器實現電壓穩壓，如何控製DC-AC逆變器實現高質量的正弦波輸齣。 新能源並網控製： 介紹如何控製風力發電、太陽能光伏發電等新能源係統並網，包括最大功率點跟蹤（MPPT）技術和電網諧波抑製等。 第七章：過程控製係統應用 化工、冶金、食品等過程工業是自動化控製技術的重要應用領域。 過程工業係統特點： 分析過程控製係統（如溫度、壓力、流量、液位控製）的典型特點，包括大滯後、大慣性、多變量耦閤等。 PID控製器在過程控製中的應用： 詳細探討PID控製器在單迴路控製中的廣泛應用，包括各種控製迴路的組成、參數整定技巧，以及防止積分飽和和微分先行等問題。 多變量控製策略： 介紹如何處理過程工業中的多變量耦閤問題，例如，增益調度、解耦控製、模型預測控製（MPC）在優化生産過程中的應用。 先進過程控製技術： 簡要介紹模型基準控製（MBC）、內部模型控製（IMC）等先進控製技術在復雜過程優化中的作用。 第八章：車輛動力學與控製 汽車、無人機等交通工具的性能很大程度上依賴於其先進的控製係統。 車輛運動模型： 介紹不同類型車輛（如乘用車、商用車、無人機）的簡化運動學和動力學模型。 方嚮盤轉角控製與穩定性： 探討如何通過方嚮盤轉角控製來實現車輛的循跡和轉嚮，並介紹穩定性控製係統（如ESC）的工作原理。 動力係統控製： 講解發動機控製、變速器控製等，以及如何實現高效、環保的動力輸齣。 自動駕駛技術中的控製： 結閤自動駕駛的場景，介紹目標跟蹤、路徑跟隨、障礙物規避等控製任務，並簡要提及一些前沿的自動駕駛控製技術。 第九章：係統仿真與實驗 理論與實踐相結閤是掌握自動控製的關鍵。本章將強調仿真和實驗在控製係統設計與驗證中的重要性。 仿真軟件介紹： 介紹主流的工程仿真軟件，如MATLAB/Simulink，並展示如何利用其強大的建模和仿真功能來分析和驗證控製係統。 仿真模型構建： 通過實例演示，指導讀者如何構建不同類型係統的仿真模型，包括物理模型、數學模型，以及如何集成控製器模型。 仿真結果分析： 講解如何對仿真結果進行深入分析，包括時域響應、頻域響應、穩定性裕度等，並根據仿真結果調整控製器設計。 硬件在環（HIL）仿真： 介紹HIL仿真的概念和優勢，以及如何將其應用於更接近實際硬件的驗證過程。 實驗平颱搭建與調試： 介紹實際的控製係統實驗平颱，包括硬件選型、接綫、軟件調試等基本流程，並強調安全規範和實驗誤差分析。 本書內容力求理論與實踐並重，通過豐富的案例分析，引導讀者從基礎概念到實際應用，掌握自動控製係統設計的關鍵技術，並培養解決實際工程問題的能力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的章節劃分和內容邏輯讓我覺得非常順暢。它從最基礎的係統模型建立、傳遞函數入手，循序漸進地引入瞭穩定性分析、根軌跡法、頻率特性法等一係列經典控製理論，並且在每一個部分都花瞭不少篇幅去解釋原理的由來和推導過程，這一點對於我這種喜歡刨根問底的學習者來說尤為重要。我尤其欣賞它在講解Nyquist圖和Bode圖時，沒有僅僅停留在繪圖技巧上，而是深入剖析瞭這些工具如何幫助我們直觀地理解係統的動態性能和穩定性裕度。更難得的是，作者在理論講解的間隙，穿插瞭許多實際工程中的應用場景，比如在介紹狀態空間法時，就聯係到瞭多輸入輸齣係統的控製問題，讓我能更清晰地認識到理論在解決復雜工程問題中的價值。雖然我目前還在學習前期的基礎理論階段，但這本書的架構已經讓我對後續學習充滿瞭期待，它似乎在為我搭建一個堅實的知識框架，讓我能夠更自信地去探索自動控製領域的奧秘。

評分☆☆☆☆☆

我對於這本書的結構安排和教學方法有著自己的看法，覺得它在某些方麵確實做得非常齣色。比如，它在引入一些高級概念之前，都會先迴顧相關的基礎知識，確保讀者能夠跟得上思路，這種“承上啓下”的處理方式非常體貼。在我看來，一本好的教材不僅在於知識的深度，更在於它能否有效地將知識傳遞給讀者，而這本書在這方麵顯然是下足瞭功夫。它在講解過程中，經常會設置一些“思考題”或者“拓展閱讀”的提示，鼓勵讀者進行更深入的思考和自主學習，而不是簡單地被動接受信息。我特彆喜歡它在介紹某些控製算法時，會對比不同算法的優缺點以及適用場景，這有助於我形成一個更全麵的認識，並能在未來的實際項目中做齣更閤適的選擇。雖然我可能無法立刻消化所有內容，但我相信，通過反復研讀和實踐，這本書一定會成為我掌握自動控製技術的重要幫手。

評分☆☆☆☆☆

剛收到這本《自動控製原理及應用》，還沒來得及深入研讀，但就初步翻閱的感受來說，它的編排設計和整體風格給我留下瞭深刻印象。首先，書的裝幀質量相當不錯，紙張的厚度和觸感都比較舒適，不易齣現反光，長時間閱讀眼睛也不易疲勞。封麵設計簡潔大氣，字體清晰，排版上，公式和文字的間距適中，重點內容也通過加粗或底紋等方式進行瞭突齣，對於初學者來說，這種清晰直觀的呈現方式能夠大大降低學習的門檻。我特彆喜歡它在介紹基本概念時，往往會輔以圖示或者小案例，比如在講解PID控製器原理時，不僅僅是公式推導，還配有不同參數下係統響應麯綫的模擬圖，這對於理解抽象的數學模型非常有幫助。雖然我還沒來得及做練習題，但目錄中豐富的習題數量預示著這本書的實踐性很強，理論結閤實際的教學思路是我想看到的。總的來說，這本書給我的第一印象是嚴謹又不失靈活性，既有紮實的理論基礎，又不乏實際應用的考量，是一本值得細細品味的學習資料。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的直觀感受是，它非常注重理論與實踐的結閤，並且在這一點上做得相當到位。書中不僅僅是枯燥的數學公式和理論推導，作者還巧妙地將許多現實世界中的控製係統案例融入其中，例如在講解離散時間係統時，就聯係到瞭數字信號處理和計算機控製等實際應用。我喜歡它在分析係統性能時，不僅僅給齣理論計算結果，還會解釋這些結果在實際工程中意味著什麼，以及如何根據這些結果進行調整和優化。此外，書中的一些圖錶和仿真結果的呈現方式，也讓我感覺更加直觀易懂。雖然我目前還在學習初期的內容，但這本書已經展現齣瞭它在指導實際工程項目中的巨大潛力。它似乎在鼓勵我不僅要理解“是什麼”，更要理解“為什麼”和“怎麼做”，這種教學思路對於培養獨立解決問題的能力至關重要。

評分☆☆☆☆☆

從我個人有限的接觸來看，這本書給我的感覺是知識的廣度和深度都兼顧得相當好。它不僅僅局限於傳統的經典控製理論，還觸及瞭一些現代控製理論的基礎，比如狀態空間錶示法和一些初步的魯棒控製思想。我注意到書中在講解一些復雜算法時，往往會給齣相應的算法流程圖，並配以僞代碼或者簡單的算例，這對於我理解算法的實現細節非常有幫助。讓我印象深刻的是，它在介紹一些優化控製方法時，不僅僅是羅列公式，還會解釋這些方法背後的優化目標和約束條件，讓我明白為什麼會使用這樣的方法。同時，書中還包含瞭一些關於控製係統設計的原則和流程介紹，這對於我這樣一個希望將理論知識轉化為實際能力的學習者來說，是非常寶貴的。雖然我還沒有機會去驗證書中的案例，但它的內容深度已經讓我看到瞭未來深入學習和研究的可能性。