9787501974535 现代控制技术－组件与系统：第三版(国外高等教育经典教科书) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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美基利安 著

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• 控制系统

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出版社： 中国轻工业出版社

ISBN：9787501974535

商品编码：29561562130

包装：平装

出版时间：2010-03-01

基本信息

书名：现代控制技术－组件与系统：第三版(国外高等教育经典教科书)

定价：59.80元

作者：(美)基利安

出版社：中国轻工业出版社

出版日期：2010-03-01

ISBN：9787501974535

字数：633000

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.663kg

编辑推荐

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控制工程设计师的实践宝典。
　　电子设计大赛的有力助手。
　　全面掌握控制系统的各个组件。
　　设计完整优质的实用控制系统。

内容提要

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本书使用了大量的例程，清晰、明确地解释了现代自动控制系统和工业电子的基本理论。本书结构清晰紧凑。首先介绍了典型的控制系统，然后讨论基本组件：传感器、电线、电动机、电动机控制电路、机械部件等，并使读者有一种身临其境的感受。在书的后部分，通过讨论控制策略、控制类型，包括可编程逻辑控制器等，将上述基本组件联系在一起。整本书都体现了控制技术的先进性和综合性，书中有很多必要的物理和机械概念的基础知识，例如线和转动运动，弹簧、摩擦、传动装置、杠杆、热转换和能量转换，这在其他同类书籍中是没有的。数字控制的概念在书中的开始部分就提了出来，并且一直贯穿整本书。同时书中也讲了模拟概念。第三版的图书新增了以下内容：数字“面板安装”的控制器、差动齿轮、绝缘栅极晶体管（IGBT）、超声波接近传感器、电感式接近传感器、超声波流量传感器和串级控制。同时对原有的部分内容进行了补充，更好的强调主题，如交流变频电动机驱动、PID控制和AS-I传感器工厂网络。

目录

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章 控制系统概述
1.1 控制系统
　　1.1.1概述和背景
　　1.1.2开环控制系统
　　1.1.3闭环控制系统
　　1.1.4传递函数
1.2 模拟和数字控制器
1.3 控制系统的分类
　　1.3.1过程控制
　　1.3.2运动控制
第2章 基于微处理器控制的介绍
2.1 微处理器系统硬件概述
2.2 微处理器工作原理
2.3 微处理器控制器的接口连接
　　2.3.1并行接口
　　2.3.2串行接口
2.4 控制器的编程
2.5 基于微处理器的控制器
　　2.5.1单片机（微控制器）
　　2.5.2单板计算机
　　2.5.3数字“面板安装”控制器面板
　　2.5.4可编程逻辑控制器
　　2.5.5PC机在控制系统中的应用
第3章 运算放大器和信号调节
3.1 运算放大器
　　3.1.1简介
　　3.1.2电压跟随器
　　3.1.3反相放大器
　　3.1.4同相放大器
　　3.1.5加法器
　　3.1.6差分放大器和仪器放大器
　　3.1.7积分器和微分器
　　3.1.8分贝（db）
　　3.1.9有源滤波器
　　3.1.10比较器
3.2专用接口电路
　　3.2.1电流环（电压-电流转换器）
　　3.2.2模拟开关电路
　　3.2.3采样保持电路
3.3 信号传输
　　3.3.1接大地和接地环路
　　3.3.2隔离电路
　　3.3.3屏蔽
　　3.3.4屏蔽接地需要考虑的事项
　　3.3.5实际配线需要考虑的事项
第4章 开关、继电器及功率控制半导体器件
4.1 开关
　　4.1.1拨动开关
　　4.1.2按钮式开关
　　4.1.3其他开关类型
4.2 继电器
　　4.2.1机电继电器
　　4.2.2固态继电器
4.3 功率晶体管
　　4.3.1双极型晶体管
　　4.3.2场效应管
　　4.3.3绝缘栅双极型晶体管
4.4 可控硅整流器
4.5 双向晶闸管
　　4.5.1延迟和导通周期的计算
4.6 触发器件
　　4.6.1单结晶体管
　　4.6.2可编程单结晶体管
　　4.6.3二端交流开关元件
第5章 机械系统
5.1 机械零部件的力学性能
　　5.1.1总论
　　5.1.2摩擦
　　5.1.3弹簧
　　5.1.4质量和惯性
　　5.1.5线系统的基本运动方程
　　5.1.6旋转运动系统的基本运动公式
　　5.1.7杠杆
5.2 能量
　　5.2.1能量转换
　　5.2.2热传导
5.3整个机械系统的响应
　　5.3.1阻尼、临界阻尼和过阻尼机械系统
　　5.3.2机械共振
5.4 齿轮
5.4.1直齿轮
5.4.2使用齿轮传动改变转速
5.4.3使用齿轮传递功率
5.4.4长距离轮系
5.4.5蜗轮蜗杆传动
5.4.6谐波齿轮传动
5.4.7差速齿轮系
5.5 离合器和制动器
5.5.1离合器
5.5.2制动器
5.6 其他动力传递技术
5.6.1带传动
5.6.2滚子链
第6章 传感器
6.1 位置传感器
6.1.1电位计
6.1.2光学旋转编码器
6.1.3线性可变差动变压器
6.2 角速度传感器
6.2.1采用位置传感器获得速度
6.2.2转速表
6.3 接近式传感器
6.3.1限位开关
6.3.2光学接近传感器
6.3.3商用光电传感器
6.3.4超声波接近传感器
6.3.5电感式接近传感器
6.3.6霍尔效应接近传感器
6.4 负荷和力传感器
6.4.1粘贴丝式应变器
6.4.2半导体压力传感器
6.4.3其他力传感器
6.5 压力传感器
6.5.1波登管
6.5.2膜盒
6.5.3半导体压力传感器
6.6 温度传感器
6.6.1双金属温度传感器
6.6.2热电偶
6.6.3热电阻检测器
6.6.4热敏电阻
6.6.5集成温度传感器
6.7 流量传感器
6.7.1压力型流量传感器
6.7.2涡流流量传感器
6.7.3超声波流量计
6.7.4电磁流量计
6.8 液位传感器
6.8.1离散液位检测器
6.8.2连续液位检测器
6.9 视频传感器
6.9.1工业用视频传感器系统
第7章 直流电动机
7.1 工作原理
7.2 绕线式直流电动机
7.2.1串励电动机
7.2.2并励电动机
7.2.3复励电动机
7.3 永磁电动机
7.3.1转矩与转速的关系
7.3.2电动机的电路模型（可选）
7.4 直流电动机控制电路
7.4.1直流电动机控制的模拟驱动
7.4.2永磁电动机的双向旋转
7.4.3直流电动机的脉宽调制
7.4.4PWM控制电路
7.4.5大型电动机的直流电机控制
7.4.6直流电动机制动
7.5 小型直流电动机的综合应用
7.6 无电刷直流电动机
第8章 步进电动机
　8.1 永磁式步进电动机
　　 8.1.1负载对步进电机的影响
　　 8.1.2工作模式
　　 8.1.3永磁式步进电动机的励磁模式
　　 8.1.4四相（单极）步进电动机
　　 8.1.5有效的永磁步进电动机
　8.2 变磁阻式步进电动机
　8.3 混合式步进电动机
　8.4 步进电动机的控制电路
　 8.4.1控制两相步进电动机
　 8.4.2控制四相步进电动机
　 8.4.3微步步进
　 8.4.4高步进速率情况下改进转矩
　8.5 步进电动机的应用：磁盘驱动头的定位
第9章 交流电动机
　9.1 交流电源
　 9.1.1背景
　 9.1.2单相交流电
　 9.1.3三相交流电
　 9.1.4电气安全
　 9.1.5接地故障断路器
　9.2 感应电动机
　 9.2.1工作原理
　 9.2.2单相电动机
　 9.2.3三相电动机
　 9.2.4裂相控制电动机
　 9.2.5交流伺服电动机
　9.3 同步电动机
　 9.3.1工作原理
　 9.3.2功率因数校正和同步电动机
　 9.3.3小型同步电动机
　9.4 通用电动机
　9.5 交流电动机控制
　 9.5.1启停控制
　 9.5.2微动
　 9.5.3降压启动
　 9.5.4电动机的变速控制
　 9.5.5变频（V/Hz）驱动
　 9.5.6矢量驱动
0章 执行机构：电动、液压和气动执行机构
　10.1 电动线性执行机构
　 10.1.1丝杠线性执行机构
　 10.1.2螺线管
　　10.1.3直线电机
　　10.2 液压系统
　　10.2.1液压的基本原理
10.2.2液压泵
10.2.3液压执行元件
10.2.4压力控制阀
10.2.5蓄能器
10.2.6方向控制阀
10.3 气压系统
10.3.1压缩机、干燥器和储气罐
10.3.2调压阀
10.3.3气动控制阀
10.3.4气动执行机构
10.4 流量控制阀
1章 反馈控制原理
11.1 性能指标
11.2 开关控制器
11.2.1双位控制
11.2.2三位控制
11.3 比例控制
11.3.1稳态误差问题
11.3.2重力问题
11.3.3偏差
11.3.4模拟比例控制器
11.4 积分控制
11.5 微分控制
11.6 比例 积分 微分控制
11.6.1模拟PID控制器
11.6.2数字PID控制器
11.6.3稳定性
11.6.4PID控制器整定
11.6.5采样率
11.6.6自整定
11.7 串级控制
11.8 PIP控制器
11.9 模糊逻辑控制器
11.9.1介绍
11.9.2单输入系统的例子
11.9.3双输入系统的例子
11.9.4结束语
2章 继电器逻辑、可编程逻辑控制器和运动控制器
12.1 继电器逻辑控制
12.1.1继电器逻辑
12.1.2梯形图
12.1.3定时器、计数器和序列发生器
12.2 可编程逻辑控制器
12.2.1简介
12.2.2PLC设置步骤
12.2.3PLC的运行过程
12.3 PLC的编程
12.3.1梯形图编程
12.3.2其他PLC编程语言
12.4 PLC和网络
12.5 运动控制器
附录A J型热电偶表格（华氏和摄氏温度）
附录B APS开始学习指南和RS Logix 500
附录C 术语表
附录D 奇数练习题的答案

作者介绍

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Christopher T.Kilian，毕业于美国加利福尼亚大学洛杉矶分校(UCIA)，工程硕士学位。他是马里兰州专业注册工程师，目前任圣安尼阿仑戴尔社区学院(Ann Arundel Community College)工程技术系主任。

文摘

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序言

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《现代控制技术——组件与系统：第三版》 深度解析：构建智能世界的基石 本书是一部里程碑式的控制工程领域著作，它以其前瞻性的视角、严谨的学术态度和清晰的逻辑结构，系统地阐述了现代控制理论的核心概念、关键技术以及在各类工程系统中的实际应用。作为国外高等教育领域的经典教科书，第三版在继承前版优良传统的基础上，进行了更为深入的拓展与更新，力求为读者提供一个全面、深入且与时俱进的学习平台。本书不仅是高等院校控制科学与工程、自动化等相关专业学生的必备教材，也是从事工程设计、技术研发及学术研究的工程师和学者的重要参考。 一、 理论基石：奠定扎实的控制工程认知 本书开篇即以系统性的方法，引导读者深入理解控制工程的基本原理。从最基础的系统建模出发，详细介绍了线性与非线性系统的时域、频域分析方法，包括状态空间法、传递函数法等。在状态空间法方面，本书深入剖析了系统的能控性、可观测性等关键概念，并阐述了如何利用这些概念进行系统设计与分析。对于传递函数法，则详尽讲解了根轨迹、频率响应（如Bode图、Nyquist图）等工具在系统稳定性评估和性能分析中的应用。 进一步，本书聚焦于经典控制理论的精髓，详细阐述了PID控制器、超前-滞后补偿器等传统但极其重要的控制策略。对于PID控制，作者不仅讲解了其基本原理和参数整定方法（如Ziegler-Nichols法），更深入探讨了如何在实际应用中克服其局限性，例如通过改进型PID算法来提高控制精度和鲁棒性。此外，本书还对根轨迹法、频率响应法等经典分析设计工具进行了细致的讲解，帮助读者掌握如何通过这些方法来设计性能优越的控制器。 二、 现代控制：迈向智能化与最优化的前沿 随着科学技术的发展，现代控制理论已成为驱动自动化、智能化系统发展的核心动力。本书充分展现了现代控制理论的强大威力，重点介绍了状态反馈控制、观测器设计、最优控制以及鲁棒控制等前沿技术。 在状态反馈控制方面，本书系统阐述了如何根据系统的状态变量来设计控制器，实现对系统性能的精细调控。读者将学习到如何通过极点配置来实现期望的系统动态响应，并理解状态反馈控制在提高系统稳定性、动态性能和抗干扰能力方面的优势。 观测器理论是现代控制中不可或缺的一部分，尤其是在系统状态变量无法直接测量的情况下。本书详细讲解了Luenberger观测器等多种观测器设计方法，以及它们在状态重构中的作用。通过对观测器的深入学习，读者能够理解如何构建一个能够准确估计系统内部状态的虚拟测量系统，从而为状态反馈控制的应用奠定基础。 最优控制是控制理论中的一个重要分支，其目标是在满足系统约束条件的前提下，使某个性能指标达到最优。本书介绍了庞特里亚金最小值原理、动态规划等核心理论，并重点讲解了线性二次型调节器（LQR）的设计方法。LQR以其理论的完备性和应用的广泛性，成为本书的重点内容之一。通过对LQR的学习，读者将掌握如何根据系统的动态特性和性能要求，设计出最优的控制律。 鲁棒控制则致力于解决系统不确定性带来的挑战。本书介绍了鲁棒控制的基本思想和关键技术，包括H∞控制和μ分析等，旨在设计出对模型参数摄取、外部扰动等不确定性具有高度鲁棒性的控制器。这对于确保控制系统在实际复杂环境中稳定可靠地运行至关重要。 三、 系统工程：从理论到实践的桥梁 本书不仅关注理论的深度，更强调理论在实际工程系统中的应用。作者通过大量精心设计的实例，将抽象的控制理论转化为具体的工程解决方案。 1. 离散时间系统与数字控制： 随着数字技术的发展，数字控制系统已成为主流。本书系统介绍了离散时间系统的建模、分析与设计方法，包括Z变换、离散状态空间方程等。读者将学习到如何将连续时间系统转化为离散时间系统，以及如何设计数字控制器（如脉冲域PID、状态反馈等）来控制离散时间系统。这对于理解和设计现代自动化设备中的嵌入式控制器至关重要。 2. 非线性系统控制： 许多实际工程系统都表现出非线性特性。本书对非线性系统的分析方法进行了深入探讨，介绍了如相平面法、李雅普诺夫稳定性理论、反馈线性化等关键技术。通过对这些方法的学习，读者能够理解如何处理复杂的非线性系统，并设计出有效的控制器。 3. 现代控制系统的集成与实践： 本书还涵盖了现代控制系统集成方面的关键内容。包括系统辨识（如何从实验数据中建立系统模型）、多变量控制（处理具有多个输入和输出的复杂系统）、以及系统仿真与实验验证的重要性。通过对这些内容的学习，读者能够将所学的理论知识应用于实际的工程项目，完成从系统设计到实际部署的全过程。 四、 关键技术与前沿展望：面向未来 为了与时俱进，本书在第三版中特别强化了对一些关键技术和新兴领域内容的阐述。 1. 状态估计与滤波： 除了经典的观测器理论，本书还对卡尔曼滤波（Kalman Filter）进行了详尽介绍。卡尔曼滤波作为一种最优线性估计器，在许多实际应用中（如导航、目标跟踪、传感器融合等）都发挥着至关重要的作用。本书深入剖析了卡尔曼滤波的原理、递推算法以及在实际中的应用挑战，帮助读者掌握如何从带有噪声的测量数据中获得对系统状态的最优估计。 2. 智能控制与自适应控制： 面对日益复杂的工程挑战，智能控制和自适应控制技术应运而生。本书对模糊控制、神经网络控制等智能控制方法进行了初步介绍，展示了它们在处理非线性、不确定性系统时的潜力。同时，对于自适应控制，本书阐述了其基本思想，即控制器参数能够根据系统性能的变化而实时调整，以维持系统的最优性能。这些内容为读者深入探索更高级的控制策略奠定了基础。 3. 模型预测控制（MPC）： 作为一种先进的优化控制策略，模型预测控制在过程控制、机器人控制等领域得到了广泛应用。本书对MPC的基本原理进行了详细讲解，包括如何利用系统的模型来预测未来一段时间内的系统行为，并通过求解在线优化问题来生成控制指令。MPC以其能够处理约束条件和多变量系统的能力，成为现代控制工程中备受关注的技术。 五、 学习与应用：实践中的智慧 本书的结构设计充分考虑了读者的学习曲线。从基础概念到高级理论，再到工程实践，层层递进，使得读者能够循序渐进地掌握现代控制技术。每个章节都配有详细的讲解、清晰的图示和具有代表性的算例，帮助读者深入理解理论并掌握计算方法。 本书提供的算例覆盖了机械系统、电气系统、航空航天系统以及化工过程等多个领域，展现了控制理论的普适性和强大生命力。通过对这些案例的学习，读者不仅能够巩固理论知识，更能培养分析和解决实际工程问题的能力。 总结 《现代控制技术——组件与系统：第三版》是一部集理论深度、技术广度和工程实践于一体的权威著作。它不仅能够帮助学生建立起扎实的控制工程理论基础，更能引导他们掌握解决复杂工程问题的关键技术和方法。无论是初学者还是资深工程师，都能从本书中汲取宝贵的知识和启发，为构建更加智能化、高效化、可靠化的未来系统贡献力量。本书无愧于“国外高等教育经典教科书”的称号，是控制工程领域不可多得的宝贵资源。

评分☆☆☆☆☆

我是在准备考研的，所以最近正在恶补一些专业课的教材，这本《现代控制技术》我早就听说过它的名声了，毕竟是国外高等教育的经典教科书，内容肯定是有保证的。我当初选择它，主要是看中了它在理论深度和系统性上做得比较好，而且是第三版，应该更新了一些内容，更符合当前学术界的研究进展。说实话，这本书拿在手里还是挺沉的，厚厚的一本，看着就感觉内容非常扎实。虽然还没完全读完，但初步翻阅下来，它的编排逻辑清晰，章节之间的过渡也很自然。我尤其看重它在“组件与系统”这个方面的侧重点，因为我做研究方向需要理解整体系统的构成和各个组件之间的相互作用，这本书的名字就直接点出了它的核心价值。很多教材可能侧重于理论推导，但忽略了实际系统的构建和分析，这本书似乎在这方面做得比较平衡。而且，我注意到它还涉及到了一些仿真和实验方面的指导，这对于我来说是很有帮助的，可以理论联系实际，加深对抽象概念的理解。我身边有一些师兄师姐也推荐过这本书，他们都说学完之后对控制系统的理解有了质的飞跃。我期待它能帮我打下坚实的理论基础，为我将来的学习和研究打好铺垫。

评分☆☆☆☆☆

对于我来说，工程实践中的问题往往是复杂且多变的，一个优秀的控制系统需要综合考虑多个因素，包括稳定性、鲁棒性、性能以及成本等等。《现代控制技术－组件与系统》这本书，从它的标题和“经典教科书”的身份来看，就预示着它在理论深度和工程实用性上都有着很高的造诣。我最近在工作中遇到了一个棘手的设计挑战，需要对一个复杂的动态系统进行优化控制。我之所以选择这本书，是因为我相信它能够提供一些更前沿、更实用的方法论。我尤其关注它在“系统”层面的讨论，因为很多时候，问题的根源并非某个单一组件的失效，而是整个系统的相互作用和反馈机制出现了偏差。这本书会不会提供一些系统辨识、状态估计、最优控制策略设计等方面的详细指导，是我非常期待的。我希望它不仅能让我理解理论，更能让我掌握如何将理论应用于实际的系统设计和故障诊断中，从而提升我解决实际工程问题的能力。这种从理论到实践的无缝对接，正是我想从一本优秀的教材中获得的。

评分☆☆☆☆☆

我之前有过一些基础的控制理论知识，但总感觉在理解上有些浮于表面，缺乏一种深入骨髓的理解。《现代控制技术－组件与系统：第三版》这本书，作为一本经典教科书，我希望能从中获得更深层次的认识。我尤其关注“组件与系统”这个提法，它暗示了这本书不仅仅是在讲解控制理论本身，更是在教授如何将这些理论应用到构建和分析实际的控制系统中。我期待这本书能帮助我理解，如何从一个整体的系统视角出发，去分解、分析并最终设计出高效、可靠的控制方案。我希望它能提供一些关于系统建模、控制器设计、稳定性分析以及鲁棒性提升等方面的详尽阐述，并且能够将这些抽象的概念与具体的工程实例紧密结合。我深知，真正的控制工程师不仅仅是数学家，更是需要具备深厚的系统思维和工程实践能力的人。这本书的“第三版”也让我对其内容的更新程度充满信心，希望它能为我提供一些符合当前技术发展趋势的知识和方法，让我能够站在巨人的肩膀上，不断提升自己的专业素养。

评分☆☆☆☆☆

我是一名初学者，对控制理论领域刚刚开始接触。在选择入门教材时，我被《现代控制技术－组件与系统》这本书的“国外高等教育经典教科书”的定位所吸引。我理解，经典教材通常经过时间和实践的检验，内容更加严谨，体系更加完整。这本书给我最直观的感受是它的内容非常全面，涵盖了现代控制理论的许多重要方面，而且讲解得深入浅出。我尤其欣赏它在介绍每一个新概念时，都会有一个清晰的脉络，先从基本原理讲起，然后逐步深入到更复杂的内容。对于我这样刚入门的学习者来说，这种循序渐进的教学方式非常友好，不容易让人感到迷失。而且，我发现在阅读过程中，书中的插图和图表也相当丰富，能够很好地辅助理解文字描述，让那些原本枯燥的理论知识变得更容易消化。我一直认为，好的教材不仅仅是知识的传递者，更是学习者思维方式的引导者。这本书让我能够系统地构建起对控制理论的认知框架，而不是碎片化的记忆。我期待它能成为我学习道路上坚实的基石，让我能够自信地迈向更高级别的学习和研究。

评分☆☆☆☆☆

最近在学习和研究的过程中，我发现对于一些复杂的系统，仅仅掌握基础的理论知识是远远不够的，更重要的是理解这些理论如何被应用到实际的工程设计和系统构建中。《现代控制技术－组件与系统》这本书，从它的名字就能看出，它不仅仅是理论的堆砌，更侧重于如何将理论知识转化为解决实际问题的能力。我特别喜欢它在阐述概念时，总是会结合具体的系统实例进行讲解，这样一来，那些抽象的数学模型和控制原理就变得生动起来，也更容易理解。我当初选择这本书，就是看中它能够提供一个从宏观到微观、从理论到实践的完整视角。我希望能够通过这本书，不仅仅是学习到“是什么”，更是要理解“为什么”和“怎么做”。尤其是它在“组件与系统”上的深入探讨，让我能够更清晰地认识到一个复杂的控制系统是如何由不同的模块和子系统组成的，以及它们之间是如何协同工作的。这种系统性的思维方式，对于我解决一些跨领域、多学科交叉的问题非常有帮助。我经常在思考，如何将书本上的知识灵活运用到我正在做的项目中，这本书提供的这种“组件化”和“系统化”的分析思路，无疑为我指明了一个方向。