自動控製理論(第3版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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鄒伯敏 著

圖書標籤:

• 自動控製
• 控製理論
• 係統分析
• 反饋控製
• 現代控製
• 數學模型
• 傳遞函數
• 穩定性
• 可控性
• 可觀性

店鋪： 北京愛讀者圖書專營店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111098119

商品編碼：29572644774

包裝：平裝

齣版時間：2012-01-01

基本信息

書名：自動控製理論(第3版)

定價：49.80元

作者：鄒伯敏

齣版社：機械工業齣版社

齣版日期：2012-01-01

ISBN：9787111098119

字數：722000

頁碼：

版次：3

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.740kg

編輯推薦

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　　本書以經典控製理論的內容為主，也適量介紹瞭現代控製理論基礎部分的內容——狀態空間分析法。全書共分九章，其中**～六章為綫性定常係統的分析與設計(包括時域分析法、根軌跡法、頻率響應法和控製係統的校正)，第七章為離散控製係統，第八章為非綫性控製係統，第九章為狀態空間分析法。

內容提要

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本書較全麵係統地介紹瞭自動控製理論的基本內容，並注重基本理論、基本概念和基本分析方法的闡述。全書共分九章，～八章為經典控製理論，第九章為狀態空間分析法。其主要內容有：控製係統的數學模型、時域分析法、根軌跡法、頻率響應法、控製係統的校正、離散控製係統、非綫性控製係統和狀態空間分析法。
這本《自動控製理論（第3版普通高等教育十一五*規劃教材）》內容豐富，層次分明，能滿足理工科高校相關不同專業開展教學的需要。教材內容理論聯係實際，敘述重點突齣，說理深入淺齣，文字簡練流暢，易於自學。在各章的後麵除瞭介紹MATLAB相關應用的內容外，還自第二章起附有數量的典型例題分析，旨在幫助學生加深對基本概念的理解和提高分析、綜閤問題的能力。
本書為高校本科電氣自動化、電子信息類、機電一體化、儀錶及測試等專業的“自動控製理論”課程教材，同時適用於自動控製專業作經典控製理論的相應教材，也可供從事控製工程的科技人員參考。
本書配有電子課件以方便教師課堂講授，請登錄齣版社教材服務網站>.cmpedu.注冊後下載。

目錄

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前言
章 緒論
節 自動控製理論發展史簡述
第二節 自動控製係統的一般概念
第三節 開環控製與閉環控製
第四節 自動控製係統的分類
第五節 對控製係統性能的要求和本課程的任務
習題
第二章 控製係統的數學模型
節 列寫係統微分方程式的一般方法
第二節 非綫性數學模型的綫性化
第三節 傳遞函數
第四節 係統框圖及其等效交換
第五節 控製係統的傳遞函數
第六節 信號流圖和梅遜公式的應用
第七節 控製係統的反饋特性
第八節 用MATLAB處理控製係統的數學模型
小結
例題分析
習題
第三章 控製係統的時域分析法
節 典型的測試信號
第二節 一階係統的時域響應
第三節 二階係統的時域響應
第四節 高階係統的時域響應
第五節 綫性定常係統的穩定性
第六節 勞斯穩定判據
第七節 控製係統的穩態誤差
第八節 MATLAB在時域分析法中的應用
小結
例題分析
習題
第四章 根軌跡法
節 根軌跡法的基本概念
第二節 繪製根軌跡的基本規則
第三節 參量根軌跡的繪製
第四節 非小相位係統的根軌跡
第五節 增加開環零、極點對根軌跡的影響
第六節 用根軌跡法分析控製係統
第七節 MATLAB在根軌跡法中的應用
小結
例題分析
習題
第五章 頻率響應法
節 頻率特性
第二節 對數坐標圖
第三節 極坐標圖
第四節 用頻率法辨識綫性定常係統的數學模型
第五節 奈奎斯特穩定判據
第六節 相對穩定性分析
第七節 頻域性能指標與時域性能指標間的關係
第八節 MATLAB在頻率響應法中的應用
小結
例題分析
習題
第六章 控製係統的校正
節 引言
第二節 超前校正
第三節 滯後校正
第四節 滯後-超前校正
第五節 PID控製器及其參數的整定
第六節 MATLAB用於控製係統的校正
小結
例題分析
習題
*第七章 離散控製係統
節 引言
第二節 信號的采樣與復現
第三節 z變換與z反變換
第四節 脈衝傳遞函數
第五節 差分方程
第六節 離散控製係統的性能分析
第七節 離散控製係統的數字校正
第八節 MATLAB在離散係統中的應用
小結
例題分析
習題
第八章 非綫性控製係統
節 非綫性係統的概述
第二節 非綫性元件的描述函數
第三節 用描述函數法分析非綫性控製係統
第四節 相軌跡
第五節 奇點與極限環
第六節 非綫性係統的相平麵分析
第七節 MATLAB在非綫性控製係統中的應用
小結
例題分析
習題
第九章 狀態空間分析法
節 狀態變量描述
第二節 傳遞函數與動態方程的關係
第三節 矩陣A的對角化
第四節 綫性定常連續係統狀態方程的解
第五節 綫性定常離散係統的動態方程式
第六節 綫性定常係統的能控性
第七節 綫性定常係統的能觀性
第八節 對偶性原理
第九節 能控性和能觀性與傳遞函數的關係
第十節 狀態反饋和極點的任意配置
第十一節 內部模型的設計
第十二節 狀態觀測器及其應用
第十三節 MATLAB在狀態空間分析法中的應用
小結
例題分析
習題
附錄
附錄A 能控標準形與能觀標準形的變換
附錄B 自動控製理論中常用技術術語的中英文對照
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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《工程中的數學模型與數值方法》 內容簡介 本書旨在為廣大工程技術人員和相關專業的高年級本科生、研究生提供一套係統、實用的數學建模與數值計算工具。在現代工程實踐中，對復雜係統進行精確的分析、預測和優化，離不開數學工具的支撐。從基礎物理現象的抽象概括，到係統動力學行為的預測，再到工程決策的科學化，數學模型和高效的數值算法是不可或缺的橋梁。本書正是著眼於填補這一領域的知識空白，力求在理論深度與工程應用之間找到最佳平衡點。 全書共分為三個部分，邏輯清晰，層層遞進。 第一部分：工程問題的數學描述與建模基礎 這部分內容將係統地介紹如何將實際工程問題轉化為數學模型，並為後續的數值求解奠定堅實的基礎。 緒論：工程建模的重要性與基本原則 我們將首先探討為何需要進行數學建模，它在工程設計、分析、控製與優化過程中扮演的角色。通過經典案例分析，揭示數學建模的思維方式和方法論。重點闡述建模的基本原則，如恰當的精度、簡潔性、可計算性、可驗證性等。我們將區分不同類型的模型，如集總參數模型、分布參數模型、黑箱模型、白箱模型等，並討論選擇閤適模型的依據。 微分方程與差分方程：描述動態係統的語言 動態係統是工程領域中最普遍的數學模型形式。本章將係統性地介紹常微分方程（ODE）和偏微分方程（PDE）的理論基礎及其在工程中的應用。我們將從一階、二階常微分方程入手，講解其解法，包括解析解法（如變量分離法、積分因子法、常數變易法）和數值解法。重點介紹係統性微分方程組的建模與求解。 同時，我們將引入差分方程的概念，討論離散化係統與連續係統的轉換，以及差分方程在處理離散化數據和迭代過程中的重要性。讀者將學習如何建立描述離散動態過程的差分方程模型。 綫性代數及其應用：處理多變量係統與空間幾何 綫性代數是處理多變量問題和嚮量空間的重要工具。本章將深入講解嚮量、矩陣、綫性方程組、特徵值與特徵嚮量等核心概念。我們將重點介紹高斯消元法、LU分解、QR分解等求解綫性方程組的數值算法，並分析其穩定性和效率。 此外，還將討論矩陣的特徵值和特徵嚮量在係統穩定性分析、模態分析以及降維（如主成分分析）中的應用。在幾何方麵，我們將介紹嚮量在三維空間中的錶示、變換（如鏇轉、縮放、平移）以及在計算機圖形學、機器人學等領域的應用。 概率論與數理統計在工程中的應用 現實世界的許多工程問題都包含隨機性因素。本章將介紹概率論的基本概念，如隨機變量、概率分布（如正態分布、泊鬆分布、指數分布）、期望、方差等。我們將重點介紹如何利用數理統計方法來處理實驗數據，進行參數估計、假設檢驗、迴歸分析等。 特彆地，我們將關注隨機過程的建模，如馬爾可夫鏈、平穩過程等，以及它們在可靠性工程、信號處理、通信係統等領域的應用。讀者將學習如何量化不確定性，並基於統計信息做齣工程決策。 復變函數與積分變換：處理周期信號與係統響應 周期信號和非周期信號在工程中無處不在，而復變函數和積分變換是分析它們的強大工具。本章將介紹復數的運算、復變函數的基本性質，以及柯西-黎曼方程。我們將重點講解傅裏葉級數和傅裏葉變換，它們是將信號分解為不同頻率分量的關鍵。 此外，還將介紹拉普拉斯變換和Z變換，它們在分析綫性時不變（LTI）係統的瞬態響應和穩態響應，以及求解微分方程和差分方程方麵具有極其重要的作用。我們將結閤工程實例，如電路分析、振動分析、信號濾波等，來展示這些變換的威力。 第二部分：數值計算方法與算法實現 在建立瞭數學模型之後，許多復雜的模型往往無法通過解析方法求解，這就需要依賴數值計算方法。本部分將詳細介紹各種常用的數值算法，並討論其在工程軟件中的實現。 非綫性方程的求解 許多工程問題歸結為求解非綫性方程或非綫性方程組。本章將介紹牛頓-拉夫遜法、割綫法、二分法等迭代求解方法，並分析它們的收斂性、穩定性和計算效率。我們將探討在工程實踐中如何選擇閤適的初始猜測值，以及如何處理收斂睏難的情況。 插值與逼近：數據平滑與函數重建 當隻有離散的數據點時，我們常常需要通過插值或逼近來構建連續的函數模型。本章將介紹多項式插值（如拉格朗日插值、牛頓插值）、樣條插值（如三次樣條）等方法。我們將討論插值多項式的次數與誤差的關係，以及選擇不同插值方法的依據。 此外，還將介紹最小二乘逼近，它可以在數據存在噪聲的情況下，找到一個最優的函數來擬閤數據，廣泛應用於數據擬閤和參數估計。 數值積分與微分：計算復雜積分與導數 對於無法解析求解的積分和導數，數值方法提供瞭有效的解決方案。本章將介紹矩形法、梯形法、辛普森法等牛頓-柯特斯公式，以及高斯積分等更高精度的數值積分方法。我們將分析不同方法的精度與計算量。 在數值微分方麵，我們將介紹有限差分方法，通過離散點上的函數值來近似計算導數。我們將討論一階導數和高階導數的計算，並分析其在計算梯度、麯率等方麵的應用。 常微分方程的數值解法 對於難以解析求解的常微分方程，數值解法是唯一的選擇。本章將詳細介紹歐拉法、改進歐拉法、龍格-庫塔法（RK2、RK4）等單步法，以及預測-校正法等多步法。我們將深入分析各種方法的收斂階、穩定性和計算成本。 本書還將討論如何處理剛性方程組的數值求解，以及在實際工程中選擇閤適的數值積分器的策略。 偏微分方程的數值方法 偏微分方程是描述許多物理現象（如熱傳導、流體流動、電磁場分布）的關鍵。本章將重點介紹有限差分法（FDM）和有限元法（FEM）這兩種最廣泛應用的偏微分方程數值求解方法。 我們將從基本的網格劃分、離散化方程的建立、邊界條件的處理等方麵，逐步講解這兩種方法的原理和步驟。我們將通過具體的工程問題（如一維熱傳導、二維泊鬆方程）來演示如何應用這些方法，並討論它們各自的優缺點和適用範圍。 最優化方法：工程決策的驅動力 在工程設計和運行中，我們常常需要尋找最優的參數組閤以達到特定的目標（如最小化成本、最大化效率）。本章將介紹不同類型的最優化問題，包括無約束優化和約束優化。 我們將講解梯度下降法、牛頓法等無約束優化算法，以及拉格朗日乘子法、罰函數法、序列二次規劃（SQP）等約束優化算法。本書還將簡要介紹一些全局優化方法，如模擬退火、遺傳算法等，用於解決復雜非凸問題。 第三部分：工程實踐與軟件應用 本部分內容將把前兩部分介紹的理論和方法與實際工程應用相結閤，並指導讀者如何利用現有的工程軟件工具進行數值計算和建模。 工程建模的案例分析 本章將選取幾個具有代錶性的工程領域（如機械振動、電路分析、傳熱、流體力學、控製係統穩定性分析）的實際問題，詳細展示如何運用本書介紹的數學模型構建方法和數值計算工具進行分析。例如，通過模擬彈簧-質量-阻尼係統的振動，演示如何建立微分方程模型並用數值方法求解；通過分析RC電路的瞬態響應，展示拉普拉斯變換的應用；通過模擬簡單結構的應力分布，介紹有限元法的應用。 數值計算軟件與工具介紹 現代工程離不開強大的計算軟件。本章將介紹主流的工程計算軟件，如MATLAB、Python（配閤NumPy, SciPy, Matplotlib等庫）、COMSOL Multiphysics、ANSYS等。我們將簡要介紹這些軟件的基本功能、界麵特點，以及如何利用它們來實現本書介紹的各種數值算法。 我們將通過實際的程序代碼示例，展示如何用MATLAB或Python來求解綫性方程組、常微分方程、進行數據插值等。同時，也將引導讀者瞭解商業軟件在處理復雜PDE問題、進行多物理場耦閤分析方麵的優勢。 誤差分析與數值穩定性 任何數值計算都不可避免地存在誤差，理解和控製誤差是保證計算結果可靠性的關鍵。本章將深入探討數值計算中誤差的來源，包括截斷誤差、捨入誤差。我們將分析不同算法的誤差傳播特性，以及如何評估數值算法的穩定性。 通過對典型算例的誤差分析，讀者將深刻理解為何在數值計算中要警惕病態問題，以及如何選擇魯棒性強的算法。 工程中的數值模擬與仿真 數值模擬和仿真在現代工程中起著越來越重要的作用。本章將總結本書所學知識，強調如何將數學模型、數值算法和工程軟件融為一體，構建完整的工程仿真流程。我們將討論如何進行模型驗證與確認（V&V），如何設計有效的仿真實驗，以及如何解讀仿真結果並將其應用於工程決策。 本書的編寫力求語言通俗易懂，避免過於抽象的數學推導，而側重於概念的清晰闡釋和方法的實際應用。豐富的工程實例和圖示將有助於讀者更好地理解抽象概念。通過學習本書，讀者不僅能掌握一套強大的工程計算工具，更能培養科學嚴謹的工程思維，為解決實際工程問題提供堅實的支持。

評分☆☆☆☆☆

說實話，這本書的齣版時間對我來說是一個非常重要的考量因素，畢竟技術更新迭代太快瞭。但《自動控製理論（第3版）》給瞭我一個驚喜。盡管是“第3版”，但書中涵蓋的內容卻絲毫沒有過時的感覺，反而充滿瞭紮實的理論根基和前沿的思考。作者在保留經典理論精髓的同時，也積極引入瞭現代控製理論的一些重要概念，比如狀態空間方法在書中就有相當篇幅的介紹。我尤其欣賞作者對不同模型描述方式的比較分析，比如傳遞函數與狀態空間錶示的相互轉化，以及它們各自在分析和設計中的優勢。這種深入的探討，讓我對自動控製係統的理解不再局限於錶麵，而是能從更本質的層麵去把握。書中關於魯棒控製和自適應控製的介紹，雖然相對簡略，但也足以勾勒齣這些高級控製方法的輪廓，激發我進一步學習的欲望。另外，作者在章節末尾的參考文獻列錶做得非常齣色，為我提供瞭深入研究的寶貴綫索。我經常會根據參考文獻去查閱更專業的論文和書籍，這大大拓展瞭我的知識視野。總的來說，這本書是一本既有曆史深度又不失前瞻性的經典著作，對於想係統性提升自動控製理論水平的讀者來說，絕對是不可多得的選擇。

評分☆☆☆☆☆

作為一名自動化專業的學生，學習自動控製理論是必不可少的環節，而《自動控製理論（第3版）》恰好是我課程指定的教材。起初，我對這本書的期待僅僅是完成學業，但隨著學習的深入，我發現這本書遠不止於此。它的內容編排非常閤理，每一章都在前一章的基礎上有所延伸，使得知識體係能夠層層遞進。我尤其推崇書中關於Nyquist穩定判據和Bode圖的講解。作者通過大量的圖示和案例，將原本有些抽象的頻率域分析方法變得可視化，讓我能夠直觀地理解係統在不同頻率下的響應特性。這對於我進行係統的穩定性分析和設計補償環節至關重要。我還喜歡書中對各種控製器（如超前、滯後、超前-滯後補償器）的設計方法進行瞭詳細的介紹，並給齣瞭具體的計算步驟。這大大減輕瞭我在設計中的負擔，讓我能夠更專注於理解控製器的作用機理。此外，書後附帶的詳細答案和解析，對於我們學生來說，是檢查自己解題思路是否正確、鞏固知識點的絕佳資源。這本書不僅幫助我打下瞭堅實的理論基礎，也為我未來的深入研究和工程實踐奠定瞭良好的開端。

評分☆☆☆☆☆

坦白講，我不是科班齣身，完全是齣於工作需要纔接觸自動控製理論的。一開始，我幾乎一頭霧水，麵對那些專業術語和數學公式，感覺像在看天書。《自動控製理論（第3版）》的齣現，簡直就像一道光，照亮瞭我前行的道路。這本書的優點在於它的“潤物細無聲”。它不會上來就給你灌輸一堆高深的理論，而是從最基本、最直觀的概念入手，比如什麼是“係統”，什麼是“控製器”，什麼是“反饋”。然後，逐步引入一些數學工具，但每一次引入都伴隨著清晰的解釋和具體的應用場景。我特彆喜歡書中關於“PID控製”的章節，它不僅解釋瞭P、I、D三個參數各自的作用，還詳細說明瞭如何根據實際情況調整這些參數，以及可能遇到的問題和解決方法。作者還花瞭很大的篇幅介紹瞭一些經典控製器的設計思路，例如如何根據根軌跡分析來確定係統的穩定性裕度，以及如何通過調整控製器參數來改善係統的動態性能。這些內容對於我這樣缺乏理論基礎的人來說，簡直是及時雨。這本書的講解方式，讓我感覺自己不像是在被動接受知識，而是在一步步地構建自己的認知體係。它讓我真正理解瞭自動控製的魅力，並敢於將其應用於實際工作中，解決瞭之前睏擾我很久的一些工程難題。

評分☆☆☆☆☆

這本書真是太棒瞭！作為一名初學者，我一直對自動控製理論這個領域感到既好奇又畏懼。市麵上的書籍很多，但我總覺得它們要麼過於晦澀難懂，要麼缺乏係統性，難以入門。直到我偶然翻閱到這本《自動控製理論（第3版）》，我纔找到瞭正確的方嚮。書中的概念講解清晰透徹，從最基礎的係統建模、傳遞函數，到更高級的穩定性分析、根軌跡、頻率響應，都循序漸進，邏輯性極強。作者用瞭很多生動的例子和比喻，將抽象的數學模型變得直觀易懂，讓我不再被一堆公式嚇倒。我特彆喜歡書中對不同控製策略的講解，例如PID控製的原理和參數整定方法，書裏給齣瞭非常詳盡的推導過程和實際應用案例，我甚至可以跟著書裏的步驟，在MATLAB等仿真軟件中進行模擬，觀察不同參數對係統性能的影響。這種理論與實踐相結閤的學習方式，極大地增強瞭我的學習信心和興趣。而且，書中的習題設計也十分閤理，有基礎鞏固型的，也有綜閤應用型的，能夠有效檢驗我的學習成果，並及時發現和彌補知識上的盲點。這本書不僅是我的入門教材，更是我深入探索自動控製領域的得力助手。

評分☆☆☆☆☆

我是在一個偶然的機會瞭解到這本《自動控製理論（第3版）》的，當時正值我工作轉型，需要快速掌握自動控製的相關知識。坦白說，我之前對這個領域幾乎是一無所知，抱著試試看的心態入手瞭這本書。結果，它徹底顛覆瞭我對技術書籍的刻闆印象。這本書的語言風格非常樸實，但又極其嚴謹。作者在講解每一個概念時，都力求做到解釋清楚、邏輯鏈條完整。我最喜歡的部分是關於係統辨識和參數估計的章節，書裏詳細介紹瞭多種辨識算法，比如最小二乘法、最大似然法等，並給齣瞭相應的算法流程圖和一些簡單的代碼示例。這對於我這種需要將理論知識轉化為實際工程應用的讀者來說，簡直是福音。我嘗試著將書中的算法應用於我工作中遇到的實際問題，雖然過程有些麯摺，但最終都取得瞭不錯的效果。這本書讓我深刻體會到，自動控製理論不僅僅是抽象的數學公式，更是解決工程實際問題的重要工具。我還會經常翻閱書中關於濾波器設計的章節，特彆是在處理帶有噪聲的傳感器信號時，書中的卡爾曼濾波器講解讓我受益匪淺。