自動控製原理知識要點及典型習題詳解(李書臣) 9787122120380 化學工業齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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李書臣 著

圖書標籤:

• 自動控製原理
• 控製理論
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齣版社： 化學工業齣版社

ISBN：9787122120380

商品編碼：29664032783

包裝：平裝

齣版時間：2011-10-01

基本信息

書名：自動控製原理知識要點及典型習題詳解(李書臣)

定價：28.00元

作者：李書臣

齣版社：化學工業齣版社

齣版日期：2011-10-01

ISBN：9787122120380

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.359kg

編輯推薦

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李書臣主編的本書共9章。第1章介紹瞭自動控製係統常用的術語和概念，並給齣瞭從控製係統到方框圖轉換的多個實例分析。第2章介紹瞭數學模型的概念，並重點對傳遞函數分析和方框圖、梅遜公式的數學模型簡化方法進行瞭詳細討論。第3章介紹瞭綫性係統的時域分析方法，並重點對係統的穩定性、快速性、準確性分析方法做瞭討論。第4章介紹瞭係統的根軌跡方法，對根軌跡作圖及分析係統性能做瞭討論。第5章介紹瞭頻率響應法，重點講解瞭頻率特性作圖、分析方法，並且給齣瞭截止頻率、相位裕量的計算方法。第6章介紹瞭綫性係統的校正方法，涉及串聯頻率法校正，給齣瞭校正網絡設計方法和穩定裕量驗算方法。第7章介紹瞭有關采樣控製係統的計算問題。第8章介紹瞭非綫性係統的描述函數和相平麵分析法。第9章介紹瞭綫性係統的可控性、可觀測性、穩定性、實現、極點配置等內容。　　本書選材力求內容全麵、分析透徹,例題具有一定的代錶性，並且給齣多種解法，幫助讀者分析*簡單的解題步驟。特彆推薦：本書配套教材為 《自動控製原理(王永驥)(二版)》

內容提要

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　　本書包括現在通行的“自動控製原理”課程的基本內容，本書分9章，每一章都列齣該章整體的知識結構圖，並列齣重點和難點以及基本要求，然後進行典型例題講解，講明知識考查點，後是測試題，題型有填空題、單選題、簡答題、綜閤計算題等，學生可以自本書主要供自動化及相關專業的本科生正常上課時同步學習和期末考試復習使用，也可以作為研究生入學考試復習用書。

目錄

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1 自動控製的一般概念
1.1 知識要點
1.1.1 知識結構圖
1.1.2 知識重點
1.1.3 知識難點
1.1.4 基本要求
1.2 典型習題詳解
1.3 測試題及答案

2 自動控製係統的數學模型
2.1 知識要點
2.1.1 知識結構圖
2.1.2 知識重點
2.1.3 知識難點
2.1.4 基本要求
2.2 典型習題詳解
2.3 測試題及答案

3 控製係統的時域分析法
3.1 知識要點
3.1.1 知識結構圖
3.1.2 知識重點
3.1.3 知識難點
3.1.4 基本要求
3.2 典型習題詳解
3.3 測試題及答案

4 根軌跡法
4.1 知識要點
4.1.1 知識結構圖
4.1.2 知識重點
4.1.3 知識難點
4.1.4 基本要求
4.2 典型習題詳解
4.3 測試題及答案

5 頻率響應法
5.1 知識要點
5.1.1 知識結構圖
5.1.2 知識重點
5.1.3 知識難點
5.1.4 基本要求
5.2 典型習題詳解
5.3 測試題及答案

6 綫性係統的校正方法
6.1 知識要點
6.1.1 知識結構圖
6.1.2 知識重點
6.1.3 知識難點
6.1.4 基本要求
6.2 典型習題詳解
6.3 測試題及答案

7 采樣係統理論
7.1 知識要點
7.1.1 知識結構圖
7.1.2 知識重點
7.1.3 知識難點
7.1.4 基本要求
7.2 典型習題詳解
7.3 測試題及答案

8 非綫性係統分析法
8.1 知識要點
8.1.1 知識結構圖
8.1.2 知識重點
8.1.3 知識難點
8.1.4 基本要求
8.2 典型習題詳解
8.3 測試題及答案

9 狀態空間分析法
9.1 知識要點
9.1.1 知識結構圖
9.1.2 知識重點
9.1.3 知識難點
9.1.4 基本要求
9.2 典型習題詳解
9.3 測試題及答案
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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《現代控製理論及其應用》 內容簡介 本書旨在全麵深入地闡述現代控製理論的基本原理、分析方法和設計技術，並結閤工程實踐，介紹其在不同領域的典型應用。本書強調理論的嚴謹性與應用的實踐性相結閤，力求使讀者在掌握紮實的理論基礎上，能夠有效地將控製理論知識應用於解決實際工程問題。 第一部分：現代控製理論基礎 本部分將係統地介紹現代控製理論的基石，為後續章節的學習奠定堅實的基礎。 第一章：狀態空間描述 係統建模： 詳細介紹如何將實際物理係統（如機械係統、電氣係統、熱力係統等）錶示為一組一階微分方程或差分方程，即狀態方程。重點講解狀態變量的選擇原則、物理意義以及如何從係統的數學模型（傳遞函數、框圖等）導齣狀態空間方程。 綫性定常係統： 深入探討綫性定常（LTI）係統的狀態空間描述，包括狀態嚮量、輸入嚮量、輸齣嚮量以及係統矩陣（A、B、C、D）的數學定義、性質及其物理含義。 非綫性係統與時變係統： 簡要介紹非綫性係統和時變係統的狀態空間描述，並說明其與綫性定常係統的區彆和聯係，為後續更復雜係統的分析和設計鋪平道路。 解耦與等價變換： 講解如何通過狀態變換（如相似變換）來改變係統的狀態錶示，但保持係統的外部動態不變。重點介紹特徵值、特徵嚮量與係統動態的關係，以及如何通過相似變換實現係統的解耦或簡化。 可控性與可觀測性： 這是現代控製理論中最重要的概念之一。本章將詳細定義和分析係統的可控性（能否通過控製輸入將係統狀態從任意初始狀態驅動到任意目標狀態）和可觀測性（能否通過測量輸齣估計係統的內部狀態）。通過引入可控性矩陣和可觀測性矩陣，講解判斷係統可控性和可觀測性的充要條件，並討論其對係統分析和控製器設計的重要性。 第二章：綫性係統的時域分析 零輸入響應與零狀態響應： 講解係統輸齣對初始狀態的響應（零輸入響應）和對輸入信號的響應（零狀態響應），以及如何通過狀態轉移矩陣求解這些響應。 狀態轉移矩陣： 詳細推導狀態轉移矩陣的計算方法，包括拉普拉斯變換法、級數展開法和通過特徵值分解法，並分析其性質，如滿足微分方程、滿足矩陣指數的性質等。 穩定性分析（李雅普諾夫穩定性）： 引入李雅普諾夫穩定性理論，這是分析非綫性係統穩定性的強大工具。詳細講解李雅普諾夫第一穩定性方法（基於綫性化係統）和李雅普諾夫第二穩定性方法（構造李雅普諾夫函數）。深入闡述穩定性、漸近穩定性、指數穩定等概念，以及如何通過李雅普諾夫函數判斷係統的穩定性。 穩定性判據： 介紹基於特徵值（或係統矩陣A的特徵值）的穩定性判據，即係統穩定的充要條件是所有特徵值均具有負實部。講解如何通過計算係統矩陣A的特徵值來快速判斷綫性定常係統的穩定性。 第三章：綫性係統的頻域分析 頻率響應： 講解當輸入為正弦信號時，係統的輸齣也是同頻率的正弦信號，但幅值和相位會發生變化。定義係統的頻率響應函數，並分析其與傳遞函數的關係。 奈奎斯特穩定性判據： 詳細介紹奈奎斯特穩定性判據，通過繪製係統的開環頻率響應麯綫（奈奎斯特圖），來判斷閉環係統的穩定性。講解圍繞-1點轉動的圈數與閉環係統極點分布的關係。 波特圖分析： 介紹波特圖（幅頻特性麯綫和相頻特性麯綫）的繪製和解讀方法，以及如何從波特圖中獲取係統的幅值裕度和相裕度，進而評估係統的穩定性與動態性能。 增益裕度和相裕度： 詳細解釋增益裕度和相裕度的物理意義，它們是衡量係統穩定性安全性的重要指標。講解如何從波特圖和奈奎斯特圖上讀齣這些裕度，以及它們與係統魯棒性的關係。 第四章：狀態反饋控製 狀態反饋控製器的設計： 講解如何利用係統的所有狀態變量作為反饋信號來設計控製器，以改善係統的性能。重點介紹極點配置（Pole Placement）的設計方法，即通過選擇閤適的狀態反饋增益矩陣K，使得閉環係統的特徵值（閉環係統的極點）位於期望的位置，從而實現期望的係統動態響應。 可控性與極點配置： 深入分析係統可控性與極點配置的關係。強調隻有可控係統纔能任意配置其閉環係統的極點。介紹多種實現極點配置的方法，如反饋增益矩陣的公式法、齊次方程法等。 狀態觀測器設計： 針對實際係統中並非所有狀態變量都能直接測量的情況，引入狀態觀測器的概念。講解如何設計一個狀態觀測器，利用係統的輸入和輸齣信號來估計係統的內部狀態。介紹 Luenberger 觀測器的設計原理和方法，並討論觀測器的動態性能。 狀態反饋與觀測器結閤（分離原理）： 闡述分離原理，即對於綫性定常係統，控製器（狀態反饋增益）的設計與觀測器（狀態估計）的設計可以相互獨立進行，其閉環係統的動態性能取決於控製器和觀測器各自的極點配置。 第二部分：現代控製理論進階與應用 本部分將在基礎理論之上，進一步探討更高級的控製理論及其在工程實踐中的應用。 第五章：最優控製 最優控製問題定義： 引入最優控製的概念，即在滿足係統約束條件下，尋找一個控製輸入，使得某個性能指標（性能指標函數）達到最優（最小或最大）。 性能指標函數： 介紹常用的性能指標函數，如二次型性能指標（LQR - Linear Quadratic Regulator）、時間最優控製、終端控製等。 動態規劃與哈密頓-雅可比-布拉剋曼方程（HJB方程）： 詳細介紹動態規劃原理，並推導齣HJB方程，這是求解最優控製問題的核心方程。 綫性二次型調節器（LQR）： 重點講解LQR問題，其性能指標函數為狀態和控製輸入的二次型。推導LQR的解析解，即得到最優狀態反饋增益矩陣K。分析LQR的特性，如魯棒性等。 模型預測控製（MPC）簡介： 簡要介紹MPC的基本思想，即在每個時刻，利用當前係統的狀態，預測未來一段時間的係統行為，並優化該預測時段內的控製序列，隻將第一個控製量施加於係統，並在下一個時刻重復該過程。 第六章：滑模控製 滑模控製基本原理： 介紹滑模控製（Sliding Mode Control - SMC）的基本思想，即設計一個控製器，迫使係統的狀態軌跡沿著預先設計的“滑模麵”運動，一旦進入滑模麵，係統就錶現齣期望的魯棒動態特性。 滑模麵的設計： 講解如何根據係統的性能要求設計閤適的滑模麵。 等效控製與切換控製： 介紹滑模控製器的構成，包括等效控製部分和切換控製部分。重點分析切換控製的抖振現象及其抑製方法。 滑模控製的魯棒性： 闡述滑模控製對參數變化和外部擾動的強魯棒性，以及其在非綫性、不確定係統控製中的優勢。 第七章：自適應控製 自適應控製問題： 探討當係統模型參數未知或隨時間變化時，如何設計能夠自動調整控製參數以適應係統變化的控製器。 自適應控製器的類型： 介紹常見的自適應控製方法，如增益調度、模型參考自適應控製（MRAC）、自校準器（Self-Tuning Regulator - STR）等。 模型參考自適應控製（MRAC）： 詳細介紹MRAC的原理，即設定一個參考模型來定義期望的係統動態，然後設計一個自適應控製器，使其輸齣與參考模型輸齣盡可能一緻。 自校準器： 介紹STR的原理，它包含一個參數估計器和一個控製器設計器，通過在綫估計係統參數來調整控製器參數。 第八章：智能控製 模糊控製： 介紹模糊邏輯控製器的設計原理，包括模糊化、模糊推理和解模糊過程。闡述模糊控製在處理非精確、非綫性係統中的優勢。 神經網絡控製： 介紹如何利用神經網絡的強大學習能力來逼近復雜的非綫性係統模型或直接構建控製器。講解前饋神經網絡、循環神經網絡等在控製中的應用。 遺傳算法與粒子群優化在控製中的應用： 簡要介紹遺傳算法和粒子群優化等智能優化算法在控製器參數整定、係統辨識等方麵的應用。 第九章：控製係統應用實例 本章將通過具體的工程實例，展示現代控製理論在不同領域的應用。 機器人控製： 介紹關節空間控製、任務空間控製、力/位置混閤控製等在機器人中的應用。 航空航天飛行器控製： 講解自動駕駛儀、姿態控製、軌道控製等在飛機、導彈、航天器中的應用。 過程控製： 介紹在化工、電力、冶金等行業的溫度、壓力、流量、液位等參數的自動控製。 汽車控製： 討論發動機控製、製動防抱死係統（ABS）、電子穩定程序（ESP）等汽車電子控製係統的原理。 其他應用： 簡要提及生物醫學工程、經濟係統等領域的控製應用。 附錄 矩陣理論基礎： 簡要迴顧矩陣運算、特徵值、特徵嚮量、對角化等基礎數學概念。 復變函數基礎： 簡要迴顧復數、復變函數、拉普拉斯變換等基礎數學概念。 本書特點 理論係統性強： 覆蓋現代控製理論的核心內容，從基礎到進階，邏輯清晰，循序漸進。 概念深入淺齣： 深入剖析關鍵概念的數學內涵和物理意義，力求使讀者真正理解。 方法全麵實用： 介紹多種分析和設計方法，並強調其適用條件和優缺點。 應用導嚮明顯： 通過豐富的應用實例，展現理論知識的實際價值，激發讀者的工程應用興趣。 數學工具支撐： 適度引入必要的數學工具，幫助讀者理解復雜的理論推導。 本書適閤高等院校自動化、電氣工程、機械工程、航空航天工程等專業高年級本科生、研究生作為教材或參考書。同時，也適閤從事相關工程技術工作的科研人員和工程師閱讀參考，以提升其在控製係統設計與分析方麵的理論水平和實踐能力。

評分☆☆☆☆☆

從語言風格上來說，這本書的文字功底非常紮實，學術性和可讀性達到瞭一個絕佳的平衡點。作者在闡述那些高度抽象的數學模型和控製理論時，能用相對直白且精準的語言進行描述，避免瞭過多的晦澀術語堆砌。對於初學者來說，這一點至關重要，它降低瞭入門的心理門檻。而對於有一定基礎的人來說，那種嚴謹的邏輯推導和細節之處的精確把握，又保證瞭其作為一本專業參考書的權威性，絲毫沒有因為追求易懂而犧牲專業深度。

評分☆☆☆☆☆

雖然我還沒來得及深入鑽研每一個章節的習題，但光是瀏覽目錄和前言，就能感受到作者在內容組織上的用心良苦。它不像某些教科書那樣隻是平鋪直敘地羅列知識點，而是明顯帶有強烈的“解題導嚮”和“知識串聯”的意圖。很多概念的引入都不是孤立的，而是緊密結閤瞭實際工程中的應用場景，這對於我這種更偏嚮應用實踐的學習者來說，簡直是福音。它似乎在暗示，學這些理論不是為瞭應付考試，而是真真切切要拿來解決問題的，這種理念的傳達，極大地激發瞭我學習的內在動力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀和印刷質量真的沒的說，紙張摸起來挺厚實的，油墨字跡清晰，長時間閱讀眼睛也不會覺得特彆纍。作為一本技術類的書籍，這樣的物理感受是非常重要的，畢竟我們要反復翻閱，做筆記，時不時還要在上麵塗畫標記。我拿到手的時候特意檢查瞭一下封麵和內頁的裝訂情況，非常牢固，感覺能經受住多次的摺騰。而且，版式的設計也挺人性化的，段落之間的留白恰到好處，使得閱讀起來不至於太過擁擠，有助於理解那些相對復雜的公式和理論推導。

評分☆☆☆☆☆

這本書的定價相對同類書籍來說，如果考慮到其內容的廣度和習題解析的深度，絕對是物超所值。在信息爆炸的時代，一本能夠係統梳理復雜知識脈絡，並且提供高質量解題範例的書籍，其價值是難以估量的。它不僅僅是一本教材，更像是一份長期有效的學習夥伴和工程參考手冊。我甚至已經開始計劃，在未來的項目工作遇到模型辨識或係統穩定性分析的難題時，會首先翻閱這本書，我相信它能提供的思路和方法論支撐，將遠超我的預期。

評分☆☆☆☆☆

我特彆欣賞這本書在“典型習題詳解”這個部分的處理方式。很多習題解析往往隻是給齣一個最終答案和幾個關鍵步驟，讓人摸不著頭腦。但這本書的解析，仿佛有一位經驗豐富的老教授在身邊耐心指導。它不僅展示瞭如何從第一步推導齣最後一步，更重要的是，它會解釋“為什麼”要選擇這種方法，以及在遇到其他變體問題時，思路應該如何調整。這種深度解析，遠超齣瞭普通習題集的水準，它真正做到瞭“授人以漁”，讓我明白瞭在麵對陌生問題時，應該如何調動已有的知識模塊進行構建和求解。