自动控制原理知识要点及典型习题详解(李书臣) 9787122120380 化学工业出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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李书臣 著

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• 自动控制原理
• 控制理论
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• 化学工业出版社
• 9787122120380
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出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122120380

商品编码：29677403907

包装：平装

出版时间：2011-10-01

基本信息

书名：自动控制原理知识要点及典型习题详解(李书臣)

定价：28.00元

作者：李书臣

出版社：化学工业出版社

出版日期：2011-10-01

ISBN：9787122120380

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.359kg

编辑推荐

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李书臣主编的本书共9章。第1章介绍了自动控制系统常用的术语和概念，并给出了从控制系统到方框图转换的多个实例分析。第2章介绍了数学模型的概念，并重点对传递函数分析和方框图、梅逊公式的数学模型简化方法进行了详细讨论。第3章介绍了线性系统的时域分析方法，并重点对系统的稳定性、快速性、准确性分析方法做了讨论。第4章介绍了系统的根轨迹方法，对根轨迹作图及分析系统性能做了讨论。第5章介绍了频率响应法，重点讲解了频率特性作图、分析方法，并且给出了截止频率、相位裕量的计算方法。第6章介绍了线性系统的校正方法，涉及串联频率法校正，给出了校正网络设计方法和稳定裕量验算方法。第7章介绍了有关采样控制系统的计算问题。第8章介绍了非线性系统的描述函数和相平面分析法。第9章介绍了线性系统的可控性、可观测性、稳定性、实现、极点配置等内容。　　本书选材力求内容全面、分析透彻,例题具有一定的代表性，并且给出多种解法，帮助读者分析*简单的解题步骤。特别推荐：本书配套教材为 《自动控制原理(王永骥)(二版)》

内容提要

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　　本书包括现在通行的“自动控制原理”课程的基本内容，本书分9章，每一章都列出该章整体的知识结构图，并列出重点和难点以及基本要求，然后进行典型例题讲解，讲明知识考查点，后是测试题，题型有填空题、单选题、简答题、综合计算题等，学生可以自本书主要供自动化及相关专业的本科生正常上课时同步学习和期末考试复习使用，也可以作为研究生入学考试复习用书。

目录

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1 自动控制的一般概念
1.1 知识要点
1.1.1 知识结构图
1.1.2 知识重点
1.1.3 知识难点
1.1.4 基本要求
1.2 典型习题详解
1.3 测试题及答案

2 自动控制系统的数学模型
2.1 知识要点
2.1.1 知识结构图
2.1.2 知识重点
2.1.3 知识难点
2.1.4 基本要求
2.2 典型习题详解
2.3 测试题及答案

3 控制系统的时域分析法
3.1 知识要点
3.1.1 知识结构图
3.1.2 知识重点
3.1.3 知识难点
3.1.4 基本要求
3.2 典型习题详解
3.3 测试题及答案

4 根轨迹法
4.1 知识要点
4.1.1 知识结构图
4.1.2 知识重点
4.1.3 知识难点
4.1.4 基本要求
4.2 典型习题详解
4.3 测试题及答案

5 频率响应法
5.1 知识要点
5.1.1 知识结构图
5.1.2 知识重点
5.1.3 知识难点
5.1.4 基本要求
5.2 典型习题详解
5.3 测试题及答案

6 线性系统的校正方法
6.1 知识要点
6.1.1 知识结构图
6.1.2 知识重点
6.1.3 知识难点
6.1.4 基本要求
6.2 典型习题详解
6.3 测试题及答案

7 采样系统理论
7.1 知识要点
7.1.1 知识结构图
7.1.2 知识重点
7.1.3 知识难点
7.1.4 基本要求
7.2 典型习题详解
7.3 测试题及答案

8 非线性系统分析法
8.1 知识要点
8.1.1 知识结构图
8.1.2 知识重点
8.1.3 知识难点
8.1.4 基本要求
8.2 典型习题详解
8.3 测试题及答案

9 状态空间分析法
9.1 知识要点
9.1.1 知识结构图
9.1.2 知识重点
9.1.3 知识难点
9.1.4 基本要求
9.2 典型习题详解
9.3 测试题及答案
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《工程控制系统设计与分析》 内容概要 本书旨在为工程技术人员和相关专业学生提供一套系统、深入的工程控制系统设计与分析方法论。全书围绕现代控制理论的核心概念展开，结合大量工程实践案例，旨在培养读者解决复杂工程控制问题的能力。内容涵盖从基础理论的梳理，到先进控制策略的介绍，再到实际系统设计与调试的全过程。 第一部分：基础理论与模型建立 本部分将系统地回顾并深入阐述工程控制系统的基础理论。首先，我们将从系统的动态特性出发，介绍描述系统行为的数学模型。这包括但不限于： 微分方程描述： 讲解如何利用物理定律（如牛顿第二定律、基尔霍夫定律等）建立系统的微分方程模型，并深入探讨不同类型系统的建模方法，如机械系统、电气系统、热系统和流体系统等。 传递函数与系统框图： 引入拉普拉斯变换，阐述传递函数的概念及其在分析线性时不变（LTI）系统动态特性中的核心作用。我们将详细讲解如何从微分方程推导传递函数，以及如何构建和简化系统框图，以直观地表示系统各组成部分之间的相互关系。 状态空间模型： 介绍更通用的状态空间描述方法，适用于分析多输入多输出（MIMO）系统和非线性系统。我们将详细讲解状态向量、状态方程和输出方程的含义，以及状态空间模型与传递函数之间的转换关系。 系统辨识基础： 在实际工程中，精确的系统模型往往难以获得。因此，本部分还将介绍一些基本的系统辨识概念和方法，帮助读者通过实验数据来估计系统的模型参数，为后续的控制设计奠定基础。 第二部分：时域分析与稳定性判据 在建立了系统模型之后，本部分将聚焦于系统的时域行为分析，特别是稳定性这一核心概念。 瞬态响应分析： 深入分析单位阶跃响应、单位脉冲响应等典型输入下的系统瞬态行为。我们将详细讲解超调量、调节时间、峰值时间、上升时间等性能指标的定义及其与系统参数的关系，并指导读者如何根据这些指标评估系统的动态性能。 稳态误差分析： 探讨系统在稳态下对不同类型输入信号（如常数、斜坡、抛物线）的响应情况，并引入稳态误差的概念。我们将详细讲解如何利用传递函数的终值定理和系统的开环增益、积分环节等特性来预测和分析稳态误差，并提出减小稳态误差的策略。 稳定性判据： 这是控制系统分析的基石。我们将详细介绍经典稳定性判据，包括： 劳斯-霍尔维茨判据： 讲解如何利用特征方程的系数来判断系统的稳定性，并详细阐述判据的具体步骤和注意事项。 奈奎斯特判据： 介绍频域稳定性分析的重要工具，讲解奈奎斯特曲线的绘制方法及其与系统稳定性的关系，特别是在包含时滞系统分析中的应用。 根轨迹法： 详细阐述根轨迹的基本原理，讲解如何绘制根轨迹，并分析系统参数变化对系统极点位置和稳定性的影响。这将帮助读者直观地理解系统动态特性的变化规律。 第三部分：频域分析与系统性能评估 本部分将从频域的角度深入分析系统的动态特性，并介绍一系列用于系统性能评估和控制器设计的频率响应方法。 频率响应： 阐述系统对不同频率正弦信号的响应特性，包括幅值响应和相角响应。我们将介绍伯德图（Bode Plot）和尼柯尔斯图（Nichols Chart）等工具，并指导读者如何通过这些图来分析系统的频率特性，识别系统的带宽、截止频率等关键参数。 系统类型与增益裕度、相角裕度： 结合频率响应，我们将详细讲解系统类型对稳态性能的影响，并引入增益裕度和相角裕度这两个重要的稳定性指标。我们将演示如何从伯德图或尼柯尔斯图上直观地读出这些裕度，并解释它们对系统稳定性和鲁棒性的意义。 系统的可控性与可观测性： 在状态空间框架下，我们将引入可控性与可观测性的概念。阐述可控性对设计状态反馈控制器的重要性，以及可观测性对设计状态观测器（如卡尔曼滤波器）的必要性。我们将介绍判断系统可控性和可观测性的充要条件。 第四部分：经典控制器设计 本部分将介绍几种经典的控制器设计方法，这些方法在工程实践中得到了广泛应用，且易于实现和调试。 PID控制器设计： 详细讲解比例（P）、积分（I）和微分（D）控制的作用及其对系统响应的影响。我们将介绍几种常用的PID参数整定方法，如试凑法、齐格勒-尼克斯经验公式等，并讨论PID控制器的优缺点以及在实际应用中的注意事项。 超前/滞后校正： 介绍如何利用超前和滞后补偿器来改善系统的动态性能和稳定性。我们将详细分析不同补偿器对系统极零点配置和频率响应的影响，并指导读者如何根据系统要求选择和设计补偿器。 前馈控制： 引入前馈控制的概念，解释其如何利用对扰动或参考输入的预测来提前进行补偿，从而提高系统的动态性能。我们将讨论前馈控制与反馈控制的结合应用。 第五部分：现代控制理论与先进控制策略 本部分将介绍现代控制理论及其在复杂系统设计中的应用，并引入一些先进的控制策略。 状态反馈控制： 在状态空间模型的基础上，我们将深入探讨状态反馈控制的设计原理。讲解如何通过配置系统闭环极点来达到期望的动态性能，并介绍极点配置的方法，如阿克曼公式。 状态观测器设计： 针对输出无法完全测量的系统，我们将介绍状态观测器的设计。详细讲解最小阶观测器和全阶观测器的原理，并介绍如何将观测器与状态反馈结合，形成全状态反馈控制器。 最优控制基础： 引入最优控制的基本概念，包括性能指标函数和控制约束。介绍线性二次型调节器（LQR）的设计方法，以及如何通过选择权重矩阵来权衡系统的瞬态响应和控制能量。 模型预测控制（MPC）简介： 简要介绍模型预测控制（MPC）这一先进的控制策略。阐述其基本思想，即利用系统模型预测未来一段时间内的系统行为，并通过求解优化问题来确定当前的控制输入。我们将概述MPC在处理多变量、约束和非线性系统方面的优势。 第六部分：工程实例与仿真分析 本部分将通过具体的工程实例，将前述的理论知识应用于实际系统的设计与分析。 机器人控制系统设计： 以一个典型的机器人关节控制系统为例，讲解如何建立其动力学模型，进行稳定性分析，设计PID控制器或状态反馈控制器，并通过仿真验证控制效果。 飞机飞行控制系统分析： 讨论飞机作为典型的多变量、非线性系统，如何应用控制理论对其进行分析和设计。可能涉及简化模型的线性化处理，以及对典型飞行模式下的控制策略进行分析。 过程控制系统设计： 选取一个化工或电力系统中的典型过程控制对象，如温度控制、液位控制等，讲解其建模、分析和PID或先进控制器的设计过程。 仿真工具的应用： 结合MATLAB/Simulink等工程仿真软件，演示如何实现系统的建模、仿真分析和控制器设计。我们将提供具体的仿真示例，并指导读者如何利用这些工具来验证理论结果和优化设计方案。 第七部分：鲁棒控制与自适应控制概览 为了应对实际工程中模型不确定性和外部扰动的影响，本部分将对鲁棒控制和自适应控制这两个重要的研究方向进行概览。 鲁棒控制基础： 介绍模型不确定性的来源，以及鲁棒控制的目标——在模型不确定性存在的情况下，仍然保证系统的稳定性和一定的性能。简要提及H-无穷控制等鲁棒控制方法的基本思想。 自适应控制简介： 阐述自适应控制的核心思想，即控制器参数能够根据系统性能的变化而自动调整，以适应系统参数的变化或外部环境的改变。简要介绍自适应控制的应用场景。 本书特色 理论与实践紧密结合： 本书不仅深入讲解控制理论的核心概念，更注重理论在工程实践中的应用，通过大量的实例帮助读者理解理论的实际意义。 循序渐进的结构： 内容组织从基础理论到高级概念，由浅入深，便于读者逐步掌握复杂的控制技术。 强调分析与设计能力培养： 旨在培养读者独立分析控制系统性能、设计合理控制器以及评估设计方案的能力。 仿真工具的辅助应用： 鼓励读者利用现代仿真工具来加深对控制理论的理解，并验证设计结果。 通过学习本书，读者将能够系统地掌握工程控制系统的分析与设计方法，为解决实际工程问题打下坚实的基础，并为进一步学习更高级的控制理论和技术做好准备。

评分☆☆☆☆☆

哎呀，最近淘到了一本挺有意思的书，虽然跟我专业搭不上边，但我就是抱着看看的心态翻了翻。这本书的内容挺硬核的，讲的都是一些很基础但又很关键的概念，比如系统的稳定性、控制器的设计等等。看得出来作者在这些地方下了不少功夫，把复杂的问题用比较直观的方式解释出来了，对我这种非科班出身的人来说，理解起来稍微有点门槛，但只要沉下心来琢磨，还是能感受到那种逻辑推导的严谨性。书里大量的公式和图表，感觉像是给工程师量身定做的工具箱，每一步都有理有据，让人觉得这个知识体系非常完整和可靠。虽然我可能不会完全应用到我的工作里，但至少让我对“控制”这个概念有了更深层次的认识，不再是那种模糊的印象，而是有了清晰的框架感。这本书的排版设计也挺用心，字体和行距都比较舒服，读起来不会那么枯燥，这对于这种理论性很强的书籍来说，绝对是个加分项。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧质量非常让人满意，拿到手就知道是那种可以经受住长期翻阅的“传家宝”级别的教材。纸张的厚度和韧度都恰到好处，那种略带哑光的质感，让眼睛长时间看也不会觉得很累。封面设计虽然没有采用花哨的图形，但那种深沉的色调配上清晰的字体，显得非常专业和沉稳，一看就是那种干货满满的专业书籍。我习惯在书上做大量的批注和标记，这本书的纸张非常“吃笔墨”，无论是铅笔还是钢笔都不会洇开，这对我这种喜欢做“个性化”笔记的读者来说，简直太贴心了。而且，书脊的装订也很牢固，即便是频繁翻到中间部分，也没有出现松散或者断页的迹象，看得出出版社在物料选择和制作工艺上是下足了成本的。

评分☆☆☆☆☆

如果让我用一个词来概括这本书给我的整体感受，那可能是“结构化”和“系统性”。它不像某些资料那样，知识点散乱地堆在一起，而是建立了一个非常清晰的知识地图。从最基础的系统描述开始，一步步构建起时域分析、频域分析、根轨迹等各个模块，彼此之间逻辑链条清晰可见，绝不会让你在学习过程中感到迷失方向。更棒的是，作者似乎非常注重知识点之间的横向联系，经常会提示你某个概念在不同分析方法中的体现形式有何异同，这极大地帮助读者建立起一个宏观的知识网络，而不是仅仅掌握孤立的工具。对于想要系统性掌握这门学科，并希望未来能融会贯通的读者来说，这本书无疑提供了一个坚实可靠的基石和学习路径图。

评分☆☆☆☆☆

说实话，这本书的习题部分简直是“灵魂所在”，我个人觉得，光看理论推导还不够过瘾，只有真正动手算一算，才能知道自己是不是真的理解了。这套习题的难度分布很合理，从最基础的建立模型开始，逐步过渡到复杂的动态分析和设计。最赞的是，它的详解部分写得极其详尽，简直是手把手教你如何思考解题的每一步。很多时候，我卡在某个环节，回去翻看解答，发现作者不仅给出了答案，更重要的是，他解释了为什么选择这种方法，这个变量代表什么物理意义。这对于我梳理知识点、查漏补缺太重要了。我感觉自己不是在做题，而是在跟着一位经验丰富的大师傅学习解决实际问题的思维方式。这种深入到骨子里的讲解，远比那些只给个结果的参考书要实在得多，真的能让人学到“内功心法”。

评分☆☆☆☆☆

我印象最深的是这本书在处理一些经典控制理论问题时的叙述方式，它没有那种高高在上的学术腔调，而是带着一种娓娓道来的亲和力。比如讲到频域分析时，作者似乎非常擅长用形象的比喻来解释那些抽象的频率响应曲线，让你能‘看见’系统的动态特性。阅读过程中，我多次停下来，对照书里的图示反复揣摩，那种豁然开朗的感觉非常棒。而且，书里似乎还穿插了一些历史背景或者实际应用案例的讨论，这极大地提升了阅读的趣味性，让我意识到这些看似枯燥的数学模型，背后都是为了解决真实世界的工程难题。这让学习过程不再是单纯的知识堆砌，而是变成了一场探索工程智慧的旅程。总的来说，它成功地将理论的深度和阅读的友好度找到了一个很好的平衡点。