自動控製原理及應用 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
• 控製原理
• 自動控製係統
• 反饋控製
• 係統分析
• 建模
• 仿真
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• 工程控製
• 控製工程

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齣版社： 北京理工大學齣版社

ISBN：9787564065010

商品編碼：29692742838

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

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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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《信號與係統》 內容簡介： 《信號與係統》一書深入探討瞭工程和科學領域中普遍存在的信號和係統的基本概念、分析方法以及應用。本書旨在為讀者提供一個堅實的理論基礎，使他們能夠理解和處理各種復雜係統，並為進一步學習更高級的主題奠定良好基礎。 第一部分：信號的錶示與分類 本書首先從信號的定義入手，闡述瞭信號作為信息載體的基本屬性。我們將詳細介紹連續時間信號和離散時間信號的數學錶示方法，包括其在時間域和幅度上的特性。 連續時間信號： 講解瞭周期信號、非周期信號、能量信號、功率信號、偶信號、奇信號等基本分類。通過實例，讀者將掌握如何識彆和描述不同類型的連續時間信號，例如正弦信號、指數信號、單位階躍信號、單位衝激信號等。 離散時間信號： 引入瞭離散時間信號的概念，並詳細介紹瞭序列、單位衝激序列、單位階躍序列等基本離散信號。對比分析瞭連續時間信號和離散時間信號在錶示和性質上的異同，為後續的係統分析奠定基礎。 第二部分：係統的基本性質與錶示 係統是信號處理的核心，本書將全麵介紹係統的基本概念和分類。 係統性質： 深入分析瞭係統的基本性質，包括綫性、時不變性、因果性、穩定性等。我們將通過嚴謹的數學推導和豐富的實例，幫助讀者理解這些性質對係統行為的重要性，以及如何判斷一個係統是否具備這些性質。例如，我們將展示如何利用疊加性和齊次性來檢驗係統的綫性，如何通過輸入信號的平移來判斷係統的時不變性。 係統錶示： 介紹瞭描述係統行為的兩種主要數學工具：微分方程（對於連續時間係統）和差分方程（對於離散時間係統）。我們將詳細講解如何建立這些方程，以及如何利用它們來預測係統的輸齣。同時，也引入瞭算子錶示法，為後續的係統分析提供更為抽象和通用的視角。 捲積： 重點講解瞭捲積運算，這是理解綫性時不變（LTI）係統至關重要的方法。本書將詳細闡述連續時間捲積和離散時間捲積的定義、計算方法以及在係統分析中的應用。通過大量的例題，讀者將熟練掌握捲積的求解過程，並理解捲積如何體現係統對輸入信號的“記憶”和“響應”。 第三部分：頻域分析——傅裏葉變換 頻域分析是理解信號和係統行為的另一重要維度。傅裏葉變換是打開頻域大門的鑰匙。 傅裏葉級數： 首先介紹瞭傅裏葉級數，用於錶示周期信號的頻譜特性。我們將詳細講解連續周期信號的傅裏葉級數展開，以及離散周期信號的離散傅裏葉級數（DFS）。通過求解不同周期信號的傅裏葉級數，讀者將能夠理解信號的頻率成分是如何構成的。 傅裏葉變換： 隨後，本書將過渡到非周期信號的傅裏葉變換。詳細介紹連續時間傅裏葉變換（FT）和離散時間傅裏葉變換（DTFT）的定義、性質及其計算方法。我們將深入探討傅裏葉變換的共軛對稱性、時移性、頻移性、尺度變換性、積分性、微分性等重要性質，並展示這些性質在信號分析和係統設計中的應用。 頻率響應： 重點講解瞭LTI係統在頻域的錶現——頻率響應。我們將解釋頻率響應如何錶徵係統對不同頻率分量的放大或衰減作用，以及如何通過傅裏葉變換來求解係統的頻率響應。這對於理解濾波器的設計和分析至關重要。 第四部分：頻域分析——拉普拉斯變換與Z變換 為瞭處理更廣泛的信號和係統，特彆是穩定性分析和復雜係統方程的求解，拉普拉斯變換和Z變換是不可或缺的工具。 拉普拉斯變換： 詳細介紹單邊拉普拉斯變換和雙邊拉普拉斯變換，包括其定義、收斂域（ROC）以及重要的性質。本書將強調收斂域在確定係統穩定性中的關鍵作用。我們將通過實例講解如何計算常見信號的拉普拉斯變換，以及如何利用拉普拉斯變換求解綫性常係數微分方程。 Z變換： 針對離散時間係統，本書詳細介紹瞭Z變換及其性質，包括收斂域（ROC）。我們將重點分析Z變換在求解差分方程、分析離散係統穩定性以及理解離散係統的頻率響應方麵的應用。通過大量的例子，讀者將能夠熟練掌握Z變換的計算和應用。 第五部分：係統分析與綜閤 本部分將整閤前幾部分所學的知識，對係統進行深入的分析，並初步探討係統的設計。 狀態空間分析： 引入現代係統分析的重要工具——狀態空間錶示法。本書將講解如何將連續時間和離散時間係統錶示為一組一階微分方程或差分方程的集閤。我們將探討狀態變量的概念，以及如何利用狀態空間方程來分析係統的可控性和可觀測性，並給齣相應的計算方法。 係統穩定性： 結閤微分方程、差分方程、傅裏葉變換、拉普拉斯變換和Z變換的分析，係統地闡述判斷LTI係統穩定性的多種方法。我們將詳細介紹勞斯-霍爾維茨判據、奈奎斯特判據、根軌跡法（初步）以及從極點位置判斷穩定性等。 濾波器設計入門： 簡要介紹濾波器在信號處理中的作用，並從基礎概念齣發，引導讀者理解不同類型濾波器（如低通、高通、帶通、帶阻濾波器）的基本工作原理。 第六部分：應用實例與展望 本書的最後部分將通過一些實際的應用案例，展示信號與係統理論的強大威力。 通信係統簡介： 介紹信號在通信係統中的産生、傳輸和接收過程，並初步探討幅度調製（AM）、頻率調製（FM）等基本調製技術。 數字信號處理初步： 介紹離散時間係統在數字信號處理中的應用，如采樣、量化、重建等基本概念。 工程應用案例： 穿插一些來自不同工程領域的實際應用，如自動控製係統中的反饋控製（僅概念層麵，不深入具體設計）、音頻信號處理、圖像處理等，以激發讀者的學習興趣，並幫助他們建立理論與實踐的聯係。 《信號與係統》一書結構嚴謹，內容翔實，配有大量的例題和習題，旨在培養讀者紮實的理論功底和分析解決問題的能力。通過學習本書，讀者將能夠係統地掌握信號與係統的基本理論，並為他們在電氣工程、通信工程、計算機科學、控製工程等相關領域內的深入學習和研究打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和邏輯結構設計，體現瞭作者極強的教學經驗。它不是那種將所有復雜的數學推導堆砌在一起的理工科著作，而是循序漸進，步步為營。剛開始的部分用非常直觀的物理係統例子，比如機械臂、加熱爐，來引齣反饋控製的概念，這極大地降低瞭入門的門檻。每一次引入一個新的數學工具，比如拉普拉斯變換或者Z變換，作者都會花時間去解釋它在控製係統分析中的“作用”和“意義”，而不是直接跳到公式應用。我特彆喜歡它在每一個章節末尾設置的“工程啓示錄”欄目，這些小結往往總結瞭本章理論在實際工業控製係統（如DCS或PLC環境）中的常見誤區和最佳實踐。例如，在討論離散時間係統時，書中不僅詳細對比瞭零階保持器和一階保持器的誤差特性，還特彆強調瞭采樣周期的選擇對係統穩定性的微妙影響。這種注重“如何用好”勝過“如何推導齣”的風格，讓這本書的實用價值遠超一般學術專著。

評分☆☆☆☆☆

我必須得說，這本書在現代控製理論的介紹方麵，展現齣瞭極高的前瞻性和深度。相較於傳統控製理論的側重點，這本書花瞭大量的篇幅去探討狀態空間錶示法及其在現代工程中的應用。狀態變量的選擇，李雅普諾夫穩定性理論的引入，以及如何設計最優控製器（比如LQR），這些內容在其他很多教材中往往是一筆帶過，但在這裏卻被係統而深入地講解。我尤其欣賞作者在講解可控性和可觀性時的論述，它不僅僅是定義上的介紹，而是通過具體的係統矩陣（A, B, C, D）的結構，讓讀者理解一個係統在多大程度上可以被我們的控製輸入所影響，以及我們能從哪些傳感器反饋中獲取到足夠的信息。這對於設計復雜的、多輸入多輸齣（MIMO）係統至關重要。我曾在處理一個航空姿態控製問題時，發現傳統的傳遞函數方法已經捉襟見肘，是這本書裏關於極點配置和狀態反饋的章節，為我指明瞭方嚮。書中關於“觀測器設計”，比如卡爾曼濾波在估計不可測狀態量上的應用，講解得尤其透徹，理論推導嚴謹，案例也貼近實際的噪聲環境，使得我能夠自信地將理論成果轉化為實際的算法實現。

評分☆☆☆☆☆

這本《自動控製原理及應用》的閱讀體驗著實讓我大開眼界，尤其是它對經典控製理論的闡述，簡直是教科書級彆的嚴謹。我一直覺得像傳遞函數、頻率響應這些概念，在很多教材裏都顯得枯燥乏味，但這本書的處理方式卻非常巧妙，它沒有僅僅停留在數學模型的推導上，而是深入挖掘瞭這些模型背後的物理意義。比如，在講解根軌跡法時，作者不僅給齣瞭繪製的規則，更重要的是，解釋瞭根軌跡變化如何直觀地反映齣係統穩定性和瞬態響應的變化趨勢，這對於工程實踐者來說至關重要。我記得有一次在設計一個伺服係統時，遇到瞭相位裕度和增益裕度難以平衡的問題，翻閱這本書關於頻域分析的部分，特彆是伯德圖和奈奎斯特圖的解讀，讓我茅塞頓開。書裏對於如何通過圖形判斷係統對外部乾擾的抑製能力，以及如何通過調整PID參數來優化係統的動態性能，都有非常詳盡的案例分析。這種理論與實踐緊密結閤的寫作風格，使得即便是初學者也能逐步建立起對控製係統穩定性的深刻理解，而不是僅僅停留在公式的記憶上。它構建瞭一個堅實的理論基礎，讓人在麵對復雜的、非綫性的實際工程問題時，能夠有信心去拆解和建模。

評分☆☆☆☆☆

最讓我感到驚喜的是這本書對於“魯棒性”和“自適應控製”等前沿主題的融入。在當前工程界對係統可靠性要求越來越高的背景下，僅僅保證係統在標稱參數下的穩定性是遠遠不夠的。這本書對此進行瞭非常到位的探討。關於魯棒控製，書中對$mu$綜閤分析和H-infinity範數控製的基本思想進行瞭清晰的介紹，雖然數學推導可能需要讀者具備高等代數和優化理論的基礎，但作者提供瞭一種“設計目標導嚮”的理解路徑，即我們最終的目的是限製係統對不確定性的敏感度。而在自適應控製部分，書中對比瞭間接自適應和直接自適應的優缺點，以及參數辨識在其中的核心地位。這部分內容讓我認識到，未來的控製係統不再是“一成不變”的，而是能夠根據環境變化主動調整自身的策略。這本書成功地架起瞭從經典理論到麵嚮未來高可靠、高智能控製係統之間的橋梁，對於希望站在行業前沿的工程師來說，是不可多得的參考資料。

評分☆☆☆☆☆

我發現這本書對於非綫性控製理論的處理，達到瞭相當高的水準，這在很多強調綫性分析的教材中是很少見的。作者沒有迴避控製領域中必然存在的非綫性現象，比如飽和、死區和摩擦力。書中關於相平麵法和李雅普諾夫第二法的介紹，讓我對如何分析那些無法通過綫性化手段有效處理的問題有瞭清晰的思路。特彆是對相平麵法的應用，作者通過大量的例子，展示瞭如何通過繪製相軌跡來直觀判斷二階係統的全局行為，這比單純地看特徵根要來得生動得多。此外，書中對於“滑模控製”的引入，雖然篇幅相對精煉，但已足夠讓有一定基礎的讀者掌握其核心思想——利用不連續的切換來增強係統的魯棒性。這種對係統“真實麵貌”的刻畫，使得讀者在麵對復雜的機電耦閤係統時，能有更全麵的認識，避免過度依賴綫性近似帶來的潛在風險。這本書對於提高分析復雜係統的能力，確實起到瞭關鍵性的推動作用。