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

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李书臣 著

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• 控制理论
• 李书臣
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• 习题详解
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• 经典控制
• 控制系统
• 大学教材

店铺： 炫丽之舞图书专营店

出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122120380

商品编码：29693117928

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。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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现代工程的脉搏：理解自动控制的奥秘 在日新月异的科技浪潮中，自动控制理论如同一条无形的纽带，将物理世界与人类的智慧紧密相连，成为现代工程学的核心基石。从飞机起降的精准导航，到工厂生产线的有序运行，再到太空探测器的稳定姿态，无不闪耀着自动控制的智慧光芒。本书旨在为您揭示自动控制的内在逻辑，引领您深入理解这一关键学科的知识要点，并通过精选的典型习题，将理论转化为解决实际工程问题的能力。 一、 自动控制的灵魂：系统与模型 自动控制的核心在于对“系统”的理解和“模型”的构建。系统，是我们希望进行控制的对象，可以是复杂的物理装置、经济模型，甚至是生物体。而模型，则是用数学语言抽象、简化系统行为的工具，它让我们能够用可计算的方式来分析和预测系统的动态特性。 系统辨识： 如何从观察到的输入输出数据中，构建出准确的系统模型？这是自动控制的第一步，也是至关重要的一步。本书将介绍从时域和频域角度进行系统辨识的常用方法，例如基于最小二乘法的参数估计，以及利用频率响应特性来拟合模型。我们会探讨如何处理噪声干扰，以及如何选择合适的模型阶次，以达到精度与计算效率的平衡。 数学模型： 建立系统模型后，我们需要用严谨的数学语言来描述其动态行为。本书将重点介绍几种关键的数学模型表示方法： 微分方程模型： 这是描述连续时间系统最基本的方式，它直接反映了系统状态变量随时间的变化率。我们将深入分析如何从物理原理出发，建立系统的微分方程模型，并探讨其求解方法。 传递函数模型： 在频域分析中，传递函数是描述系统输入输出之间线性关系的强大工具。它将复杂的微分方程转化为代数方程，极大地简化了系统的分析过程。我们将详细阐述传递函数的定义、性质，以及如何通过拉普拉斯变换从时域模型推导得到。 状态空间模型： 对于多输入多输出（MIMO）的复杂系统，状态空间模型提供了更全面、更灵活的描述方式。它将系统的内部状态变量引入模型，能够更精细地刻画系统的动态行为。本书将介绍状态向量、状态矩阵、输入矩阵和输出矩阵的意义，以及状态空间模型与传递函数模型之间的相互转换。 二、 控制器的设计：实现精准调控 理解了系统及其模型，下一步就是设计控制器，使其能够根据系统的实际输出，调整输入信号，从而使系统按照我们的期望运行。控制器是自动控制系统的大脑，它的性能直接决定了整个系统的表现。 反馈控制： 反馈是自动控制的核心概念。通过将系统的实际输出与期望的参考值进行比较，产生误差信号，然后利用控制器根据误差信号来调整输入，以减小误差。本书将深入探讨比例（P）、积分（I）和微分（D）控制的作用，以及它们组合而成的PID控制器，这是工程中最常用、最基础的控制器形式。我们将分析P、I、D参数对系统性能的影响，例如响应速度、超调量、稳态误差以及抗干扰能力，并指导您如何根据系统特性选择合适的PID参数整定方法，如Ziegler-Nichols法等。 稳定性分析： 控制器的设计首要目标是保证系统的稳定性。一个不稳定的系统，其输出可能会无限增长，最终导致系统失控甚至损坏。本书将介绍几种重要的稳定性判断方法： Routh-Hurwitz判据： 这是一个基于特征方程系数的代数方法，能够快速判断线性定常系统的稳定性，而无需计算特征方程的根。 根轨迹法： 根轨迹直观地展示了系统极点随控制器增益变化而移动的轨迹。通过分析根轨迹的位置，可以了解系统在不同增益下的稳定性以及瞬态响应特性。 Nyquist判据： 这是一个基于频率响应的稳定性判据，尤其适用于描述具有时滞的系统。它通过分析开环传递函数的奈奎斯特图来判断闭环系统的稳定性。 Bode图法： Bode图提供了一种直观的频率响应分析工具，通过分析幅频特性和相频特性，可以快速评估系统的稳定裕度（增益裕度和相裕度），并指导控制器设计。 性能指标： 除了稳定性，控制器的性能还体现在对系统动态响应的优化。本书将详细介绍常用的性能指标，例如： 瞬态响应指标： 峰值时间、超调量、调节时间、上升时间等，它们描述了系统在受到阶跃输入时，从初始状态达到稳定状态所经历的过程。 稳态响应指标： 稳态误差，它表示系统达到稳定状态后，实际输出与参考值之间的偏差。我们将探讨如何通过控制器设计来减小稳态误差，例如引入积分环节。 先进控制策略： 除了PID控制，本书还将简要介绍一些更先进的控制策略，以应对更复杂的控制问题： 超前/滞后校正： 通过引入特定的补偿网络，改善系统的幅频或相频特性，从而提高系统的稳定性和动态响应。 状态反馈控制： 利用系统的全部状态信息来设计控制器，可以实现更优的控制性能，并能将期望的极点配置到任意位置，实现完全的控制。 三、 深入实践：典型习题的解析 理论的掌握离不开实践的检验。本书精选了一系列涵盖自动控制原理各个方面的典型习题，并提供详细的解题思路和步骤。这些习题不仅仅是对知识点的简单应用，更是引导您如何将抽象的理论模型与具体的工程问题相结合。 模型建立的挑战： 您将遇到各种实际场景，需要您根据物理结构和工作原理，独立建立系统的数学模型，无论是简单的RC电路，还是复杂的机械臂模型。 稳定性分析的应用： 许多习题会要求您运用Routh-Hurwitz判据、根轨迹法或Nyquist判据来分析给定系统的稳定性，并找出使系统稳定的参数范围。 控制器设计的实操： 您将有机会设计PID控制器，通过整定参数来达到期望的响应速度和稳定性。同时，也会涉及设计超前、滞后补偿器，以改善系统性能。 频域与时域的融会贯通： 许多习题会要求您在时域和频域之间进行转换和分析，例如从时域的瞬态响应推断出频域的特性，反之亦然，帮助您建立完整的控制理论认知。 仿真与验证： 对于部分复杂的系统和控制器设计，我们鼓励您利用MATLAB/Simulink等仿真工具进行验证，这能极大地加深您对理论的理解，并提高解决实际问题的能力。 四、 自动控制的未来展望 自动控制理论并非一成不变，它随着科学技术的发展不断演进。现代控制理论在模型预测控制、自适应控制、模糊控制、神经网络控制等方面取得了显著进展，这些技术正被广泛应用于人工智能、机器人、新能源等前沿领域。本书将为您打下坚实的理论基础，使您能够更好地理解和学习这些新兴的控制技术，为未来的工程实践做好准备。 掌握自动控制原理，不仅是学习一门学科，更是拥抱现代工程的语言，洞察智能世界的奥秘。本书希望成为您探索自动控制领域的得力助手，助您在科学的道路上不断前行。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，封面采用了沉稳的深蓝色调，搭配上清晰的白色和金色字体，显得既专业又不失格调。初次翻开，纸张的质感也相当不错，拿在手里有分量感，那种踏实的触感，让人感觉作者在内容打磨上也是精益求精的。内页的排版布局也十分考究，图文的穿插合理，尤其是那些复杂的系统框图和公式推导部分，作者很巧妙地运用了留白和层次感，使得原本枯燥的理论知识变得易于阅读和消化。我记得我当时找了很久类似的教材，很多要么是排版过于拥挤，要么就是图注不清，而这本在视觉层面上就给人一种高度的舒适感，让人愿意沉下心来慢慢啃读。这种对细节的关注，往往是衡量一本技术书籍是否用心制作的重要指标，不得不说，从包装到内文设计，都体现了出版方和作者对读者的尊重。

评分☆☆☆☆☆

这本书的习题部分，简直是为考研党量身定制的“秘密武器”，其深度和广度都远超一般教材配套的例题。我尤其欣赏的是，它不仅仅提供了最终答案，更重要的是，对于每一个经典习题，作者都给出了非常详尽的“解题思路剖析”和“易错点提醒”。比如在分析根轨迹偏离点和超调量计算时，作者会特别指出哪些是初学者容易在计算中忽略的符号陷阱，或是哪些前提假设需要被明确指出。这种“庖丁解牛”式的分析，让我不再是简单地模仿解题步骤，而是真正理解了在特定控制策略下，参数变化的物理意义。通过反复练习这些具有代表性和挑战性的题目，我的应试技巧和对理论的灵活运用能力得到了质的飞跃，这比单纯刷题有效得多。

评分☆☆☆☆☆

作为一本侧重于知识要点的梳理，同时又包含大量解析的书籍，它的章节逻辑编排体现了作者深厚的教学经验。它并没有试图涵盖所有细枝末节的控制理论，而是聚焦于那些在核心课程和后续研究中最为关键的基石知识点。比如在讲解频域分析方法时，波德图和奈奎斯特图的引入和对比分析非常精妙，作者用对比的方式凸显了两者各自的优势和适用范围，避免了读者在学习初期产生混淆。这种“抓主干、重核心”的编排策略，使得学习路径非常清晰，对于时间有限，需要快速掌握核心脉络的读者来说，效率极高。它更像是一个高效率的知识提炼器，将冗长的课堂讲义压缩成了结构化、易于检索和复习的精华版本。

评分☆☆☆☆☆

我必须强调的是，这本书的语言风格非常具有个人特色，它不是那种冷冰冰、纯粹的教科书式陈述，而是带有一点点“老教授在给你私下点拨”的亲切感。作者在阐述一些关键结论时，偶尔会穿插一些历史背景或者该理论提出的初衷，这让原本枯燥的理论学习过程变得生动起来。例如，在介绍李雅普诺夫稳定性判据时，作者没有直接抛出复杂的积分形式，而是先用通俗的“能量衰减”概念来构建读者的直觉认识。这种由浅入深、循循善诱的叙述方式，极大地降低了初学者的畏难情绪，使人感觉控制理论并非高不可攀的象牙塔知识，而是可以被切实掌握和运用的科学方法。整体阅读下来，就像是跟随一位经验丰富且富有激情的导师在系统地梳理知识体系。

评分☆☆☆☆☆

我之前在学习信号与系统这门课的时候，总是感觉理论和实际应用之间有一道难以逾越的鸿沟，很多概念总是停留在一个非常抽象的层面，直到我接触到这本书后，这种困惑才得到了极大的缓解。书中对于拉普拉斯变换和傅里叶变换的讲解，没有仅仅停留在数学工具的层面，而是深入剖析了它们在系统时域响应和频域特性分析中的核心作用。作者举例子的方式非常贴近工程实践，比如通过一个简单的电机调速系统模型，一步步引导读者如何建立传递函数，如何分析系统的稳定性。这种将抽象理论与具体工程案例紧密结合的叙事手法，极大地提升了我对这些核心概念的理解深度，让我明白了这些数学工具究竟是如何“服务于”工程控制的，而不是孤立存在的符号游戏。