自動控製原理知識要點及典型習題詳解(李書臣) 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：29693117928

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。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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現代工程的脈搏：理解自動控製的奧秘 在日新月異的科技浪潮中，自動控製理論如同一條無形的紐帶，將物理世界與人類的智慧緊密相連，成為現代工程學的核心基石。從飛機起降的精準導航，到工廠生産綫的有序運行，再到太空探測器的穩定姿態，無不閃耀著自動控製的智慧光芒。本書旨在為您揭示自動控製的內在邏輯，引領您深入理解這一關鍵學科的知識要點，並通過精選的典型習題，將理論轉化為解決實際工程問題的能力。 一、 自動控製的靈魂：係統與模型 自動控製的核心在於對“係統”的理解和“模型”的構建。係統，是我們希望進行控製的對象，可以是復雜的物理裝置、經濟模型，甚至是生物體。而模型，則是用數學語言抽象、簡化係統行為的工具，它讓我們能夠用可計算的方式來分析和預測係統的動態特性。 係統辨識： 如何從觀察到的輸入輸齣數據中，構建齣準確的係統模型？這是自動控製的第一步，也是至關重要的一步。本書將介紹從時域和頻域角度進行係統辨識的常用方法，例如基於最小二乘法的參數估計，以及利用頻率響應特性來擬閤模型。我們會探討如何處理噪聲乾擾，以及如何選擇閤適的模型階次，以達到精度與計算效率的平衡。 數學模型： 建立係統模型後，我們需要用嚴謹的數學語言來描述其動態行為。本書將重點介紹幾種關鍵的數學模型錶示方法： 微分方程模型： 這是描述連續時間係統最基本的方式，它直接反映瞭係統狀態變量隨時間的變化率。我們將深入分析如何從物理原理齣發，建立係統的微分方程模型，並探討其求解方法。 傳遞函數模型： 在頻域分析中，傳遞函數是描述係統輸入輸齣之間綫性關係的強大工具。它將復雜的微分方程轉化為代數方程，極大地簡化瞭係統的分析過程。我們將詳細闡述傳遞函數的定義、性質，以及如何通過拉普拉斯變換從時域模型推導得到。 狀態空間模型： 對於多輸入多輸齣（MIMO）的復雜係統，狀態空間模型提供瞭更全麵、更靈活的描述方式。它將係統的內部狀態變量引入模型，能夠更精細地刻畫係統的動態行為。本書將介紹狀態嚮量、狀態矩陣、輸入矩陣和輸齣矩陣的意義，以及狀態空間模型與傳遞函數模型之間的相互轉換。 二、 控製器的設計：實現精準調控 理解瞭係統及其模型，下一步就是設計控製器，使其能夠根據係統的實際輸齣，調整輸入信號，從而使係統按照我們的期望運行。控製器是自動控製係統的大腦，它的性能直接決定瞭整個係統的錶現。 反饋控製： 反饋是自動控製的核心概念。通過將係統的實際輸齣與期望的參考值進行比較，産生誤差信號，然後利用控製器根據誤差信號來調整輸入，以減小誤差。本書將深入探討比例（P）、積分（I）和微分（D）控製的作用，以及它們組閤而成的PID控製器，這是工程中最常用、最基礎的控製器形式。我們將分析P、I、D參數對係統性能的影響，例如響應速度、超調量、穩態誤差以及抗乾擾能力，並指導您如何根據係統特性選擇閤適的PID參數整定方法，如Ziegler-Nichols法等。 穩定性分析： 控製器的設計首要目標是保證係統的穩定性。一個不穩定的係統，其輸齣可能會無限增長，最終導緻係統失控甚至損壞。本書將介紹幾種重要的穩定性判斷方法： Routh-Hurwitz判據： 這是一個基於特徵方程係數的代數方法，能夠快速判斷綫性定常係統的穩定性，而無需計算特徵方程的根。 根軌跡法： 根軌跡直觀地展示瞭係統極點隨控製器增益變化而移動的軌跡。通過分析根軌跡的位置，可以瞭解係統在不同增益下的穩定性以及瞬態響應特性。 Nyquist判據： 這是一個基於頻率響應的穩定性判據，尤其適用於描述具有時滯的係統。它通過分析開環傳遞函數的奈奎斯特圖來判斷閉環係統的穩定性。 Bode圖法： Bode圖提供瞭一種直觀的頻率響應分析工具，通過分析幅頻特性和相頻特性，可以快速評估係統的穩定裕度（增益裕度和相裕度），並指導控製器設計。 性能指標： 除瞭穩定性，控製器的性能還體現在對係統動態響應的優化。本書將詳細介紹常用的性能指標，例如： 瞬態響應指標： 峰值時間、超調量、調節時間、上升時間等，它們描述瞭係統在受到階躍輸入時，從初始狀態達到穩定狀態所經曆的過程。 穩態響應指標： 穩態誤差，它錶示係統達到穩定狀態後，實際輸齣與參考值之間的偏差。我們將探討如何通過控製器設計來減小穩態誤差，例如引入積分環節。 先進控製策略： 除瞭PID控製，本書還將簡要介紹一些更先進的控製策略，以應對更復雜的控製問題： 超前/滯後校正： 通過引入特定的補償網絡，改善係統的幅頻或相頻特性，從而提高係統的穩定性和動態響應。 狀態反饋控製： 利用係統的全部狀態信息來設計控製器，可以實現更優的控製性能，並能將期望的極點配置到任意位置，實現完全的控製。 三、 深入實踐：典型習題的解析 理論的掌握離不開實踐的檢驗。本書精選瞭一係列涵蓋自動控製原理各個方麵的典型習題，並提供詳細的解題思路和步驟。這些習題不僅僅是對知識點的簡單應用，更是引導您如何將抽象的理論模型與具體的工程問題相結閤。 模型建立的挑戰： 您將遇到各種實際場景，需要您根據物理結構和工作原理，獨立建立係統的數學模型，無論是簡單的RC電路，還是復雜的機械臂模型。 穩定性分析的應用： 許多習題會要求您運用Routh-Hurwitz判據、根軌跡法或Nyquist判據來分析給定係統的穩定性，並找齣使係統穩定的參數範圍。 控製器設計的實操： 您將有機會設計PID控製器，通過整定參數來達到期望的響應速度和穩定性。同時，也會涉及設計超前、滯後補償器，以改善係統性能。 頻域與時域的融會貫通： 許多習題會要求您在時域和頻域之間進行轉換和分析，例如從時域的瞬態響應推斷齣頻域的特性，反之亦然，幫助您建立完整的控製理論認知。 仿真與驗證： 對於部分復雜的係統和控製器設計，我們鼓勵您利用MATLAB/Simulink等仿真工具進行驗證，這能極大地加深您對理論的理解，並提高解決實際問題的能力。 四、 自動控製的未來展望 自動控製理論並非一成不變，它隨著科學技術的發展不斷演進。現代控製理論在模型預測控製、自適應控製、模糊控製、神經網絡控製等方麵取得瞭顯著進展，這些技術正被廣泛應用於人工智能、機器人、新能源等前沿領域。本書將為您打下堅實的理論基礎，使您能夠更好地理解和學習這些新興的控製技術，為未來的工程實踐做好準備。 掌握自動控製原理，不僅是學習一門學科，更是擁抱現代工程的語言，洞察智能世界的奧秘。本書希望成為您探索自動控製領域的得力助手，助您在科學的道路上不斷前行。

評分☆☆☆☆☆

這本書的習題部分，簡直是為考研黨量身定製的“秘密武器”，其深度和廣度都遠超一般教材配套的例題。我尤其欣賞的是，它不僅僅提供瞭最終答案，更重要的是，對於每一個經典習題，作者都給齣瞭非常詳盡的“解題思路剖析”和“易錯點提醒”。比如在分析根軌跡偏離點和超調量計算時，作者會特彆指齣哪些是初學者容易在計算中忽略的符號陷阱，或是哪些前提假設需要被明確指齣。這種“庖丁解牛”式的分析，讓我不再是簡單地模仿解題步驟，而是真正理解瞭在特定控製策略下，參數變化的物理意義。通過反復練習這些具有代錶性和挑戰性的題目，我的應試技巧和對理論的靈活運用能力得到瞭質的飛躍，這比單純刷題有效得多。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計真是讓人眼前一亮，封麵采用瞭沉穩的深藍色調，搭配上清晰的白色和金色字體，顯得既專業又不失格調。初次翻開，紙張的質感也相當不錯，拿在手裏有分量感，那種踏實的觸感，讓人感覺作者在內容打磨上也是精益求精的。內頁的排版布局也十分考究，圖文的穿插閤理，尤其是那些復雜的係統框圖和公式推導部分，作者很巧妙地運用瞭留白和層次感，使得原本枯燥的理論知識變得易於閱讀和消化。我記得我當時找瞭很久類似的教材，很多要麼是排版過於擁擠，要麼就是圖注不清，而這本在視覺層麵上就給人一種高度的舒適感，讓人願意沉下心來慢慢啃讀。這種對細節的關注，往往是衡量一本技術書籍是否用心製作的重要指標，不得不說，從包裝到內文設計，都體現瞭齣版方和作者對讀者的尊重。

評分☆☆☆☆☆

作為一本側重於知識要點的梳理，同時又包含大量解析的書籍，它的章節邏輯編排體現瞭作者深厚的教學經驗。它並沒有試圖涵蓋所有細枝末節的控製理論，而是聚焦於那些在核心課程和後續研究中最為關鍵的基石知識點。比如在講解頻域分析方法時，波德圖和奈奎斯特圖的引入和對比分析非常精妙，作者用對比的方式凸顯瞭兩者各自的優勢和適用範圍，避免瞭讀者在學習初期産生混淆。這種“抓主乾、重核心”的編排策略，使得學習路徑非常清晰，對於時間有限，需要快速掌握核心脈絡的讀者來說，效率極高。它更像是一個高效率的知識提煉器，將冗長的課堂講義壓縮成瞭結構化、易於檢索和復習的精華版本。

評分☆☆☆☆☆

我必須強調的是，這本書的語言風格非常具有個人特色，它不是那種冷冰冰、純粹的教科書式陳述，而是帶有一點點“老教授在給你私下點撥”的親切感。作者在闡述一些關鍵結論時，偶爾會穿插一些曆史背景或者該理論提齣的初衷，這讓原本枯燥的理論學習過程變得生動起來。例如，在介紹李雅普諾夫穩定性判據時，作者沒有直接拋齣復雜的積分形式，而是先用通俗的“能量衰減”概念來構建讀者的直覺認識。這種由淺入深、循循善誘的敘述方式，極大地降低瞭初學者的畏難情緒，使人感覺控製理論並非高不可攀的象牙塔知識，而是可以被切實掌握和運用的科學方法。整體閱讀下來，就像是跟隨一位經驗豐富且富有激情的導師在係統地梳理知識體係。

評分☆☆☆☆☆

我之前在學習信號與係統這門課的時候，總是感覺理論和實際應用之間有一道難以逾越的鴻溝，很多概念總是停留在一個非常抽象的層麵，直到我接觸到這本書後，這種睏惑纔得到瞭極大的緩解。書中對於拉普拉斯變換和傅裏葉變換的講解，沒有僅僅停留在數學工具的層麵，而是深入剖析瞭它們在係統時域響應和頻域特性分析中的核心作用。作者舉例子的方式非常貼近工程實踐，比如通過一個簡單的電機調速係統模型，一步步引導讀者如何建立傳遞函數，如何分析係統的穩定性。這種將抽象理論與具體工程案例緊密結閤的敘事手法，極大地提升瞭我對這些核心概念的理解深度，讓我明白瞭這些數學工具究竟是如何“服務於”工程控製的，而不是孤立存在的符號遊戲。