自動控製原理 蔣燕君 9787562443339 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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蔣燕君 著

圖書標籤:

• 自動控製原理
• 控製理論
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• 自動化
• 經典控製
• 係統分析
• 數學模型
• 控製係統
• 蔣燕君
• 教材

店鋪： 天樂圖書專營店

齣版社： 重慶大學齣版社

ISBN：9787562443339

商品編碼：29699892881

包裝：平裝

齣版時間：2008-01-01

基本信息

書名：自動控製原理

定價：20元

作者：蔣燕君

齣版社：重慶大學齣版社

齣版日期：2008-01-01

ISBN：9787562443339

字數：312000

頁碼：189

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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內容提要

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本書主要介紹分析和設計控製係統的經典理論及應用方法。全書共分7章，內容包括：緒論、控製係統的數學模型、時域分析法、根軌跡法、頻域分析法、控製係統的校正、MATLAB在控製理論中的應用。
全書敘述清楚，理論聯係實際，注重理論的物理背景和工程實用性。
本書可作為高等學校機電類專業的教材，也可作為電氣工程與自動化、電子信息類專業的教學用書，還可供從事控製工程的技術人員參考。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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《現代係統動力學建模與仿真：理論、方法與案例》 前言 在這個日益復雜和互聯的世界裏，理解並預測各種係統的行為已成為科學研究、工程設計乃至社會經濟決策的關鍵。從復雜的生態係統到動態變化的經濟模型，從精密的控製係統到龐大的人群流動，事物的演化過程往往受到眾多相互關聯的變量和反饋迴路的影響。傳統的分析方法在麵對這些非綫性、時變且充滿不確定性的係統時，顯得力不從心。係統動力學作為一種強大的建模和仿真工具，應運而生，為我們提供瞭一種全新的視角來審視和解決這些挑戰。 本書旨在為讀者提供一套全麵而深入的現代係統動力學建模與仿真理論、方法和實踐指南。我們不僅僅停留在介紹基礎概念，而是緻力於闡述如何運用係統動力學這一利器，將抽象的係統轉化為可分析、可優化的模型，並通過嚴謹的仿真手段來揭示其內在規律，預測未來趨勢，並為決策提供科學依據。本書的讀者群廣泛，包括但不限於從事工程技術、科學研究、經濟管理、社會科學、環境科學以及城市規劃等領域的專業人士、研究生和對復雜係統建模感興趣的讀者。 第一篇 理論基礎與建模思想 第一章 係統動力學的起源與發展 本章將追溯係統動力學的發展脈絡，從其早期萌芽到形成獨立的學科體係。我們將重點介紹係統動力學的創始人傑·福瑞斯特（Jay W. Forrester）及其在工業動力學、城市動力學和社會係統動力學方麵的開創性工作。通過迴顧曆史，讀者可以更好地理解係統動力學所處的時代背景、解決的核心問題，以及其在不同領域應用的演變。我們將探討係統動力學如何從宏觀的係統視角來理解復雜的社會和經濟現象，以及它與其他學科（如控製論、信息論、控製工程等）之間的聯係與區彆。 第二章 復雜係統的本質與係統動力學視角 在本章中，我們將深入探討“係統”的內涵，以及為何理解復雜係統如此重要。我們將闡述復雜係統的核心特徵，例如： 反饋迴路： 係統內部各要素之間相互作用形成的閉環，包括正反饋（增長或衰減的加速器）和負反饋（調節和穩定機製）。我們將詳細解析不同類型的反饋迴路如何塑造係統的動態行為。 延遲效應： 係統中存在的時間滯後，這可能導緻行為的慣性、震蕩甚至不穩定。我們將探討不同延遲的來源及其對係統演化的影響。 非綫性關係： 係統中變量之間的關係並非簡單的比例關係，微小的輸入變化可能導緻巨大的輸齣差異。我們將介紹識彆和處理非綫性關係的重要性。 湧現性： 整體係統的行為並非簡單地由個體行為的疊加構成，而是從個體互動中湧現齣的新特性。我們將討論係統動力學如何捕捉和描述這些湧現行為。 係統動力學提供瞭一種獨特的框架來理解這些特徵。本章將引導讀者跳齣還原論的思維，以整體的、動態的視角來審視世界。 第三章 係統動力學建模的基本原則與方法 本章是本書的核心理論基石，我們將詳細介紹係統動力學建模的邏輯和步驟。 問題界定與係統邊界的確定： 如何清晰地界定研究的問題，並劃定係統的邊界，識彆需要納入模型的主要變量和要素。 流圖（Stock-and-Flow Diagram）的繪製： 這是係統動力學最直觀、最核心的建模語言。我們將詳細講解存量（Stock）、流量（Flow）、輔助變量（Auxiliary Variable）和反饋迴路（Feedback Loop）的含義、符號錶示以及如何構建一個準確反映係統結構的流圖。我們將通過多個簡單但不失代錶性的例子，逐步引導讀者掌握流圖的繪製技巧，理解變量之間的相互關係以及能量或物質在係統中的積纍與流動。 因果迴路圖（Causal Loop Diagram）的運用： 雖然流圖是定量建模的基礎，但因果迴路圖更側重於定性地展現係統中的因果關係和關鍵的反饋結構，尤其在早期探索階段非常有價值。我們將介紹如何構建和解讀因果迴路圖，識彆“杠杆點”和“問題根源”。 變量定義與參數識彆： 如何為流圖中的每個變量賦予清晰的物理或概念意義，以及如何從現實世界中獲取模型所需的參數值。 第二篇 建模技術與仿真實現 第四章 核心變量與方程的構建 在繪製瞭初步的流圖之後，本章將指導讀者如何將其轉化為可計算的數學模型。 存量方程（Stock Equation）： 描述存量如何隨時間纍積或消耗，通常錶示為存量的變化率等於流入的流量減去流齣的流量。 流量方程（Flow Equation）： 描述流量的大小如何由係統中其他變量（存量、輔助變量、參數）決定。我們將探討綫性和非綫性流量方程的構建方法。 輔助變量方程（Auxiliary Equation）： 定義用於簡化模型、計算中間結果或錶達特定概念的變量。 時間延遲的建模： 詳細介紹多種處理時間延遲的方法，包括瞬時延遲、平均延遲和指數延遲等，以及它們在不同情境下的適用性。 第五章 建模軟件的使用與仿真運行 本章將介紹主流的係統動力學建模軟件，並指導讀者如何利用這些工具進行模型構建和仿真。 主流建模軟件介紹： （此處可以提及Vensim、Stella、AnyLogic等，根據實際情況進行選擇和側重）。我們將介紹軟件的基本界麵、功能以及它們在模型構建、參數設置、方程編寫和圖錶生成方麵的差異。 模型搭建實操： 以一個具體的、較為復雜的模型為例，從流圖繪製到方程編寫，一步步演示如何在軟件中實現整個建模過程。 仿真實驗的設計與執行： 講解如何設定仿真時間、步長，並運行仿真模型。 仿真結果的可視化與分析： 如何利用軟件提供的圖錶工具（時間序列圖、XY圖、錶麵圖等）來呈現仿真結果，並對結果進行初步的解讀。 第六章 模型校準與驗證 一個有效的模型不僅需要能夠“運行”，更需要能夠“逼真”地反映真實世界的行為。本章將聚焦於模型的準確性和可靠性。 曆史數據擬閤： 如何使用曆史數據來校準模型的參數，使其仿真結果盡可能接近曆史觀測值。我們將討論不同類型的校準方法，包括手動校準和自動校準。 模型結構的驗證： 驗證模型結構是否閤理，是否能夠捕捉到關鍵的反饋機製和係統行為。 模型行為的驗證： 驗證模型在不同情境下是否能産生與現實世界相似的、可理解的行為模式，例如是否能重現已知的增長、衰減、震蕩或穩態等。 敏感性分析（Sensitivity Analysis）： 探討模型參數和結構變化對仿真結果的影響程度，識彆模型中關鍵的驅動因素。 魯棒性檢驗（Robustness Testing）： 檢驗模型在不同輸入條件和參數取值範圍內的穩健性。 第三篇 高級建模技術與應用案例 第七章 具有不確定性的係統建模 現實世界的許多係統都充滿不確定性。本章將介紹如何在係統動力學模型中處理不確定性。 隨機變量與概率分布： 如何引入隨機變量來模擬模型中的隨機因素，並使用不同的概率分布來描述其變化。 濛特卡洛仿真（Monte Carlo Simulation）： 如何通過多次隨機仿真來評估不確定性對係統結果的影響，得到結果的概率分布。 模糊邏輯在建模中的應用： 簡要介紹模糊邏輯如何用於處理定性信息和模糊邊界的變量。 第八章 跨尺度與跨層級的係統建模 許多復雜係統橫跨不同的空間尺度和時間尺度，或者包含多個相互作用的層次。本章將探討如何構建能夠處理這類復雜性的模型。 多尺度建模的挑戰與策略： 如何在同一模型中整閤不同尺度的信息，例如個體行為與宏觀規律的關係。 層次化建模方法： 將復雜係統分解為多個子係統，並建立它們之間的相互作用。 與其他建模方法的融閤： 探討係統動力學與 agent-based modeling（基於智能體的建模）、離散事件仿真（discrete-event simulation）等方法的結閤應用。 第九章 係統動力學在工程領域的應用 本章將通過具體的工程案例，展示係統動力學在解決實際工程問題中的威力。 項目管理與資源調度： 如何利用係統動力學模型來預測項目進度、資源需求，並優化資源配置。 産品生命周期管理： 模擬産品從研發、生産、銷售到淘汰的全過程，分析市場動態和競爭策略。 製造係統優化： 模擬生産綫、庫存管理、質量控製等，以提高生産效率和降低成本。 交通係統仿真與規劃： 建模城市交通流量、擁堵情況，為交通基礎設施規劃提供支持。 第十章 係統動力學在社會經濟與環境領域的應用 本章將展示係統動力學在理解和解決更廣泛的社會、經濟和環境問題中的作用。 宏觀經濟模型： 模擬經濟增長、通貨膨脹、失業率等宏觀經濟指標的動態演變，並分析政策乾預的效果。 人口動態與城市發展： 建模人口增長、遷移、城市擴張等，為城市規劃和資源分配提供參考。 環境可持續性研究： 模擬資源消耗、汙染排放、生態係統變化等，評估不同發展模式對環境的影響。 公共衛生與疾病傳播： 建模傳染病的傳播過程，評估乾預措施（如疫苗接種、隔離）的效果。 第十一章 係統動力學在復雜決策支持中的應用 在不確定性和信息不完全的情況下，如何做齣最優決策是一個巨大的挑戰。係統動力學模型能夠提供強大的支持。 情景分析（Scenario Analysis）： 構建多個未來可能的情景，並評估不同決策在這些情景下的錶現。 政策模擬與評估： 模擬不同政策措施的長期影響，為政策製定者提供科學依據。 風險評估與管理： 識彆潛在風險，評估其可能産生的後果，並製定應對策略。 戰略規劃與業務發展： 幫助企業和組織理解市場變化，預測未來趨勢，並製定長期發展戰略。 結束語 係統動力學是一門充滿智慧的學科，它提供瞭一套強大的思維工具和分析方法，使我們能夠以前所未有的深度和廣度去理解和影響我們所處的復雜世界。本書的寫作，旨在幫助讀者掌握這門技術，並將其靈活運用於各自的領域，以更科學、更有效地解決實際問題。我們鼓勵讀者在學習理論的同時，積極動手實踐，通過構建和仿真模型來加深理解，發現洞察。我們相信，通過係統動力學的學習和應用，您將能夠以更敏銳的洞察力，更深刻的理解力，去擁抱和塑造我們所處的這個動態變化的世界。 附錄：術語錶、參考文獻、常用公式匯總 （此處會包含一個詳細的術語錶，對書中齣現的關鍵概念進行解釋；一個全麵的參考文獻列錶，供讀者進一步深入研究；以及一些在建模過程中常用的數學公式和工具。）

評分☆☆☆☆☆

我特彆喜歡這本書的章節安排和內容的漸進性。它嚴格遵循瞭從簡單到復雜、從靜態到動態、從單迴路到多迴路的邏輯遞進。前幾章牢固地打下瞭時域分析的基礎，然後平滑地過渡到頻域分析，後者是理解係統性能和穩定裕度的核心工具。這種結構設計確保瞭讀者在進入更抽象的狀態空間理論之前，已經對係統的動態響應有瞭深刻的直覺。而且，作者在引入新概念時，總是會迴顧前一個章節的知識點，形成一個清晰的知識網絡，而不是孤立地講解每一個定理。這種結構保證瞭知識的連貫性和纍積性，讓你感覺每學完一章，你對整個控製係統的認知水平都會有一個顯著的提升，而不是僅僅掌握瞭一個孤立的計算技巧。這使得它非常適閤作為一門大學核心課程的教材，而不是一本簡單的參考手冊。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這本書的過程，更像是一場與工程實踐的深度對話。它不僅僅是理論的集閤，更像是一本濃縮瞭數十年工程經驗的寶典。書中所選取的例題，都極具代錶性，它們往往不是那種為瞭驗證某個定理而生硬構造的數學模型，而是來自實際機械、電氣、化工領域的經典案例。比如對電機調速係統和航空姿態控製的分析，不僅給齣瞭詳盡的數學模型建立過程，還討論瞭在實際應用中可能遇到的非綫性、時滯等“髒問題”。更關鍵的是，在講解瞭理論方法之後，書中常常會附帶分析實際調試中可能遇到的陷阱和經驗法則。這讓學習不再是紙上談兵，而是讓你在腦海中構建起一個虛擬的實驗平颱，提前預演瞭項目部署時可能遇到的各種挑戰，這種實用主義精神，對於工程專業的學生來說，是無價之寶。

評分☆☆☆☆☆

初次接觸控製理論時，我感覺自己像是在迷霧中摸索，各種傳遞函數、狀態空間、根軌跡圖，聽起來都像是天書。然而，這本書的敘述方式簡直就是一位耐心且經驗豐富的導師在耳邊細細講解。它並沒有一開始就拋齣高深的理論，而是從一個非常直觀的物理場景入手，比如傢用恒溫器或者汽車的巡航係統，用最貼近生活的例子來解釋“反饋”這一核心概念的精髓。這種“潤物細無聲”的引導方式，極大地降低瞭學習的心理門檻。當涉及到拉普拉斯變換和Z變換這些數學工具時，作者沒有停留在公式的羅列上，而是深入剖析瞭它們在時域和頻域之間的橋梁作用，讓你明白“為什麼要用這個工具”，而不是“如何機械地使用這個工具”。我尤其欣賞它對穩定性和魯棒性概念的闡述，那種深入淺齣的對比，讓我很快就理解瞭為什麼在實際工程中，僅僅滿足理論上的“穩定”是遠遠不夠的。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀和設計實在是太用心瞭。封麵采用瞭柔和的米白色調，配閤著簡潔的現代字體，一眼看上去就給人一種沉靜、嚴謹的感覺，完全符閤一本理工科教材的氣質。我特彆喜歡它內頁的紙張選擇，不是那種反光的亮麵紙，而是略帶啞光的質感，長時間閱讀眼睛也不會感到疲勞。排版上，作者和齣版社的處理也非常到位，公式的編號、定理的標注都使用瞭清晰的粗體或不同字號來區分，邏輯層次一目瞭然。那些復雜的數學推導過程，如果排版混亂，光是看符號就能讓人望而生畏，但這本書裏，每一步的展開都留齣瞭足夠的空白，讓人可以輕鬆地在旁邊做筆記，或者停下來思考其中的關鍵環節。特彆是那些經典控製係統的框圖，綫條清晰，箭頭明確，即便是初學者也能迅速抓住信號流動的方嚮。這種對手感和視覺體驗的重視，真的讓我覺得，作者和設計者是真正站在學習者的角度去思考問題的，而不是簡單地把知識堆砌在一起。拿到手裏，就有一種“這是一本值得珍藏和反復研讀的工具書”的踏實感。

評分☆☆☆☆☆

這本書在深入挖掘經典控製理論（如頻域分析、根軌跡法）的同時，對現代控製理論的引入也做得非常巧妙和剋製。它並沒有試圖用一篇的篇幅覆蓋所有先進的控製方法，而是將重點放在瞭狀態空間錶示法上，並清晰地展示瞭它如何更好地處理多輸入多輸齣（MIMO）係統，這是傳統頻域方法難以企及的。最讓我印象深刻的是它對可控性和可觀性的討論。作者用清晰的矩陣運算和直觀的幾何解釋，說明瞭係統的內在屬性——哪些部分可以通過輸入去影響，哪些部分可以通過輸齣去觀測。這種對係統本質的洞察，遠比單純的求解一組方程重要得多。對於那些想從“會算”到“會設計”的讀者來說，這種層次的提升是非常寶貴的。它沒有炫耀復雜的理論，而是聚焦於如何利用這些理論去診斷和優化真實的係統行為，體現瞭深厚的工程底蘊。