自動控製理論 9787302376927 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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硃寜 著

圖書標籤:

• 自動控製
• 控製理論
• 電氣工程
• 自動化
• 係統工程
• 數學模型
• 反饋控製
• 經典控製
• 現代控製
• 控製係統

店鋪： 廣影圖書專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302376927

商品編碼：29704110464

包裝：平裝

齣版時間：2014-09-01

基本信息

書名:自動控製理論

定價：30.00元

售價：20.4元,便宜9.6元,摺扣68

作者:硃寜

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2014-09-01

ISBN：9787302376927

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

內容提要

硃寜主編的這本《自動控製理論》依據高等院校 本科自動控製理論課程的教學要求，從重視理論基礎 與基本概念、拓寬專業麵齣發，結閤電氣工程及其自 動化、機械設計製造及其自動化以及相近專業的知識 結構和教學特點，比較全麵和詳細地介紹瞭經典控製 理論的基本內容，包括自動控製係統的概念和數學模 型、時域分析法、根軌跡法、頻率法和頻率法校正等 ，此外還包括離散控製係統分析等內容。
　　教材編寫力求從理論齣發，突齣實用性。重視理 論的係統性，簡化繁瑣的推導，重視培養讀者的自學 能力，培養讀者的分析問題、解決問題以及綜閤分析 設計問題的能力。
　　本書適用專業為：電氣工程及其自動化，機械設 計及其自動化，電子信息工程。部分內容（例如控製 對象方麵例題）稍加修改，也可以適應其他如建築環 境與能源應用工程專業等。本教材是與上述的教學學 時和專業相配套的教學參考書（80學時及以上的還需 要略微補充一點內容），同時也可作為學生自學教材 。

目錄

章　自動控製的基本知識
　1.1 自動控製的發展曆史和基本概念
　1.2 自動控製的基本控製方式
　1.3 自動控製係統的分類
　1.4 自動控製係統的性能指標
　習題1
第2章　控製係統的數學模型
　2.1 數學模型的基本概念
　2.2 控製係統數學模型——微分方程
　2.3 拉普拉斯變換與反變換
　2.4 傳遞函數
　2.5 控製係統的動態結構圖、信號流圖與梅遜公式
　習題2
第3章　綫性係統的時域分析法
　3.1 係統分析的基本假設條件和分析指標
　3.2 一階係統的時域分析
　3.3 二階係統的時域分析
　3.4 高階係統的時域響應
　3.5 綫性定常係統的穩定性
　3.6 綫性係統的穩態誤差計算
　3.7 用MATLAB輔助分析控製係統時域性能
　習題3
第4章　控製係統的根軌跡法
　4.1 根軌跡的基本概念
　4.2 繪製根軌跡的規則和方法
　4.3 廣義根軌跡
　4.4 控製係統根軌跡的性能分析
　4.5 用MATLAB繪製根軌跡
　習題4
第5章　控製係統的頻域分析法
　5.1 頻率特性的基本概念
　5.2 對數頻率特性及其繪製
　5.3 幅相頻率特性及其繪製
　5.4 穩定判據
　5.5 穩定裕度
　5.6 係統的開、閉環頻率特性與階躍響應的關係
　5.7 MATLAB在頻率法中的應用
　習題5
第6章　控製係統的校正
　6.1 控製係統校正的基本概念
　6.2 基本控製規律和常用校正裝置
　6.3 頻率校正方法
　6.4 反饋校正
　6.5 復閤控製方法
　6.6 Simulink在控製係統仿真中的應用
　習題6
第7章　離散控製係統
　7.1 離散控製係統基本概念
　7.2 信號的采樣與復現
　7.3 離散控製係統的數學模型
　7.4 離散係統分析
　7.5 應用MATLAB進行離散係統分析
　習題7
參考文獻

作者介紹

文摘

序言

《係統動力學與建模：揭示復雜係統的內在規律》 概述： 本書深入探討瞭復雜係統的建模與分析方法，旨在幫助讀者理解和掌握描述、分析、預測及控製各類動態係統的理論基礎與實踐技術。我們關注的並非單個孤立的組件，而是相互關聯、動態演化的整體。從宏觀的經濟波動、生態平衡，到微觀的生物種群繁衍、化學反應速率，乃至工程領域的係統穩定性、性能優化，都可納入係統動力學的研究範疇。本書將以嚴謹的數學工具為支撐，輔以豐富的案例分析，引導讀者穿越紛繁復雜的錶象，洞察係統背後隱藏的因果關係、反饋機製與非綫性行為，最終實現對係統更深層次的認知與更有效的乾預。 核心內容： 第一部分：係統動力學的基石——理解係統的本質 何謂係統？ 本章將從哲學和科學的角度齣發，界定“係統”的核心概念，強調係統的整體性、結構性、功能性和環境性。我們將區分開放係統與封閉係統，認識到係統邊界的相對性以及與外部環境的相互作用。讀者將學會如何識彆一個係統，並理解其構成要素的相互關係。 動態性與演化： 動態係統是本書的焦點。我們將引入“狀態”的概念，以及時間如何驅動係統狀態的改變。通過對靜態和動態係統的對比，強調理解係統變化規律的重要性。我們將初步接觸微分方程等數學工具，初步感受如何用數學語言描述係統的動態行為。 反饋與因果關係： 反饋是驅動係統動態演化的核心機製。本章將詳細闡述正反饋（放大效應）與負反饋（穩定效應）的原理，並分析它們在不同係統中的具體錶現。我們將探討因果鏈的構建，以及如何區分直接因果、間接因果和循環因果。理解反饋機製是掌握係統行為的關鍵，它能幫助我們解釋許多看似矛盾或難以預測的現象，例如“蝴蝶效應”和“阿羅的不可能定理”。 模型的概念與類型： 模型是研究係統的有力工具。本書將介紹不同類型的係統模型，包括描述性模型、預測性模型和規範性模型。我們將重點關注能夠捕捉係統動態行為的“動力學模型”，並初步介紹離散時間模型和連續時間模型的區彆。模型選擇的原則、優缺點以及驗證方法也將在此部分得到初步討論。 第二部分：建模的藝術——從現實到抽象 係統辨識與變量選取： 建立一個有效的模型，首先需要對現實係統進行準確的辨識。本章將指導讀者如何從復雜的現實場景中提取關鍵變量，識彆係統的邊界、輸入、輸齣以及內部狀態。我們將討論變量的層次性，以及如何區分決定係統行為的關鍵變量和次要變量。 結構化建模方法： 本章將介紹幾種常用的係統建模方法，包括： 流圖（Stock and Flow Diagrams）： 這是一種直觀的圖形化建模工具，用於錶示係統中物質、信息、能量等的積纍（Stocks）以及流入和流齣的速率（Flows）。我們將詳細講解流圖的構成元素，如何繪製和解讀流圖，以及它們在定性分析係統結構方麵的優勢。 輔助變量圖（Auxiliary Variable Diagrams）： 流圖中的輔助變量用於描述流入和流齣速率的計算方式，它們往往代錶瞭係統中影響狀態變化的決策規則或關係。本章將重點講解如何定義和計算輔助變量，以更精確地刻畫係統的動態行為。 因果迴路圖（Causal Loop Diagrams, CLDs）： CLDs是一種強調變量之間因果關係和反饋結構的圖形化工具。本章將教授如何繪製CLDs，識彆其中的反饋迴路（正反饋迴路和負反饋迴路），並分析其對係統整體行為的潛在影響。CLDs在理解係統性質和初步診斷問題方麵具有重要價值。 數學化建模： 將圖形化模型轉化為數學模型是實現定量分析的基礎。本章將詳細介紹如何將流圖和輔助變量轉化為一組微分方程（對於連續時間係統）或差分方程（對於離散時間係統）。我們將深入講解方程的建立、參數的含義以及它們如何描述係統內部的動態過程。 模型的驗證與校準： 一個模型的價值在於其能夠真實地反映現實係統的行為。本章將討論模型驗證的關鍵步驟，包括定性驗證（例如，模型是否符閤邏輯、是否能夠解釋已知現象）和定量驗證（例如，與曆史數據進行比較）。我們將介紹參數校準的方法，以及如何通過優化模型參數來提高模型與實際數據的擬閤度。 第三部分：分析的利器——洞察係統的動態行為 定性分析： 在不進行精確數值計算的情況下，我們仍能通過分析模型的結構來理解係統的行為。本章將介紹： 穩態分析（Equilibrium Analysis）： 尋找係統的穩定狀態，即係統不再發生變化的終點。我們將討論如何通過方程組的求解來找到穩態，並分析穩態的穩定性（穩定穩態、不穩定穩態）。 敏感性分析（Sensitivity Analysis）： 評估模型參數的變化對係統輸齣結果的影響程度。我們將介紹如何通過局部敏感性分析和全局敏感性分析來量化參數不確定性對模型預測結果的影響，從而識彆關鍵參數。 結構分析（Structural Analysis）： 關注係統結構本身的特性，例如是否存在瓶頸、是否存在導緻係統崩潰的潛在因素等。 定量分析與仿真： 本章將深入介紹如何利用建立好的數學模型進行定量分析和仿真。 數值仿真： 介紹使用數值積分方法（如歐拉法、龍格-庫塔法）求解微分方程組，以獲得係統狀態隨時間變化的軌跡。我們將講解如何設置仿真參數，如何解讀仿真結果圖錶。 仿真實驗的設計： 如何通過改變模型的輸入、參數或結構，來設計各種“如果…那麼…”（What-if）的仿真實驗，以探索不同政策或乾預措施對係統行為的影響。 時間序列分析： 對仿真得到的係統狀態變量隨時間變化的數據進行分析，例如識彆趨勢、周期性、振蕩等。 非綫性行為的探索： 許多復雜係統都錶現齣非綫性行為。本章將探討： 閾值效應（Threshold Effects）： 係統在達到某個臨界值後發生突變或行為模式的改變。 飽和效應（Saturation Effects）： 係統對輸入的響應不再綫性增加，而是趨於一個上限。 延遲效應（Delay Effects）： 係統中的因果關係存在時間滯後，對係統行為産生重要影響。 混沌現象（Chaos）： 盡管係統由確定性方程描述，但其行為對初始條件極其敏感，錶現齣看似隨機的長期行為。我們將介紹混沌的特點及其在某些係統中的齣現。 反饋迴路的識彆與分析： 再次強調反饋迴路的重要性，我們將深入分析不同類型的反饋迴路如何共同作用，驅動係統的復雜行為，例如自組織、湧現性等。 第四部分：應用與實踐——將係統動力學應用於現實問題 案例研究： 本章將選取多個不同領域的經典案例，展示係統動力學在解決實際問題中的強大能力。這些案例可能包括： 生態係統建模： 種群動態、資源枯竭、環境汙染等。 經濟係統建模： 宏觀經濟波動、市場供需關係、技術創新擴散等。 社會係統建模： 城市發展、疾病傳播、信息擴散、公眾輿論形成等。 企業管理建模： 生産庫存管理、供應鏈優化、組織變革等。 工程係統建模： 氣候變化、交通擁堵、能源係統等。 通過對這些案例的詳細剖析，讀者將學習如何將抽象的建模方法應用於具體的問題場景，如何定義問題、建立模型、進行分析並提齣解決方案。 政策設計與乾預策略： 係統動力學不僅僅是一種分析工具，更是製定有效政策和乾預策略的重要依據。本章將探討如何利用仿真結果來評估不同政策的有效性、潛在的副作用以及最優的實施時機。我們將討論如何避免“治標不治本”的短期措施，而製定能夠從根本上改善係統行為的長期策略。 係統思維的培養： 本書的最終目標之一是幫助讀者培養“係統思維”的能力。係統思維是一種超越綫性、局部和靜態的視角，能夠從整體、聯係和動態的角度去認識和分析問題。本章將總結本書的要點，引導讀者將學到的理論和方法融會貫通，在日常學習、工作和生活中，以更加深刻和全麵的視角去理解和應對復雜的世界。 本書特色： 理論與實踐相結閤： 緊密結閤理論基礎與實際應用，提供大量真實世界的案例。 直觀易懂的工具： 運用流圖、因果迴路圖等可視化工具，幫助讀者理解復雜係統結構。 循序漸進的學習路徑： 從係統基本概念到高級建模與分析方法，層層遞進，適閤不同背景的讀者。 強調係統思維： 引導讀者建立 holistic 的思維模式，理解復雜係統中的相互作用和動態演化。 目標讀者： 本書適閤所有對理解復雜係統動態行為感興趣的研究人員、工程師、經濟學傢、社會科學傢、管理者以及學生。無論您是初學者還是有一定基礎的從業者，本書都將為您提供一套係統而強大的分析框架，幫助您更好地駕馭信息時代層齣不窮的復雜問題。

評分☆☆☆☆☆

這本書的講解風格，給我一種非常“英式”的剋製與嚴謹感，它很少用過於煽情的語言去鼓吹理論的優越性，而是讓數學本身說話。在處理像傳遞函數模型建立和PID控製器的參數整定這類基礎內容時，作者的敘述方式極其審慎，每一步假設、每條推導都清晰地標明瞭適用範圍和潛在的局限性。比如，在討論單迴路PID時，它不僅詳細解釋瞭比例、積分、微分三項對瞬態響應和穩態誤差的影響，更進一步地探討瞭實際工業現場中，由於執行器飽和、純滯後環節引入後，傳統Ziegler-Nichols整定法的局限性，並引齣瞭如何基於模型進行更魯棒的參數設計。這種“先教你工具，再告訴你工具的邊界”的處理方式，非常符閤一個成熟工程師的思維模式，避免瞭初學者盲目套用公式的風險。整體來看，它構建的知識體係就像一座精心設計的橋梁，從最堅實的理論基石開始，穩步嚮上，沒有絲毫虛浮的空中樓閣。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計著實讓人眼前一亮，那種沉穩又不失現代感的封麵材質，摸上去就能感覺到印刷廠的用心。剛拿到手的時候，我還在想，這麼一本理論性這麼強的書籍，會不會內容排版也像傳統教材一樣刻闆無趣，結果翻開第一頁就發現我想多瞭。字體選擇非常考究，疏密得住，重點公式和概念的加粗處理得恰到好處，使得閱讀的節奏感非常流暢，即便是初學者麵對密密麻麻的數學推導時，也不會立刻産生畏難情緒。尤其是那些關鍵的係統穩定性分析部分，作者似乎非常理解讀者的痛點，將復雜的李雅普諾夫函數穩定性判據和根軌跡法等難點，通過清晰的圖示和分步解析，展現得淋灕盡緻，圖例的清晰度和準確性幾乎可以媲美專業繪圖軟件的輸齣效果，這在很多同類教材中是很難得的體驗。更讓我驚喜的是，書中對一些經典控製係統的仿真實例的描述，雖然沒有直接給齣代碼，但對仿真步驟和預期結果的文字描述極具畫麵感，讓人忍不住想立刻打開MATLAB或者Simulink去驗證一下，這種引導性的敘述方式，極大地激發瞭我對後續章節的學習熱情。

評分☆☆☆☆☆

我對技術類書籍的評價往往會聚焦在內容的深度和廣度上，而這本著作在這兩方麵都錶現齣瞭極高的水準。它並非僅僅停留在經典的經典控製理論的復述層麵，更巧妙地融入瞭現代控製思想的若乾重要分支。例如，在綫性化理論的討論之後，它沒有止步於傳統的頻域分析，而是非常及時地引入瞭狀態空間錶示的優勢，尤其是對可控性和可觀測性這兩個核心概念的闡述，邏輯鏈條極其嚴密。它不是簡單地拋齣判定準則，而是通過對係統矩陣行列式的分解和變換，清晰地展示瞭這些屬性如何影響我們對係統的設計和控製。讀到關於最優控製那一章時，我感到非常震撼，作者並沒有將動態規劃和變分法描述成高不可攀的數學工具，而是將其與實際工程中的性能指標優化緊密聯係起來，即便是跨專業的讀者，也能體會到這種“讓係統運行得更好”的終極目標。這種兼顧理論嚴謹性和工程實用性的平衡點，使得本書的價值遠超一本普通的教科書，更像是一本係統的、進階的工程師手冊。

評分☆☆☆☆☆

這本書的輔助資源和細節處理，體現瞭編輯團隊的專業素養和對讀者的尊重。內頁的紙張選擇非常柔和，即便是長時間在燈光下閱讀，眼睛的疲勞感也明顯減輕，這對於一本需要反復查閱的工具書來說至關重要。排版上，除瞭我之前提到的重點突齣外，書中的符號係統保持瞭驚人的一緻性，從頭到尾，變量的定義、希臘字母的用法都嚴格遵循國際標準，這在跨章節學習和迴顧時，極大地減少瞭因符號混淆而産生的認知負擔。更值得稱贊的是，書後附帶的參考文獻列錶非常詳盡和權威，它不僅列齣瞭控製理論的經典文獻，還拓展到瞭相關領域的交叉研究，為有誌於繼續深造的讀者指明瞭清晰的進階路徑。總而言之，從印刷質量到理論深度，再到對讀者閱讀體驗的細緻關懷，這本書都達到瞭一個極高的水準，是一部值得放在案頭時常翻閱的佳作。

評分☆☆☆☆☆

作為一名長期在自動化領域摸索的從業者，我深知一本好書的價值在於它提供的“思考框架”，而不是孤立的知識點。這本書在這一點上做得尤為齣色。它在介紹完基本的綫性係統理論後，並沒有急於轉嚮更復雜的非綫性控製，而是用大量的篇幅去闡述模型簡化的藝術。例如，如何利用物理結構上的特性（如質量、慣性、阻尼係數的相對大小）來判斷一個高階模型是否可以有效降階為一個二階或一階係統，並精確計算齣降階誤差的可接受範圍。這種將物理直覺融入數學推導的能力，是很多純數學導嚮的教材所欠缺的。讀到關於魯棒控製的章節時，我對書中對“不確定性”的係統化描述印象深刻。它將不確定性分解為參數不確定性、結構不確定性和外部擾動，並分彆討論瞭對應的控製策略，這種條分縷析的歸類方法，極大地提升瞭我對復雜工程問題進行結構化分析的能力。