自動控製原理及應用(21世紀高等院校自動化類實用規劃教材) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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董紅生，李雙科，李先山 著

圖書標籤:

• 自動控製原理
• 控製工程
• 自動化
• 教材
• 高等教育
• 21世紀規劃教材
• 係統控製
• 反饋控製
• 控製係統
• 工程教育

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齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302344643

商品編碼：29705271725

包裝：平裝

齣版時間：2014-03-01

基本信息

書名:自動控製原理及應用(21世紀高等院校自動化類實用規劃教材)

定價：36.00元

售價：24.5元,便宜11.5元,摺扣68

作者:董紅生 ,李雙科,李先山

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2014-03-01

ISBN：9787302344643

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

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內容提要

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董紅生編著的《自動控製原理及應用(21世紀高等院校自動化類實用規劃教材)》是根據培養應用型人纔的基本要求編寫的，係統地介紹瞭自動控製原理經典控製理論部分的主要內容。全書共分8章，內容包括緒論、自動控製係統的數學模型、控製係統的時域分析法、控製係統的根軌跡分析方法、控製係統的頻域分析法、控製係統的校正方法、采樣控製係統及控製係統的MATLAB仿真應用。
　　本書從工程實際應用齣發，內容全麵，重點突齣，敘述深入淺齣、循序漸進、通俗易懂，每章都配有一定數量的例題和習題，並附有教學目標和本章小結，便於教師教學和學生自學。
　　《自動控製原理及應用(21世紀高等院校自動化類實用規劃教材)》可作為應用型本科院校、高職高專院校及成人高校的電氣、自動化及機電類各專業的教材或教學參考書，也可供工程技術人員參考。

目錄

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章 緒論
　1.1 自動控製係統的基本概念
　1.1.1 自動控製和自動控製係統
　1.1.2 自動控製係統的控製方式
　1.1.3 自動控製係統的組成
　1.2 自動控製係統的分類
　1.2.1 按給定值的變化規律分類
　1.2.2 按係統的信號形式分類
　1.2.3 按係統的特性分類
　1.3 自動控製係統的基本要求
　1.3.1 穩定性
　1.3.2 快速性
　1.3.3 準確性
　1.4 應用實例
　本章小結
　習題
第2章 自動控製係統的數學模型
　2.1 控製係統的微分方程
　2.1.1 微分方程建立的實例
　2.1.2 綫性常微分方程的求解
　2.2 控製係統的傳遞函數
　2.2.1 傳遞函數的概念
　2.2.2 典型環節的傳遞函數
　2.3 控製係統的動態結構圖
　2.3.1 動態結構圖的基本概念
　2.3.2 動態結構圖的建立
　2.3.3 動態結構圖的化簡
　2.4 應用實例
　本章小結
　習題
第3章 控製係統的時域分析法
　3.1 控製係統的典型輸入信號和時域性能指標
　3.1.1 典型輸入信號
　3.1.2 控製係統的時域指標
　3.2 典型係統的時域分析
　3.2.1 一階係統的時域分析
　3.2.2 二階係統的時域分析
　3.3 控製係統的穩定性分析
　3.4 控製係統的穩態誤差計算
　3.4.1 穩態誤差的定義
　3.4.2 控製係統的型彆
　3.4.3 給定穩態誤差及誤差係數
　3.4.4 擾動穩態誤差的計算
　3.4.5 減小係統穩態誤差的方法
　3.5 應用實例
　本章小結
　習題
第4章 控製係統的根軌跡分析方法
　4.1 根軌跡的基本概念
　4.1.1 根軌跡的概念
　4.1.2 根軌跡方程
　4.2 根軌跡繪製的基本規則
　4.3 利用根軌跡法分析控製係統的性能
　4.3.1 閉環零、極點分布與動態響應的關係
　4.3.2 利用主導極點法分析係統性能
　4.3.3 增加開環零、極點對係統性能的影響
　4.4 應用實例
　本章小結
　習題
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 頻率特性的定義
　5.1.2 頻率特性的性質
　5.1.3 頻率特性的圖形錶示
　5.2 典型環節的頻率特性
　5.3 係統開環頻率特性麯綫的繪製
　5.3.1 係統開環幅相頻率特性麯綫的繪製
　5.3.2 係統開環對數頻率特性麯綫的繪製
　5.4 利用頻率特性法分析控製係統的性能
　5.4.1 控製係統的穩定性分析
　5.4.2 控製係統的性能分析
　5.4.3 典型控製係統的頻域分析
　5.5 應用實例
　本章小結
　習題
第6章 控製係統的校正方法
　6.1 控製係統校正的基本概念
　6.1.1 校正方式
　6.1.2 基本控製規律
　6.2 串聯校正
　6.2.1 串聯超前校正
　6.2.2 串聯滯後校正
　6.2.3 串聯滯後-超前校正
　6.3 反饋校正
　6.3.1 反饋校正的基本原理
　6.3.2 反饋校正的形式
　6.4 自動控製係統的工程設計方法
　6.4.1 串聯校正的期望頻率特性法原理
　6.4.2 係統期望開環對數頻率特性的建立
　6.4.3 校正裝置的工程設計法
　6.5 應用實例
　本章小結
　習題
第7章 采樣控製係統
　7.1 采樣控製係統的基本概念
　7.1.1 采樣控製係統的結構與特點
　7.1.2 信號的采樣與復現
　7.2 采樣控製係統的數學模型
　7.2.1 z變換與逆z變換
　7.2.2 差分方程和脈衝傳遞函數
　7.3 采樣控製係統的性能分析
　7.3.1 采樣控製係統的穩定性分析
　7.3.2 采樣控製係統的動態性能分析
　7.3.3 采樣控製係統的穩態誤差
　7.4 應用實例
　本章小結
　習題
第8章 控製係統的MATLAB仿真應用
　8.1 MATLAB仿真基礎
　8.1.1 MATLAB係統概述
　8.1.2 MATLAB的編程基礎
　8.1.3 MATLAB語言的矩陣運算與符號運算
　8.1.4 MATLAB語言的圖形功能
　8.1.5 MATLAB程序設計
　8.1.6 Simulink仿真基礎
　8.2 MATLAB在控製係統仿真中的應用
　8.2.1 MATLAB用於控製係統的建模
　8.2.2 MATLAB用於控製係統的時域分析
　8.2.3 MATLAB用於控製係統的根軌跡分析
　8.2.4 MATLAB用於控製係統的頻域分析
　8.2.5 MATLAB用於控製係統的頻域法校正
　8.3 Simulink在控製係統仿真中的應用
　8.3.1 控製係統的Simulink模型的建立
　8.3.2 控製係統的Simulink仿真
　8.4 應用實例
　8.4.1 液壓位置伺服係統
　8.4.2 玻璃窯爐的溫度控製係統
　本章小結
　習題
附錄　常用函數的拉普拉斯變換與z變換錶
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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現代工業的神經中樞：一本關於係統運行智慧的探索 在飛速發展的現代社會，無論是最精密的航天器，還是龐雜的工業生産綫，亦或是我們日常生活中隨處可見的智能傢電，其背後都離不開一套精密而高效的“大腦”——自動控製係統。這套係統如同人體的神經係統，負責感知環境變化，決策行動指令，並最終實現預期的目標。本書將帶領讀者深入探索這一工業與科技領域的核心技術，揭示其運作的奧秘，理解其應用的廣闊天地，並激發對未來智能係統無限的想象。 從基本概念到係統理解：構建堅實的理論基石 控製理論，其核心在於如何使一個係統（被控對象）在外界擾動或內部參數變化的情況下，依然能夠按照預設的規律運行。為瞭理解這一點，我們首先需要建立一套科學的語言和工具。本書將從最基礎的概念入手，詳細闡述“係統”的內涵，什麼是“輸入”與“輸齣”，何為“狀態”與“擾動”。我們將學習如何用數學的語言來描述這些物理係統，例如微分方程、傳遞函數以及狀態空間方程，這些都是理解和分析控製係統的“通用語法”。 通過對這些數學模型的掌握，我們就能初步瞭解一個係統的動態特性：它對輸入信號有多敏感？響應速度有多快？是否會産生震蕩？是否穩定？這些特性直接決定瞭一個控製係統的好壞。本書將深入淺齣地講解如何通過分析這些模型，預測係統的行為，並找齣潛在的問題。 經典控製理論的基石：時域與頻域的深刻洞察 在自動控製領域，有兩個至關重要的分析視角：時域分析和頻域分析。時域分析著眼於係統對不同類型輸入信號（如階躍信號、斜坡信號、脈衝信號）的響應過程，它直觀地展現瞭係統從初始狀態到最終穩態的“軌跡”。我們將學習如何通過根軌跡、瞬態響應等指標來評估係統的性能，理解超調量、調節時間、穩態誤差等關鍵參數的意義。 頻域分析則從另一個角度審視係統，它關注係統如何處理不同頻率的輸入信號。通過頻率響應，我們可以瞭解係統的“帶寬”——它能有效響應哪些頻率的信號，而又會衰減哪些頻率的信號。伯德圖、奈奎斯特圖等分析工具將是我們理解係統穩定性和魯棒性的利器。通過這些工具，我們可以直觀地判斷一個係統是否容易受到高頻噪聲的影響，或者是否在某些特定頻率下錶現齣不穩定的傾嚮。 現代控製理論的演進：狀態空間與最優化的力量 隨著計算機技術的發展和對復雜係統需求的提升，現代控製理論應運而生。狀態空間方法提供瞭一種更全麵、更強大的描述係統的方式，它能夠處理多輸入多輸齣（MIMO）係統，並能直接分析係統的內部狀態。本書將詳細介紹狀態空間方程的建立、解析和應用，包括可控性和可觀測性等重要概念，這些概念是設計高性能控製器（如狀態反饋控製器）的前提。 進一步地，我們還將觸及控製理論中的“最優”思想。在許多實際應用中，我們不僅希望係統能夠穩定運行，更希望它在滿足某些約束條件的前提下，能夠達到最優的性能指標，例如最快的響應速度、最小的能量消耗。本書將介紹最優控製的基本原理，例如LQR（綫性二次調節器）等方法，它們能夠根據預設的性能指標，自動生成最優的控製律，從而使係統達到前所未有的高效運行。 控製器設計：從理論到實踐的橋梁 理解瞭係統的模型和分析方法，接下來自然是設計能夠有效控製這些係統的“大腦”——控製器。本書將係統地介紹各種經典和現代的控製器設計方法。PID（比例-積分-微分）控製器作為最基礎、應用最廣泛的控製器之一，其原理、整定方法及其在工業現場的妙用將是重點講解內容。我們將學習如何根據係統的特性，巧妙地調整P、I、D三個參數，以達到理想的控製效果。 除瞭PID控製器，本書還將介紹更先進的控製器設計技術。例如，如何利用狀態反饋設計更魯棒、更精確的控製器；如何設計能夠處理係統不確定性和外部擾動的自適應控製器；以及如何利用模糊邏輯、神經網絡等智能算法來設計具有“學習”能力的控製器，使其能夠適應復雜的、非綫性的係統。本書將通過豐富的實例，展示這些控製器的設計過程和實際應用效果。 實際應用領域：拓展視野，激發靈感 自動控製技術的應用範圍之廣，幾乎涵蓋瞭所有工業和科技領域。本書將精選多個典型的應用案例，展現自動控製原理如何在實踐中發揮巨大作用。 工業過程控製： 從石油化工、鋼鐵冶金到電力生産，自動控製係統是保障生産安全、提高産品質量、降低能耗的關鍵。我們將看到如何利用先進的控製策略來優化反應堆的溫度和壓力，如何精確控製軋鋼機的厚度，以及如何穩定電網的頻率和電壓。 機器人與自動化： 機器人手臂的精準運動、無人駕駛汽車的導航與決策、工廠自動化生産綫的協調運行，都離不開精密的運動控製和路徑規劃。本書將探討如何利用伺服係統和先進的控製算法，賦予機器人“智慧”和“靈巧”。 航空航天與國防： 飛機的自動駕駛儀、導彈的製導係統、衛星的軌道保持，這些對精度和可靠性要求極高的領域，是自動控製技術最耀眼的舞颱。我們將深入瞭解飛機姿態控製、飛行路徑跟蹤等背後的控製原理。 新能源與環保： 風力發電機的變槳控製、太陽能電池闆的跟蹤係統、汙水處理廠的自動化運行，自動控製在構建綠色、可持續發展的未來中扮演著重要角色。 生物醫學與日常生活： 從醫療手術機器人到智能傢居的溫度調節，再到精密儀器的自動校準，自動控製技術正在悄然改善我們的生活質量，提升醫療水平。 麵嚮未來：智能化與網絡化控製的展望 隨著人工智能、大數據、物聯網等技術的蓬勃發展，自動控製係統也正經曆著深刻的變革。本書將在結尾部分，展望自動控製的未來發展趨勢，包括： 智能化控製： 如何將機器學習、深度學習等AI技術與傳統控製理論相結閤，實現更具自主性、適應性和預測性的智能控製係統。 網絡化控製： 如何利用通信網絡將分散的傳感器、執行器和控製器連接起來，構建大型的、協同工作的分布式控製係統，實現更高效的信息共享和資源優化。 模型預測控製（MPC）： 這是一種結閤係統模型、優化算法和預測能力的先進控製策略，在復雜工業過程控製中展現齣巨大的潛力。 魯棒控製與自適應控製的進一步發展： 如何設計能夠在強擾動和模型不確定性下依然保持優異性能的控製器。 本書旨在為自動化、電氣工程、機械工程、計算機科學等相關專業的學生和工程師提供一個係統、深入的學習平颱。通過理論的學習和案例的分析，讀者不僅能夠掌握自動控製的基本原理和方法，更能培養解決實際工程問題的能力，為未來的科技創新和産業發展貢獻力量。這是一場關於係統運行智慧的探索之旅，期待與您一同啓程。

評分☆☆☆☆☆

從一個已經接觸過一些自動化項目實踐的讀者的角度來看，這本書的“實用規劃”定位確實名副其實。它不僅僅停留在S域或Z域的分析層麵，更重要的是，它為後續深入學習數字控製和現代工業控製係統打下瞭堅實的理論地基。比如，書中對離散化方法和數字控製器的設計思路的介紹，非常貼閤當前工業控製的主流趨勢。很多課程可能在介紹完連續係統後就草草收尾，但這本書很負責任地將連續係統和離散係統的聯係解釋清楚瞭。此外，書後附帶的一些參考資料和拓展閱讀建議也很有價值，它們為那些想要將理論知識應用到實際的工程師們指明瞭方嚮，比如如何選擇閤適的控製器參數，以及在實際係統調試中可能遇到的問題。總而言之，它不是一本用來應付考試的書，而是一本可以陪伴你度過本科階段並作為工作參考手冊的厚重之作。

評分☆☆☆☆☆

我得說，這本書的深度和廣度確實值得稱贊，它不像有些教材那樣隻停留在基礎概念的錶麵，而是真正深入到瞭自動化係統設計的“裏子”裏。我特彆欣賞它在處理非綫性係統和現代控製部分時的處理方式。現代控製理論那一塊，矩陣代數和狀態空間描述的引入，是理解現代控製設計的關鍵門檻，而這本書巧妙地將抽象的數學工具和具體的係統性能指標聯係起來，讓人明白瞭為什麼要用這些復雜的數學工具。狀態觀測器和反饋設計的部分，書裏給齣瞭非常清晰的設計流程，配套的算例也足夠有代錶性。讀完這部分，你會有一種豁然開朗的感覺，不再覺得控製設計是黑箱操作。此外，對於一些前沿或在工業界應用廣泛的主題，比如魯棒控製或最優控製的初步介紹，這本書也沒有放過，雖然篇幅不長，但足以讓有誌於深入研究的讀者找到下一步學習的方嚮。這種前瞻性和實用性的平衡把握得相當到位，讓我感覺這本書的價值不僅僅局限於課堂教學，對自學者也極其友好。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和插圖質量，也間接影響瞭我的閱讀體驗。作為一本理工科教材，圖錶的清晰度至關重要，這本書在這方麵做得非常齣色。無論是時域響應麯綫、根軌跡圖還是頻率特性圖，綫條都非常銳利，坐標軸的標注清晰可辨，而且圖錶的設計也很有助於直觀理解。有些復雜的數學推導過程，作者會用分步標注的方式呈現，並配以簡短的文字解釋，避免瞭長串公式帶來的閱讀疲勞感。我特彆喜歡它在引入新的控製方法時，會先用一個現實中的控製目標（比如“我們希望係統能夠快速且無超調地到達目標值”）來驅動齣所需的設計方法，這種“目標驅動”的敘事方式，讓枯燥的理論學習過程變得更有目的性。這讓讀者始終能保持一種“我正在解決一個具體問題”的心態，而不是單純地在記憶知識點。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計挺有意思的，那種深藍和銀灰的搭配，看起來就透著一股嚴謹和專業範兒，很符閤一本理工科教材的氣質。我當初在書店裏翻到它的時候，主要是被那個副標題吸引瞭——“21世紀高等院校自動化類實用規劃教材”。這說明它不僅僅是理論的堆砌，更強調瞭與當前工程實踐的接軌。剛開始接觸這本書時，我最大的感受是內容編排的邏輯性很強，章節之間的過渡自然流暢，仿佛在引導讀者一步步深入一個復雜的係統。比如，從最基礎的係統建模，到頻域分析，再到現代控製理論的引入，每一步都有清晰的數學推導作為支撐，同時又會穿插一些實際工程中的例子來輔助理解。那種感覺就像是跟瞭一個非常耐心的老師，他不會急於讓你掌握高深的技巧，而是確保你的基礎足夠紮實。尤其值得一提的是，書裏對經典控製理論的闡述非常透徹，像是根軌跡和波德圖的繪製，講解得深入淺齣，即便是初次接觸這些概念的同學，也能通過書中的圖例和詳盡的步驟，很快抓住核心要點。這種對基礎的重視，在我後來的學習和項目中，起到瞭至關重要的作用。

評分☆☆☆☆☆

與其他我翻閱過的幾本教材相比，這本書在習題設計上的用心程度絕對是頂尖的。很多教材的習題往往是重復計算或者概念性的簡單應用，但這裏的習題明顯經過精心設計，它們往往是針對某一特定難點或某一類工程問題的微縮模型。我記得有幾道題，要求根據給定的係統參數推導齣係統的可控性和可觀測性，然後設計齣滿足特定時間響應要求的狀態反饋控製器，這直接檢驗瞭你對前幾章理論知識的綜閤運用能力。而且，許多習題的答案和詳細的解題步驟都可以在附錄中找到，這對於我們這些常常需要自我檢驗的學習者來說，簡直是福音。這種“學完一個知識點，馬上就能在習題中得到實戰檢驗”的模式，極大地提高瞭學習效率。我個人的學習習慣就是做完一章的理論學習後，會集中精力攻剋配套的習題，通過這種反饋迴路，纔真正把那些復雜的公式和定理“刻”在瞭腦子裏，而不是停留在紙麵上。