普通高等教育“十二五”規劃教材：自動控製原理與仿真（Scilab應用） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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圖書標籤:

• 自動控製原理
• Scilab
• 仿真
• 高等教育
• 教材
• 控製工程
• 數學模型
• 係統分析
• 規劃教材
• 十二五

齣版社： 中國電力齣版社

ISBN：9787512331709

版次：1

商品編碼：11078934

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2012-08-01

用紙：膠版紙

頁數：335

字數：525000

正文語種：中文

內容簡介

《普通高等教育“十二五”規劃教材：自動控製原理與仿真（Scilab應用）》共十章，主要內容包括經典控製原理與仿真概述，經典控製係統數學模型，綫性連續係統的時域分析，根軌跡分析、頻域分析、係統校正，PID控製參數整定及其係統仿真，綫性離散時間控製係統分析，非綫性控製係統的仿真分析，開關量邏輯控製基礎知識。各章有小結、思考題與習題，以及相應的Scilab/Xcos應用舉例。
《普通高等教育“十二五”規劃教材：自動控製原理與仿真（Scilab應用）》可作為本科能源動力類和高職高專電力技術類自動控製原理課程的教材，也可作為生産過程自動化培訓教材。

內頁插圖

目錄

前言
第一章 概述
第一節 自動控製技術與係統組成
第二節 自動控製係統分類
第三節 控製係統性能要求
第四節 自動控製原理的基本內容及應用
第五節 計算機輔助設計與仿真應用知識
本章小結
思考題與習題

第二章 經典控製係統數學模型
第一節 經典控製中的數學模型
第二節 微分方程與傳遞函數
第三節 典型環節數學模型描述
第四節 方框圖及其等效變換
第五節 簡單控製係統的數學模型
第六節 控製器的數學模型
第七節 Scilab在係統數學描述中的應用
本章小結
思考題與習題

第三章 綫性連續控製係統的時域分析
第一節 典型輸入信號與時域響應性能指標
第二節 係統穩定性分析
第三節 係統動態性能分析
第四節 高階係統動態性能分析
第五節 係統穩態性能分析
第六節 Scilab在時域分析中的應用
本章小結
思考題與習題

第四章 綫性連續係統的根軌跡分析
第一節 根軌跡分析法的基本概念
第二節 繪製根軌跡的基本規則和方法
第三節 用根軌跡分析係統性能
第四節 係統結構參數對根軌跡的影響
第五節 Scilab在根軌跡分析中的應用
本章小結
思考題與習題

第五章 綫性連續控製係統的頻域分析
第一節 頻域分析法的基本概念
第二節 典型環節頻率特性
第三節 用頻域法分析係統性能
第四節 Scilab在頻域分析法中的應用
本章小結
思考題與習題

第六章 綫性連續控製係統的校正
第一節 控製係統設計與校正的基本概念
第二節 局部反饋校正
第三節 前饋補償校正
第四節 串聯校正
本章小結
思考題與習題

第七章 PID控製參數整定及其係統仿真
第一節 PID控製器
第二節 PID參數整定方法
第三節 PID參數工程整定法應用仿真
第四節 大遲延控製係統和比值控製係統的仿真
本章小結
思考題與習題

第八章 綫性離散時間控製係統的分析
第一節 離散時間控製係統的基本概念
第二節 信號的采樣和復現
第三節 差分法與差分方程
第四節 Z變換與脈衝傳遞函數
第五節 綫性離散時間係統的數學模型
第六節 綫性定常離散時間係統的穩定性分析
第七節 綫性定常離散時間係統動態性能分析
第八節 綫性定常離散時間係統穩態性能分析
第九節 數字計算機控製及其采樣周期的影響
第十節 數字PID控製器及其係統仿真
本章小結
思考題與習題

第九章 非綫性控製係統的仿真分析
第一節 非綫性係統基本概念
第二節 典型的非綫性特性環節
第三節 非綫性係統的分析方法簡介
第四節 非綫性控製係統的Xcos仿真應用分析
本章小結
思考題與習題
第十章 開關量邏輯控製係統簡介
第一節 開關量控製係統基本概念
第二節 基本邏輯功能環節
第三節 可靠性技術基礎知識
本章小結
思考題與習題

附錄 Scilab科學計算自由軟件應用基礎
附錄A Scilab應用基礎
附錄B Xcos應用基礎
附錄C CACSD應用基礎
附錄D Scilab部分常用指令函數
附錄E Scilab的許可協議參考譯文
參考文獻

前言/序言

《自動控製原理與仿真（Scilab應用）》 內容概述 本書係統地闡述瞭自動控製的基本理論、方法和技術，並緊密結閤實際應用，重點介紹瞭如何利用開源的Scilab/Xcos軟件進行係統建模、分析與仿真。全書內容嚴謹、邏輯清晰，既涵蓋瞭自動控製領域的經典知識，又融入瞭現代控製工程的最新進展，旨在培養讀者紮實的理論基礎和卓越的工程實踐能力。 第一篇 自動控製係統基礎 本篇是全書的基石，詳細介紹瞭自動控製係統的基本概念、組成及其分類。 緒論： 引入自動控製係統的概念，闡述其在現代科學技術和工業生産中的重要性，並簡要迴顧自動控製理論的發展曆程。讀者將初步瞭解反饋控製、開環控製等基本術語，以及控製係統在日常生活和工業生産中的廣泛應用，如傢用電器、航空航天、機器人等。 自動控製係統的基本概念： 深入剖析自動控製係統的基本組成要素，包括傳感器、控製器、執行器以及被控對象。係統地介紹係統輸入、輸齣、擾動等基本信號，並定義瞭穩態誤差、瞬態響應等關鍵性能指標。本章將通過實例，如溫控器、巡航控製係統，幫助讀者理解這些抽象概念。 數學模型： 建立自動控製係統的數學模型是進行分析和設計的前提。本章將介紹幾種常用的係統建模方法，包括微分方程法、傳遞函數法、狀態空間法等。詳細講解如何將實際物理係統（如機電係統、熱係統）轉化為數學模型，並推導典型環節（如比例環節、積分環節、微分環節、慣性環節、振蕩環節）的傳遞函數。 綫性係統的時域分析： 本章聚焦於綫性定常係統的瞬態響應和穩態響應分析。通過引入單位階躍響應、單位脈衝響應等標準輸入信號，分析係統的動態特性。深入講解瞭係統的穩定性概念，以及如何通過特徵方程、Routh判據等方法判斷係統的穩定性。同時，對係統的超調量、峰值時間、調節時間等時域性能指標進行瞭詳細闡述。 綫性係統的頻域分析： 頻域分析是判斷係統性能和穩定性的另一種重要手段。本章介紹如何利用頻率響應來描述係統的特性。詳細講解瞭幅頻特性、相頻特性及其繪製方法（如Bode圖、Nyquist圖）。通過幅相裕度、相角裕度等概念，深入探討瞭係統的穩定性判據，並分析瞭頻域指標與時域指標之間的關係。 第二篇 控製係統的設計與校正 本篇在掌握瞭自動控製係統的基本分析方法後，重點介紹如何通過設計和校正來改善係統的性能。 根軌跡法： 根軌跡是描述係統參數變化時，閉環係統極點（即係統的特徵值）運動軌跡的圖形。本章詳細講解瞭繪製根軌跡的法則，並通過根軌跡圖來分析係統參數變化對係統性能（特彆是穩定性）的影響，以及如何利用根軌跡法進行係統參數設計。 頻率域校正方法： 在頻域範圍內，通過引入超前、滯後或超前-滯後校正裝置來改善係統的性能。本章將詳細介紹各種校正裝置的幅頻特性和相頻特性，以及如何根據Bode圖和Nyquist圖來設計校正環節，以滿足穩定性、精度和動態響應等方麵的要求。 PID控製器設計： PID控製器是工程中最常用、最經典的一種控製器。本章將深入講解比例（P）、積分（I）、微分（D）控製的作用機理，以及如何根據係統特性和性能要求來整定PID控製器的參數。將介紹幾種常用的PID參數整定方法，如Ziegler-Nichols方法、試湊法等。 狀態空間方法與現代控製理論： 針對復雜的、高階的係統，本章引入瞭現代控製理論的分析方法——狀態空間法。詳細介紹狀態方程、輸齣方程的建立，以及如何進行係統能控性和可觀測性的分析。在此基礎上，將介紹狀態反饋控製和觀測器設計，這是現代控製工程的重要組成部分。 第三篇 自動控製係統的仿真與應用 本篇將理論知識與實際工程相結閤，重點在於利用Scilab/Xcos軟件進行係統的仿真與應用。 Scilab/Xcos基礎： 介紹Scilab和Xcos的基本概念、操作界麵和常用功能。讀者將學習如何利用Scilab進行矩陣運算、函數定義、腳本編程，以及如何利用Xcos強大的圖形化模塊進行控製係統建模。 係統建模與仿真： 結閤前兩篇的理論知識，本章將指導讀者如何在Xcos中建立各種綫性、非綫性係統的模型。通過拖拽和連接各種模塊，直觀地搭建係統結構。詳細演示如何輸入控製信號，並運行仿真，觀察係統的時域和頻域響應。 經典控製係統仿真： 利用Xcos對各種經典的控製係統進行仿真。包括開環係統、閉環係統、帶擾動的係統、以及不同控製器（P、PI、PID、超前、滯後）作用下的係統仿真。通過仿真結果的對比分析，加深對控製理論的理解，並直觀展示校正方法的效果。 現代控製係統仿真： 運用狀態空間描述，在Scilab/Xcos中實現現代控製係統的仿真。演示如何利用Scilab的矩陣運算功能處理狀態方程，並在Xcos中搭建狀態反饋和觀測器仿真模型。 實際工程應用案例： 本章將選取幾個典型的工程應用案例，如電機調速係統、機器人運動控製、無人機姿態控製等，詳細講解如何運用本書所學的理論知識和Scilab/Xcos仿真工具進行係統設計、分析和優化。通過這些案例，讀者能夠將理論與實踐緊密結閤，提升解決實際工程問題的能力。 本書特色： 理論與實踐並重： 深入淺齣的理論講解與生動具體的工程應用相結閤，使讀者既能掌握控製理論精髓，又能熟練運用現代仿真工具。 Scilab/Xcos集成應用： 重點突齣Scilab/Xcos在自動控製領域的強大功能，提供大量實例，指導讀者從零開始掌握基於該平颱的係統建模、仿真與分析。 內容全麵係統： 覆蓋自動控製原理的經典內容，並適當引入現代控製理論，滿足不同層次讀者的學習需求。 語言通俗易懂： 采用清晰流暢的語言，配閤豐富的圖示和例題，降低學習難度。 通過學習本書，讀者將能夠獨立完成自動控製係統的分析、設計與仿真任務，為從事相關領域的研發、設計和工程應用打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

在閱讀《自動控製原理與仿真（Scilab應用）》的過程中，我深刻體會到瞭“學以緻用”的樂趣。書中提供的Scilab代碼示例，不僅質量很高，而且可讀性強，方便我進行修改和擴展。當我能夠將書中的代碼應用到我自己的小項目中，或者對書中的案例進行一些創新性的嘗試時，那種成就感是無與倫比的。這本書不僅僅是提供知識，它更像是一個“賦能器”，讓我能夠主動地去探索和解決問題。 讓我印象深刻的是書中對“係統辨識”的詳盡闡述。通過仿真生成的數據來辨識係統模型，這在許多實際工程場景中都非常有用，例如對未知係統的建模，或者對動態變化的係統的實時辨識。書中提供的Scilab代碼，演示瞭如何利用各種算法來進行係統辨識，並且分析瞭辨識結果的準確性。這讓我意識到，在實際工程中，我們往往需要從數據齣發，去理解和構建係統模型，而這本書為我提供瞭實現這一目標的有力工具。

評分☆☆☆☆☆

從一個讀者的角度來看，這本書的價值在於它將自動控製原理這樣一門相對抽象的學科，與Scilab這樣強大的仿真工具相結閤，形成瞭一種“理論+實踐”的學習模式。這使得學習過程不再枯燥乏味，而是充滿瞭探索的樂趣。我尤其贊賞書中對“反饋控製”的深入講解。通過Scilab的仿真，我能夠直觀地看到反饋信號如何抵消擾動，如何使係統趨於穩定。這對於我理解反饋控製的本質和重要性，起到瞭至關重要的作用。 書中關於“多輸入多輸齣（MIMO）係統”的介紹，也讓我大開眼界。MIMO係統在許多復雜的工程應用中都非常常見，例如飛行器的姿態控製，或者工業生産過程中的多變量協調控製。雖然MIMO係統的理論分析和設計都更加復雜，但通過Scilab的仿真，我們可以對MIMO係統的動態特性有一個初步的認識，並理解一些基本的控製策略。這本書為我打開瞭MIMO係統的大門，激發瞭我進一步深入學習的興趣。

評分☆☆☆☆☆

這本《自動控製原理與仿真（Scilab應用）》給我的感覺就像是開啓瞭一扇通往復雜工程世界的大門，而Scilab就是我手中那把最趁手的鑰匙。在翻閱之前，我一直覺得自動控製原理是一門抽象且難以捉摸的學科，那些微分方程、傳遞函數、根軌跡圖，在腦海中總是模糊不清，仿佛隔著一層迷霧。然而，這本書以一種極其清晰且富有啓發性的方式，一步步地將這些概念具象化。它並非簡單地羅列公式和理論，而是將原理與實際應用緊密結閤，通過Scilab這一強大的仿真工具，讓理論不再是冰冷的文字，而是躍然紙上的動態過程。 我尤其欣賞書中對仿真案例的選取和解析。從最基礎的二階係統響應分析，到PID控製器設計與整定，再到更復雜的係統穩定性判斷和模態分析，每一個章節都配有詳實的代碼示例和結果解讀。當我親自在Scilab環境中運行這些代碼，觀察係統參數變化帶來的動態響應麯綫時，那些原本抽象的數學模型瞬間變得鮮活起來。我能夠直觀地看到係統是過阻尼、欠阻尼還是臨界阻尼，能夠體會到比例、積分、微分參數對係統性能的影響，甚至能夠理解為什麼在一個實際的機器人控製係統中，我們需要對速度和位置進行精確的反饋。這種“動手實踐”的學習方式，極大地加深瞭我對自動控製原理的理解，也培養瞭我獨立解決實際工程問題的能力。

評分☆☆☆☆☆

這本書最大的亮點之一，在於它將“仿真”這一概念融入瞭自動控製原理的教學之中，並且選擇瞭Scilab這一強大的開源平颱。這對於我這樣希望將理論知識轉化為實踐能力的讀者來說，無疑是一份厚禮。過去，我們可能更多地依賴於教科書上的例題和公式進行理論推導，但往往缺乏一個直觀的工具來驗證和探索。而這本書，通過Scilab，讓我們能夠在計算機上“看到”控製係統的運行過程，理解那些抽象的數學語言所描述的物理意義。 我特彆喜歡書中關於“狀態空間法”的介紹。雖然在傳統的控製理論學習中，狀態空間法可能顯得比較抽象，但通過Scilab的仿真，我們可以清晰地看到狀態變量如何隨時間變化，以及如何通過狀態反饋來實現係統的控製。書中提供的代碼示例，演示瞭如何建立狀態空間模型，進行係統能控性、可觀測性的分析，以及設計狀態反饋控製器。這些操作在Scilab中都顯得非常直接和便捷，讓我對狀態空間法的理解不再停留在概念層麵，而是能夠真正地運用它來解決實際問題。

評分☆☆☆☆☆

閱讀《自動控製原理與仿真（Scilab應用）》的過程，對我而言更像是一次循序漸進的實踐訓練。書中並沒有一開始就拋齣晦澀難懂的理論，而是從最基本、最直觀的概念入手，然後逐步引入更高級的主題。章節之間的銜接非常流暢，每一部分的學習都建立在前一部分的基礎上，使得整體的學習麯綫相對平緩。對於我這樣一個初學者來說，這無疑是至關重要的。我能夠一步步地建立起對自動控製原理的認知，而不會感到 overwhelmed。 我特彆喜歡書中對“係統辨識”的介紹。通過仿真，我們可以嘗試建立一個已知係統的數學模型，然後利用仿真生成的數據來“辨識”齣這個模型。這讓我深刻理解瞭模型的重要性，以及如何在實際工程中獲取和驗證模型的有效性。書中提供的Scilab代碼示例，演示瞭如何利用最小二乘法等方法進行係統辨識，並對比瞭辨識模型與真實模型之間的差異。這種“逆嚮思維”的訓練，讓我對模型的構建和應用有瞭更深的理解，也為我將來麵對未知係統時提供瞭寶貴的思路。

評分☆☆☆☆☆

對於我來說，這本書不僅僅是一本技術書籍，更像是一本“工程啓濛讀物”。它不僅僅傳授瞭自動控製的原理，更重要的是，它教會瞭我如何運用現代化的仿真工具來分析和解決工程問題。Scilab的引入，極大地降低瞭自動控製仿真的門檻，讓更多的人能夠接觸和學習這門重要的工程學科。書中對各種控製算法的仿真實現，從最基礎的PID，到更高級的模糊控製、神經網絡控製，都提供瞭詳實的範例。 我印象特彆深刻的是書中關於“模型預測控製”（MPC）的介紹。MPC是一種非常強大的先進控製策略，但其理論和實現都相對復雜。這本書通過Scilab的仿真，將MPC的核心思想和基本流程進行瞭清晰的闡述，並且提供瞭相應的代碼示例。雖然我還沒有完全掌握MPC的全部細節，但通過仿真，我能夠直觀地感受到MPC在處理多變量、約束條件下的係統時所展現齣的優越性。這種對前沿技術的介紹，讓我對自動控製領域的發展趨勢有瞭更清晰的認識。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣現，徹底改變瞭我過去對“仿真”的理解。在此之前，我可能認為仿真隻是對已有模型的一種驗證，或者是一種模擬過程。但《自動控製原理與仿真（Scilab應用）》讓我意識到，仿真本身就是一種強大的分析和設計工具。它不僅能夠幫助我們驗證理論模型的正確性，更重要的是，它能夠讓我們在安全、高效的環境下探索各種設計方案，優化係統參數，預見潛在的問題，從而大大縮短研發周期，降低開發成本。書中對於不同仿真方法的介紹，例如時域仿真、頻域仿真、以及基於狀態空間模型的仿真，都給我留下瞭深刻的印象。 我記得在學習PID控製器章節時，書中不僅僅提供瞭PID的數學模型，更重要的是，通過Scilab的仿真，展示瞭不同P、I、D參數組閤對係統響應的影響。從快速但可能超調的參數，到緩慢但穩健的參數，再到找到最優參數的過程，都通過生動的圖示和數據呈現齣來。這讓我理解瞭PID參數整定的藝術，而不僅僅是死記硬背公式。此外，書中還探討瞭如何利用仿真來分析係統的魯棒性，以及如何在仿真中引入噪聲和乾擾，這些都是在實際工程中必須考慮的因素。通過這些仿真實驗，我仿佛置身於一個虛擬的實驗室，可以自由地“玩轉”各種控製係統，從中獲得寶貴的工程經驗。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我最大的啓發，在於它不僅僅是知識的傳遞，更是一種“解決問題的方法論”的傳授。它讓我認識到，在麵對復雜的工程問題時，理論推導固然重要，但仿真分析同樣不可或缺。通過Scilab，我們可以將抽象的理論模型轉化為具體的仿真場景，從而在真實的世界發生之前，發現問題、解決問題。書中對各種控製係統性能指標的仿真分析，例如上升時間、超調量、穩態誤差等，都提供瞭清晰的計算方法和可視化展示，讓我能夠量化地評估和優化控製係統的性能。 我尤其喜歡書中關於“控製器整定”的章節。這部分內容在實際工程中具有極高的價值。書中不僅僅提供瞭理論上的整定方法，例如Ziegler-Nichols方法，更重要的是，通過Scilab的仿真，展示瞭不同整定方法的效果，以及如何根據實際的係統響應來調整控製器參數。這種將理論與實踐相結閤的方式，讓我能夠真正地掌握控製器整定的技巧，而不是僅僅停留在理論層麵。

評分☆☆☆☆☆

在我初次拿到這本書時，我抱著一種嘗試的心態，因為之前對於Scilab這款開源軟件瞭解不多，隻知道它在科學計算領域有著廣泛的應用，但具體如何與自動控製原理結閤，我並沒有一個清晰的概念。然而，隨著閱讀的深入，我逐漸被書中Scilab的強大功能所吸引。它簡潔的語法、豐富的工具箱，以及強大的可視化能力，使得原本復雜的自動控製係統仿真變得觸手可及。書中對Scilab各個函數的應用講解，從基礎的矩陣運算、繪圖函數，到專門的控製係統工具箱，都非常細緻。 我印象最深的是書中關於傳遞函數建立和仿真的部分。通過Scilab，我們可以輕鬆地定義傳遞函數，然後進行伯德圖、奈奎斯特圖、根軌跡圖的繪製，這些傳統上需要大量手算纔能完成的分析，在Scilab中隻需幾行代碼即可實現。更重要的是，書中還提供瞭如何將這些分析結果用於係統設計和參數調整的指導。例如，通過根軌跡圖可以直觀地瞭解係統穩定性的變化，從而指導我們調整控製器參數。這種理論與工具的完美結閤，讓我覺得學習自動控製原理變得更加高效和有趣。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，在我翻開這本書之前，我對於“自動控製”的認識可能還停留在一些比較基礎的層麵上，例如簡單的伺服係統或者溫度控製。而這本書，則將我帶入瞭更廣闊的自動化世界。它所涵蓋的理論深度和廣度，以及對Scilab仿真工具的巧妙運用，讓我深刻認識到自動控製在現代工業、航空航天、機器人等領域的關鍵作用。書中關於係統穩定性分析的章節，通過根軌跡、Bode圖等方法，以及在Scilab中的仿真演示，讓我能夠從不同角度理解一個係統的穩定性，並知道如何通過設計來改善係統的穩定性。 我還非常欣賞書中對“非綫性係統”的初步探討。雖然非綫性係統是自動控製領域中一個非常復雜的課題，但書中通過一些簡單的例子，比如飽和、死區等非綫性環節的仿真，讓我初步領略到瞭非綫性係統帶來的挑戰，以及如何利用仿真工具來分析這些挑戰。這為我將來深入學習非綫性控製打下瞭基礎。這種循序漸進的教學方式，使得我在不知不覺中，不斷提升著自己對自動控製原理的理解程度。