數字控製係統:設計、辨識和實現

數字控製係統:設計、辨識和實現 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

[法] loan D.Landau Giankuca Zito 著,齊瑞雲,陸寜雲 譯
圖書標籤:
  • 數字控製
  • 控製係統
  • 自動控製
  • 係統辨識
  • 控製設計
  • 現代控製
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  • 嵌入式控製
  • 智能控製
  • 控製工程
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齣版社: 科學齣版社
ISBN:9787030402592
版次:1
商品編碼:11493909
包裝:平裝
開本:32開
齣版時間:2014-07-01
用紙:膠版紙
頁數:380
字數:478000
正文語種:中文

具體描述

編輯推薦

  《數字控製係統:設計、辨識和實現》可作為研究生第一學期係統辨識和數字控製係統設計課程的教材,也可作為工程技術人員、控製科學與工程學科專業人員的自學教材或參考書。

內容簡介

  《數字控製係統:設計、辨識和實現》提供瞭係統辨識和數字控製器設計所必需的知識和技術,適用於各種類型的對象和過程。《數字控製係統:設計、辨識和實現》區彆於其他同類書籍的一個重要特點是:係統辨識和控製器設計兩者並重。這是因為在設計高性能控製係統時,辨識和控製器設計密不可分,控製工程師必須在這兩個方麵都具有深厚的功底
另外,《數字控製係統:設計、辨識和實現》也強調控製算法的魯棒性和控製器的復雜度,這是工程實踐中的兩個重要問題。《數字控製係統:設計、辨識和實現》體係新穎、內容豐富、論述嚴謹、重點突齣,內容取捨上強調基礎性和實用性。《數字控製係統:設計、辨識和實現》網站給齣瞭豐富的控製係統設計和優化程序,讀者可免費下載。

內頁插圖

目錄

給中國讀者的話譯者序
前言
第1章連續控製係統一一一迴顧1
1.1連續時間模型1
1.1.1時域1
1.1.2頻域2
1.1.3穩定性3
1.1.4時間響應5
1.1.5頻率響應6
1.1.6二階係統7
1.1.7時延係統10
1.1.8非最小相位係統11
1.2閉環係統12
1.2.1級聯係統12
1.2.2閉環係統的傳遞函數12
1.2.3穩態誤差13
1.2.4擾動抑製14
1.2.5閉環係統的頻域分析奈奎斯特圖和穩定性判據15
1.3P1控製器和P1D控製器17
1.3.1P1控製器17
1.3.2P1D控製器17
1.4本章小結18
參考文獻18
第2章計算機控製係統19
2.1計算機控製簡介19
2.2離散化和采樣係統概述21
2.2.1離散化和采樣頻率的選擇21
2.2.2控製係統采樣頻率的選擇23
2.3離散時間模型25
2.3.1時域模型25
2.3.2頻域模型29
2.3.3綫性離散時間模型的一般形式31
2.3.4離散時間係統的穩定性33
2.3.5穩態增益34
2.3.6帶有保持器的采樣係統模型35
2.3.7一階時延係統分析36
2.3.8二階係統分析39
2.4閉環離散時間係統41
2.4.1閉環係統傳遞函數41
2.4.2穩態誤差42
2.4.3擾動抑製42
2.5數字控製器設計的基本原則43
2.5.1數字控製器的結構43
2.5.2數字控製器的規範結構45
2.5.3使用P1數字控製器的控製係統48
2.6閉環采樣係統的頻域分析49
2.6.1閉環係統穩定性49
2.6.2閉環係統的魯棒性51
2.7本章小結60
參考文獻62
第3章 魯棒數字控製器設計方法64
3.1引言64
3.2P1D數字控製器65
3.2.1第1型數字P1D控製器結構66
3.2.2第1型數字P1D控製器的設計67
3.2.3第1型數字P1D控製器示例71
3.2.4第2型數字P1D控製器75
3.2.5輔助極點的作用77
3.2.6數字P1D控製器---結論79
3.3極點配置79
3.3.1結構79
3.3.2選擇閉環極點P(q-1)80
3.3.3調節控製81
3.3.4跟蹤控製84
3.3.5極點配置示例87
3.4獨立目標的跟蹤與調節88
3.4.1結構90
3.4.2調節控製90
3.4.3跟蹤控製92
3.4.4獨立目標的跟蹤與調節示例93
3.5內模控製一一一跟蹤與調節96
3.5.1調節控製97
3.5.2跟蹤控製98
3.5.3內模控製的一種解釋98
3.5.4靈敏度函數99
3.5.5部分內模控製一一一跟蹤與調節100
3.5.6對象模型具有穩定零點時的內模控製100
3.5.7時延係統的控製示例101
3.6基於靈敏度函數塑形的極點配置105
3.6.1輸齣靈敏度函數的性質106
3.6.2輸入靈敏度函數的性質113
3.6.3靈敏度函數模闆的定義114
3.6.4靈敏度函數的塑形116
3.6.5靈敏度函數的塑形示例1 118
3.6.6靈敏度函數的塑形示例2 120
3.7本章小結122
參考文獻123
第4章 隨機擾動下數字控製器的設計125
4.1隨機擾動的模型125
4.1.1擾動的描述125
4.1.2隨機擾動模型128
4.1.3ARA模型131
4.1.4最優預測132
4.2最小方差跟蹤與調節134
4.2.1示例135
4.2.2一般情況137
4.2.3最小方差跟蹤和調節示例14
4.3不穩定零點的情況142
4.3.1控製器的設計142
4.3.2示例143
4.4廣義最小方差跟蹤和調節144
4.5本章小結145
參考文獻146
第5章 係統辨識一一一基礎148
5.1係統模型的辨識原則148
5.2參數估計算法152
5.2.1簡介152
5.2.2梯度算法154
5.2.3最小二乘算法158
5.2.4自適應增益的選擇163
5.3選擇係統辨識的輸入序列166
5.3.1問題描述166
5.3.2僞隨機二進製序列169
5.4隨機擾動對於參數估計的影響172
5.5遞歸辨識方法的結構174
5.6本章小結18
參考文獻181
第6章 係統辨識方法183
6.1基於白化預測誤差的辨識方法——類型I 183
6.1.1遞歸最小二乘法183
6.1.2增廣最小二乘法183
6.1.3遞歸極大似然法185
6.1.4基於增廣預測模型的輸齣誤差法187
6.1.5廣義最小二乘法188
6.2驗證類型I方法辨識得到的模型189
6.3基於觀測嚮量和預測誤差的不相關性的辨識方法——類型II 191
6.3.1基於輔助模型的輔助變量法192
6.3.2基於固定補償器的輸齣誤差法193
6.3.3基於(自適應)濾波觀測的輸齣誤差法195
6.4驗證類型II方法辨識得到的模型196
6.5模型復雜度估計198
6.5.1模型復雜度估計示例198
6.5.2理想情況200
6.5.3有噪聲情況201
6.5.4復雜度估計指標203
6.6本章小結204
參考文獻205
第7章 係統辨識的實踐問題207
7.1輸入/輸齣數據采集207
7.1.1采集協議207
7.1.2抗混疊濾波209
7.1.3過采樣209
7.2信號調整210
7.2.1消除直流分量210
7.2.2辨識包含純積分環節的對象211
7.2.3辨識包含純微分環節的對象211
7.2.4輸入和輸齣的縮放211
7.3選擇或估計模型的復雜度211
7.4仿真模型的辨識示例215
7.5辨識實例221
7.5.1熱風機221
7.5.2蒸館塔225
7.5.3直流電機230
7.5.4撓性傳動234
7.6本章小結238
參考文獻238
第8章 數字控製的實踐問題239
8.1數字控製器的實現239
8.1.1選擇期望性能239
8.1.2計算時延的影響241
8.1.3數一模轉換的影響241
8.1.4飽和的影響一一一抗積分飽和裝置242
8.1.5開環到閉環的無擾切換245
8.1.6數字級聯控製246
8.1.7控製器的硬件實現247
8.1.8控製迴路的性能度量248
8.1.9自適應控製250
8.2熱風機的數字控製252
8.3直流電機的速度控製258
8.4直流電機轉軸的位置級聯控製261
8.5撓性傳動的位置控製268
8.636。柔性機械臂的控製274
8.7熱浸鍍怦過程中的怦堆積控製279
8.7.1過程描述279
8.7.2過程模型28
8.7.3模型辨識281
8.7.4控製器設計282
8.7.5開環自適應284
8.7.6結果284
8.8本章小結286
參考文獻286
第9章 閉環辨識288
9.1簡介288
9.2閉環輸齣誤差辨識法289
9.2.1原理289
9.2.2CLOE、F-CLOE和F-CLOE方法291
9.2.3擴展閉環輸齣誤差293
9.2.4閉環辨識含有積分環節的係統294
9.2.5閉環中的模型驗證295
9.3閉環辨識中的其他方法297
9.4閉環辨識仿真示例298
9.5閉環辨識和控製器再設計301
9.6本章小結305
參考文獻306
第10章降低控製器的復雜度307
10.1簡介307
10.2通過閉環辨識估計降階控製器310
10.2.1閉環輸入匹配310
10.2.2閉環輸齣匹配312
10.2.3考慮標稱控製器的固定部件313
10.2.4多項式T(q-1)的再設計313
10.3降階控製器的驗證314
10.3.1采用仿真數據314
10.3.2采用真實數據314
10.4實際應用315
10.5撓性傳動的控製一一一降低控製器復雜度315
10.6本章小結319
參考文獻320
附錄A信號與概率論幾個結論的概要迴顧321
A.1幾種基本信號321
A.2之變換322
A.3高斯鍾323
附錄BRST數字控製器的時域設計325
B.1引言325
B.2離散時間係統的預測器326
B.3單步前嚮模型預測控製329
B.4時延控製係統的一種闡述331
B.5遠程模型預測控製333
參考文獻336
附錄C狀態空間的RST控製器設計方法338
C.1狀態空間設計338
C.2綫性二次型控製343
參考文獻344
附錄D廣義穩定裕度和兩個傳遞函數之間的標準化距離345
D.1廣義穩定裕度345
D.2兩個傳遞函數之間的標準化距離346
D.3魯棒穩定條件347
參考文獻347
附錄EYoula-Kucera控製器參數化349
參考文獻351
附錄E自適應增益的更新一一一U-D分解352
參考文獻353
附錄G實驗環節354
G.1采樣數據係統354
G.2數字P1D控製器355
G.3係統辨識355
G.4數字控製357
G.5閉環辨識358
G.6控製器降階358
附錄H函數列錶---MATLAB、Scilab和C++359

精彩書摘

第1章 連續控製係統———迴顧
本章簡要迴顧連續控製係統的主要概念,使讀者能順利過渡到後麵的數字控
製係統。
主要內容涉及連續時間模型的時域和頻域描述、閉環係統的性質以及PI和
PID控製器。
1.1 連續時間模型
1.1.1 時域
式(1.1)是一個簡單動態係統的微分方程:

其中,u是係統輸入(或控製量);y是輸齣。圖1.1給齣該模型的連續時間域仿真
示意圖。

圖1.1中的階躍響應麯綫反映瞭輸齣變量的變化速度,其時間常數為T,輸齣
量的終值定義為靜態增益G。
  使用微分算子p=d/dt,式(1.1)可寫為
對於如式(1.1)所示的係統,我們要區分三種類型的時間響應。
(1)自由響應:對於所有t,輸入恒定為0時(u=0,t),係統由初始條件
y(0)=y0
引起的輸齣響應。
(2)受迫響應:從理想零初始條件y(0)=0開始,t≥0時,係統由一個非0輸
入信號u(t)作用引起的輸齣響應(u(t)=0,t<0;u(t)≠0,t≥0;y(t)=0,t≤0)。
(3)完全響應:自由響應與受迫響應之和(係統必須是綫性係統,可應用疊加
原理)。
後麵會分彆討論自由響應和受迫響應。
1.1.2 頻域
我們也可以在頻域中研究式(1.1)所描述的係統,即研究係統在輸入u為一
定頻率範圍內變化的正弦或餘弦信號時的響應行為。
應該記得

因此,在頻域中研究如式(1.1)所描述的動態係統,就是研究係統輸入為u(t)=
ejωt時的係統輸齣特性。
由於係統是綫性的,其輸齣也是一個頻率為ω的信號。隨著頻率ω的變化,
輸入信號會被係統放大或者衰減(通常會産生相位滯後),即係統的輸齣為

圖1.2描述瞭輸入為u(t)=ejωt時動態係統的響應。
圖1.2 周期輸入下的動態係統響應
進而,考慮輸入為衰減振蕩或等幅振蕩的正弦或餘弦信號,這種情況下輸入
可寫為

其中,s可以理解為復頻率。由於係統是綫性的,輸齣會“復製”輸入信號。輸齣可
能是衰減信號,也可能是等幅振蕩信號,可能有相位滯後,也可能沒有滯後,這取
決於s的值。輸齣的錶達形式為

輸齣信號和對應的輸入信號u(t)=est一定要滿足式(1.1)所描述的模型①。
  從式(1.6)可以得到

由式(1.7)以及u(t)=est,式(1.1)可寫為

  H(s)是式(1.1)所描述係統的傳遞函數模型,提供瞭在不同復頻率下係統的
增益和相角差。傳遞函數H(s)是復變量s的函數,是輸入為est時係統輸入和輸
齣的比值。從式(1.8)可以看齣,式(1.1)所描述係統的傳遞函數為

  傳遞函數H(s)的常用形式是兩個s的多項式的比值(H(s)=B(s)/A(s))。
分子多項式B(s)的根定義為傳遞函數的“零點”,分母多項式A(s)的根定義為傳
遞函數的“極點”。“零點”對應著係統增益為0時的復頻率值,“極點”對應著係統
增益為無窮大時的復頻率值。
還有兩種方法也可以得到係統的傳遞函數H(s)。
(1)在式(1.2)中用s替換p後得到y/u的代數錶達式;
(2)使用拉普拉斯變換(Ogata,1990)。
使用傳遞函數模型為閉環控製係統的分析和綜閤設計帶來許多便利。值得
一提的是,使用傳遞函數可以非常容易地實現多個動態模型的級聯。
1.1.3 穩定性
動態係統的穩定性是指,係統在零輸入條件下,由初始狀態引起的係統響應
隨著t趨於無窮時體現齣的漸近特性。
例如,考慮微分方程式(1.1)所描述的一階係統或式(1.9)給齣的傳遞函數,
當輸入恒為0,係統由初始狀態y(0)=y0
引起的自由響應滿足
d
解的形式為

其中,K和s待確定①。由式(1.11)可得

進而可得

  T>0時,s<0,當t趨嚮於無窮時,輸齣趨嚮於0(漸近穩定)。T<0時,s>0,
當t趨嚮於無窮時,輸齣發散(不穩定)。注意,s=-1/T就是式(1.9)給齣的一階
傳遞函數的極點。
歸納上述結果:傳遞函數分母多項式的根的實部決定瞭係統的穩定性。
為瞭使一個係統漸近穩定,其傳遞函數分母多項式的所有根必須滿足Re(s)<0
(根的實部為負)。如果齣現一個或者多個根的實部為正的情況(Re(s)>0),該係
統一定不穩定。當根的實部為0時(Re(s)=0),係統處於臨界穩定的狀態,y(t)的
振幅一直和其初始狀態保持一緻(例如,純積分器對象,dy/dt=u(t),y(t)一直保
持其初始狀態的值)。
圖1.4給齣復變量s平麵中的穩定域和不穩定域。

目前有很多穩定性判據,例如,Routh-Hurwitz判據(Ogata,1990),可直接從特徵
方程式本身判斷齣係統是否存在不穩定根,而不必顯式地計算齣特徵方程式的根。
1.1.4 時間響應
我們通常給一個動態係統施加一個階躍輸入信號,通過研究係統的階躍響應

來總結其時間響應的特徵。一個穩定係統的典型響應麯綫如圖1.5所示。

  階躍響應的特徵體現在以下一係列參數。
(1)tR
(上升時間)是指輸齣響應從初始值上升到其終值90%時所需的時間
(或輸齣響應從終值10%上升到終值90%所需的時間)。對於具有超調或有振蕩
特性的係統,也可定義為輸齣響應第一次上升到終值所需的時間。本書中,采用
上升時間的第一種定義。
(2)ts
(調節時間)是指輸齣響應到達並保持在終值的一個可允許誤差帶範圍
(±10%、±5%或±2%)內所需的最短時間。
(3)FV(終值)是指當t趨嚮於無窮時輸齣保持的固定值。
(4)M(最大超調量)可錶示為終值的一個百分數。
舉個例子,考慮一階係統:

一階係統的階躍響應為

由於輸入是單位階躍,可得

該係統的輸齣響應如圖1.6所示。注意,t=T時,輸齣到達其終值的63%。

1.1.5 頻率響應
我們通過給一個係統施加一個幅值固定、頻率可變的周期性輸入信號,研究
係統的頻率響應。對於連續時間係統,可用雙對數坐標係描述幅頻特性,而錶徵
相頻特性時,僅是橫坐標采用對數坐標係(頻率的對數值)。
  對數幅頻麯綫的縱坐標是增益G(ω)=|H(jω)|的對數值,單位為分貝(dB),
即dB(|H(jω)|=20犾g|H(jω)|);橫坐標按犾gω分度,單位為弧度/秒(rad/s)(其
中,ω=2πf,f是以Hz為單位的頻率)。圖1.7給齣兩個典型的頻率響應麯綫。

頻率響應的特徵參數如下。
(1)fB(ωB)(帶寬):幅頻特性下降到零頻率增益G(0)以下3dB時對應的頻
率;
(2)fC(ωC)(截止頻率):幅頻特性下降到零頻率增益G(0)以下NdB處的頻
率,即G(jωC)=G(0)-NdB。
(3)犙(諧振因子):頻率響應麯綫的幅值極大值與G(0)之比。
(4)犛犾op犲(斜率):它是幅頻麯綫某特定區域內的切綫,取決於零極點的個數
以及它們的頻率分布。
舉個例子,式(1.9)是一階係統的傳遞函數,令s=jω,可得

其中,|H(jω)|是傳遞函數的幅值;∠�跡é兀┦譴�遞函數引入的相位差。可定義如下:

  從式(1.17)以及帶寬ωB
的定義可知:
ωB=1/T
根據式(1.18),可推導齣ω=ωB
時,係統引起的相位差為∠�跡é谺)=-45°。另
外,當ω=0時,

前言/序言


《數字控製係統:設計、辨識和實現》內容概覽 引言 在現代工程領域,精確而高效的係統控製是實現各種復雜功能的基礎。從航空航天的精密導航,到工業生産的自動化流程,再到日常生活中的智能傢電,數字控製係統無處不在。與傳統的模擬控製相比,數字控製以其靈活性、可編程性、易於實現復雜算法以及對噪聲的魯棒性等優勢,逐漸成為主流。 本書《數字控製係統:設計、辨識和實現》旨在為讀者提供一個全麵而深入的數字控製係統理論與實踐的學習框架。我們將從最基礎的概念齣發,逐步深入到係統建模、控製器設計、辨識方法以及實際的硬件實現。本書內容嚴謹,邏輯清晰,兼顧理論深度與工程實用性,力求讓讀者在掌握核心理論的同時,也能培養解決實際工程問題的能力。 第一部分:數字控製係統的基礎理論 本部分將為讀者打下堅實的理論基礎,為後續深入學習做好鋪墊。 第一章:數字控製係統的基本概念 1.1 模擬控製係統與數字控製係統的比較: 詳細闡述兩類控製係統的基本原理、構成要素、優缺點以及適用場景。著重分析數字控製的優勢,如精度高、易於實現復雜邏輯、抗乾擾能力強、易於集成等。 1.2 數字控製係統的基本結構: 介紹數字控製係統的典型結構,包括傳感器、模數轉換器(ADC)、數字控製器(通常為微處理器或DSP)、數模轉換器(DAC)以及執行機構。深入分析各組成部分的功用與相互關係。 1.3 采樣過程與離散化: 這是數字控製的核心環節。我們將詳細講解采樣定理(奈奎斯特-香農采樣定理),分析采樣周期對係統性能的影響,並介紹零階保持器(ZOH)等保持器的作用。然後,重點介紹連續時間係統到離散時間係統的數學模型轉換方法,包括差分方程錶示法、脈衝傳遞函數等,並推導常用的離散化公式。 1.4 離散時間係統基本概念: 引入Z變換及其性質,這是分析離散時間係統的關鍵數學工具。講解Z域中的係統函數、零極點分析、穩定性判據(如 Jury 判據)等。 第二章:數字控製係統的數學模型 2.1 傳遞函數方法: 介紹離散時間係統的傳遞函數錶示法,包括如何由差分方程推導傳遞函數,以及傳遞函數的性質。 2.2 狀態空間方法: 引入離散時間係統的狀態空間模型,講解狀態嚮量、狀態方程和輸齣方程。闡述狀態空間方法的優勢,如能夠處理多輸入多輸齣(MIMO)係統,並能更好地分析係統的內部動態。 2.3 離散係統模型的建立: 結閤實際案例,演示如何根據物理係統的特性建立離散時間的數學模型。例如,簡單的RLC電路、機械振動係統等的離散化模型。 第二部分:數字控製器設計 本部分將聚焦於如何根據係統的模型設計齣滿足性能要求的數字控製器。 第三章:數字控製器設計的基本原理 3.1 控製器性能指標: 明確評估控製係統性能的常用指標,如穩態誤差、瞬態響應(超調量、調節時間、上升時間)、穩定性等,並解釋這些指標對實際應用的重要性。 3.2 PID控製器: PID(比例-積分-微分)控製器是應用最廣泛的控製器類型。我們將深入剖析P、I、D三項的物理意義、作用以及它們對係統響應的影響。重點介紹離散時間PID控製器的形式(位置式和增量式),以及其參數整定方法(如Ziegler-Nichols法、手動整定法、基於模型的方法等)。 3.3 零極點配置設計法: 介紹如何利用零極點配置的思想來設計離散時間控製器,以達到預期的閉環係統極點位置,從而實現期望的動態性能。 第四章:先進的數字控製器設計方法 4.1 狀態反饋控製器設計: 詳細講解狀態反饋控製器的原理,包括如何通過選擇狀態反饋增益矩陣來實現極點配置,以達到係統穩定性或最優控製目標。 4.2 狀態觀測器設計: 對於無法直接測量所有狀態變量的係統,需要設計狀態觀測器來估計係統的狀態。本章將介紹 Luenberger 觀測器等常用觀測器設計方法,並講解如何將其與狀態反饋控製器相結閤形成 a combined controller and observer system。 4.3 極點配置法(State-Space Pole Placement): 進一步深入探討在狀態空間框架下,如何通過精心設計狀態反饋增益矩陣,將閉環係統的所有極點配置到期望的位置,從而獲得理想的係統動態響應。 4.4 綫性二次調節器(LQR): 介紹最優控製理論中的 LQR 方法,講解如何根據係統模型和性能指標(狀態加權矩陣和控製輸入加權矩陣)設計最優狀態反饋控製器,以最小化二次型性能指標。 第三部分:數字控製係統的辨識 在許多實際應用中,精確的數學模型難以直接獲得。本部分將介紹如何通過實驗數據來辨識係統模型。 第五章:係統辨識的基本原理 5.1 係統辨識的意義與目的: 闡述在缺乏精確模型的情況下,係統辨識的重要性,包括獲取模型用於控製器設計、係統分析、故障診斷等。 5.2 辨識方法概述: 介紹係統辨識的兩大類方法:模型結構辨識和模型參數辨識。 5.3 實驗數據準備: 強調實驗數據質量對辨識結果的重要性,包括激勵信號的選擇(階躍信號、脈衝信號、PRBS信號等)、采樣時間的選擇、數據預處理(濾波、去噪)等。 第六章:參數辨識方法 6.1 最小二乘法(Least Squares): 介紹經典的最小二乘法及其變種,如遞歸最小二乘法(RLS),用於估計模型參數。詳細推導其數學原理,並分析其優缺點。 6.2 極大似然法(Maximum Likelihood): 講解基於統計觀點的極大似然法,如何尋找最有可能生成觀測數據的模型參數。 6.3 辨識實例與討論: 通過具體案例,展示如何利用上述方法對實際係統進行辨識,並分析辨識結果的可靠性。 第四部分:數字控製係統的實現 理論設計最終需要轉化為實際運行的係統。本部分將關注數字控製器在硬件上的實現。 第七章:數字控製器的硬件實現 7.1 微控製器(MCU)與數字信號處理器(DSP): 介紹常用的數字控製器硬件平颱,包括微控製器(MCU)和數字信號處理器(DSP)的結構、特點、功能和適用場景。 7.2 ADC與DAC: 詳細講解模數轉換器(ADC)和數模轉換器(DAC)的工作原理、關鍵參數(如分辨率、采樣率、量化誤差)及其選擇。 7.3 軟件開發與編程: 討論數字控製算法在微控製器上的實現,包括嵌入式C語言編程、實時操作係統(RTOS)的應用、中斷處理、定時器配置等。 7.4 實際係統中的通信接口: 介紹數字控製係統中常用的通信協議,如UART, SPI, I2C等,以及它們在數據采集與控製指令傳輸中的作用。 第八章:數字控製係統的集成與調試 8.1 係統集成: 將控製器硬件、傳感器、執行機構等模塊進行連接與集成。 8.2 軟件與硬件聯閤調試: 講解在實際係統中進行聯閤調試的策略與方法,包括在綫監控、斷點調試、參數調整等。 8.3 魯棒性與容錯設計: 討論在實際工程中,如何考慮各種不確定性(如模型誤差、執行機構飽和、傳感器故障)對係統性能的影響,並進行魯棒性設計與容錯策略的初步探討。 8.4 實例分析: 以一個具體的數字控製係統(例如,電機速度控製、溫度控製等)為例,貫穿設計、辨識、實現的全過程,展示實際應用中的關鍵步驟與挑戰。 結論 本書通過係統性的闡述,力求讓讀者對數字控製係統有一個全麵而深入的理解。從基礎理論到高級設計方法,從模型辨識到硬件實現,本書都給予瞭充分的關注。我們相信,通過學習本書,讀者將能夠掌握設計、分析和實現復雜數字控製係統的必要知識和技能,為他們在學術研究和工程實踐中打下堅實的基礎。 附錄 常用的數學公式與定理迴顧 MATLAB/Simulink 等仿真工具在數字控製設計中的應用簡介 相關文獻與參考資料推薦

用戶評價

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我之所以對《數字控製係統:設計、辨識和實現》這本書感到好奇,主要是因為其“實現”二字所暗示的實踐導嚮。我一直覺得,許多教材過於偏重理論,而忽略瞭將控製算法落實到實際硬件平颱上的挑戰。我希望這本書能在這方麵提供一些深入的指導,例如如何選擇閤適的微控製器,如何進行實時的信號采集和處理,如何優化控製器算法以滿足實時性和計算資源的要求,以及如何進行有效的係統調試和性能評估。 在“辨識”部分,我特彆關注其在處理實際工程數據方麵的實用性。例如,如何從包含噪聲的測量數據中提取齣可靠的係統模型,如何選擇閤適的辨識模型結構,以及如何對辨識齣的模型進行驗證。我希望書中能提供一些具體的案例分析,展示如何在實際工程場景中應用這些辨識技術。 至於“設計”方麵,我希望這本書能夠超越基礎的PID控製,深入介紹一些更先進的數字控製技術,比如基於狀態空間的設計方法、模型預測控製(MPC)等。同時,我也希望能夠瞭解到如何根據具體的係統要求和約束條件來選擇最適閤的設計方案。 總而言之,我期待這本書能夠提供一個從理論到實踐的完整框架,幫助我理解數字控製係統的全生命周期,並具備獨立設計、辨識和實現數字控製係統的能力。

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這本書的名字《數字控製係統:設計、辨識和實現》聽起來就非常務實,直擊核心痛點。我尤其對“辨識”這部分充滿瞭期待,因為在實際的工程應用中,我們很難直接獲得一個完美的係統模型。我希望書中能夠詳細介紹各種從時域和頻域數據中辨識係統參數的方法,包括模型結構的選取、參數估計的算法,以及如何評估辨識結果的準確性。 對於“實現”環節,我希望這本書能夠提供一些關於數字控製器在實際硬件平颱上實現的具體指導。這可能包括微控製器選型、實時性要求、數據采集和處理、量化誤差分析,甚至是如何進行係統調試和故障排除。如果能提供一些實際的硬件實現案例或者代碼示例,那將極大地增強這本書的實用價值。 在“設計”方麵,我希望看到的是對各種經典和現代數字控製算法的深入講解。這不僅僅包括PID控製器,還應該涵蓋狀態空間方法、極點配置、模型預測控製(MPC)等。更重要的是,我希望能看到關於如何根據不同的應用場景和性能指標來選擇和設計最閤適的控製器。 總而言之,我期待這本書能夠為我提供一個全麵的數字控製係統工程實踐指南。它應該能夠幫助我理解從模型建立、控製器設計到最終係統實現的整個流程,並具備解決實際工程問題的能力。

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這本《數字控製係統:設計、辨識和實現》給我的第一印象是,它似乎是一本內容詳實、理論紮實的教材。從書名來看,它涵蓋瞭數字控製係統的三大核心環節:設計(如何構建控製器)、辨識(如何從實際數據中建立係統模型)以及實現(如何將理論付諸實踐)。我尤其期待它在“設計”部分能提供清晰的流程和多種經典控製器的講解,比如PID、狀態空間等,並且能夠深入分析不同控製器在麵對不同係統特性時的優劣勢。 在“辨識”方麵,我希望這本書能夠詳細介紹各種係統辨識的方法,從簡單的模型法到更復雜的辨識算法,例如ARX、ARMAX、OE等。我個人對如何從噪聲乾擾的實際數據中提取準確的係統模型非常感興趣,這對於後續的控製器設計至關重要。同時,我也希望書中能提供一些實際操作的案例,讓我們能夠理解這些理論方法在實際工程中的應用,以及可能遇到的問題和解決方案。 至於“實現”部分,這絕對是理論走嚮實踐的關鍵。我期望書中能夠探討數字控製係統的硬件選型、軟件開發以及具體的實現技巧。例如,如何在嵌入式係統中高效地實現數字控製器,如何處理采樣時間、量化誤差等問題,以及如何進行實時的調試和優化。這部分的篇幅如果能足夠詳盡,將極大地降低我們這些初學者在實際項目中的門檻。 總的來說,這本書的書名承諾瞭對數字控製係統全生命周期的覆蓋,從理論的構建到最終的落地。我猜想,它可能不僅僅是一本理論書籍,或許還包含瞭一些代碼示例或者仿真工具的介紹,這將大大提升其學習價值。我對它能否在保持學術嚴謹性的同時,又能兼顧工程應用的實用性,感到十分期待。 我非常看重書籍的邏輯清晰度和循序漸進的講解方式。如果這本書能夠從最基礎的概念講起,逐步深入到復雜的算法和實現細節,那麼對於我這樣希望係統性學習數字控製的學生來說,將是一筆寶貴的財富。特彆是那些關於模型辨識和實際實現的部分,如果能配以圖錶和案例,將能極大地幫助我們理解抽象的理論,並將其轉化為實際的工程能力。

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對於《數字控製係統:設計、辨識和實現》這本書,我首先想到的就是它在“辨識”這個環節所能提供的深度。我一直覺得,許多理論控製的書籍在模型辨識這塊講解得不夠充分,往往直接給齣係統模型,而忽略瞭在真實世界中,我們常常需要從實驗數據中“挖齣”模型來。我希望這本書能在這方麵提供一些突破性的見解,比如介紹一些先進的辨識算法,或者討論在數據采集、預處理階段需要注意的關鍵點。 此外,“實現”部分也是我非常關注的。很多時候,設計齣的控製器在理論上錶現完美,但一到實際硬件上就問題百齣。我非常期待這本書能詳細講解如何將數字控製器有效地部署到實際的硬件平颱,例如微控製器或者FPGA。這其中可能涉及到實時操作係統(RTOS)的應用、中斷處理、外設接口的配置,甚至是一些低層次的編程技巧。如果能看到一些具體的代碼片段或者硬件連接示意圖,那將是錦上添花。 “設計”方麵,我期望看到的是對各種主流數字控製策略的全麵而深入的介紹。不僅僅是PID,我還希望能看到狀態反饋、極點配置、最優控製、模型預測控製(MPC)等更高級的技術。更重要的是,我希望書中能夠提供一些關於如何根據具體的係統特性和性能指標來選擇最閤適控製策略的指導原則,而不是簡單地羅列各種方法。 總而言之,我希望這本書能夠成為一本既有理論深度,又有實踐指導意義的參考書。它應該能幫助我理解數字控製係統的全貌,並具備將理論知識轉化為實際工程應用的能力。我期待它能夠填補我在模型辨識和係統實現方麵的知識空白,讓我能夠更自信地進行數字控製係統的開發。

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《數字控製係統:設計、辨識和實現》這本大部頭,光聽名字就讓人覺得內容會很厚重。我個人對“設計”這一部分最感興趣,因為在我看來,這是數字控製的核心。我希望能看到一些對經典控製算法的深入剖析,比如PID控製器的整定方法、抗積分飽和、抗微分飽和的技巧,以及在離散化過程中需要注意的細節。同時,我也期待書中能介紹一些更高級的控製策略,例如基於狀態反饋的控製器設計、極點配置技術,甚至是現代控製理論中的模型預測控製(MPC)。 在“辨識”這個環節,我希望這本書能夠提供一些實用的方法和技巧。畢竟,在很多實際應用中,我們很難得到一個精確的數學模型,而是需要從實驗數據中進行辨識。我期待書中能夠介紹一些常用的係統辨識算法,如ARX、ARMAX、OE模型,以及如何處理噪聲乾擾、選擇閤適的模型結構,並對辨識結果進行有效的評估。 至於“實現”部分,這是將理論付諸實踐的關鍵。我希望能看到書中詳細講解如何在實際的嵌入式係統中實現數字控製器,包括采樣周期的選擇、離散化方法的比較、量化誤差的影響以及如何進行實時控製。如果能提供一些具體的代碼實現思路或者硬件實現上的注意事項,那將非常有價值。 總而言之,我希望這本書能夠成為一本全麵而實用的數字控製係統教材,能夠幫助我理解從理論設計到實際實現的完整過程,並掌握解決實際工程問題的關鍵技能。

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還沒看,不過應該不錯呢!!!

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還沒看,不過應該不錯呢!!!

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好,很好,非常好。。。

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不記得買這本書啊,無所謂瞭

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送貨*及 ,書也不錯

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非常不錯的參考書,講述角度新穎。可以拓寬思路!

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不記得買這本書啊,無所謂瞭

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質量不錯,應該是正版圖書,京東自營,不錯

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還沒看,不過應該不錯呢!!!

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