自动控制原理(下册 第2版)

自动控制原理(下册 第2版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

吴麒,王诗密 编
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  • 线性系统
  • 状态空间
  • 现代控制
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出版社: 清华大学出版社
ISBN:9787302132271
版次:2
商品编码:11837968
品牌:清华大学
包装:平装
开本:16开
出版时间:2015-11-01
用纸:胶版纸

具体描述

内容简介

  本教材覆盖高等学校自动化专业“自动控制原理”课程的主要内容,包括建模、分析、设计的基本概念及方法.全书分上、下册出版.上册主要涉及经典控制理论,包括单输入单输出动态系统的数学描述、时间响应、频率响应方法、根轨迹方法、串联校正、非线性系统、采样系统等,但数学模型部分包括状态空间模型及多输入多输出系统.下册主要涉及状态空间方法,包括系统的状态空间结构分析、线性定常系统的综合、李雅普诺夫稳定性分析、最优控制等.除习题与参考答案外,本教材附有术语索引、少量供读者阅读的参考文献.
  本书注重分析思考能力的培养.减少单纯用于解决计算、作图技巧的内容,淘汰某些已经过时的作图技巧,推荐使用MATLAB,随书赠送作者自主编制的设计软件IntelDes3。0.
  本书是高等学校自动化专业“自动控制原理”课程教材,也可供相关工程技术人员参考.
  吴麒清华大学自动化系教授,博士研究生导师。中国自动化学会荣誉理事。1952年毕业于清华大学电机工程系,1959年获苏联技术科学副博士学位。长期从事控制理论和控制工程的教学科研工作。与同事合作编著有《自动控制原理》、《多变量频率域控制理论》和《控制系统的智能设计》等书。在国内外发表学术论文40余篇。
  王诗宓清华大学自动化系教授。1967年毕业于清华大学动力机械系,1983年获英国曼彻斯特大学理工学院哲学博士学位。长期从事控制理论与应用的教学和研究。主要研究方向为预测控制、容错控制、过程控制.独立或合作编著有《多变量控制系统的分析和设计》、《过程控制》、《先进过程控制》、《自动控制理论例题习题集》和《控制工程基础》。在国内外发表学术论文40余篇。
  杜继宏清华大学自动化系教授。中国自动化学会智能自动化专业委员会副主任委员。1966年毕业于清华大学自动控制系。长期从事控制理论与应用的教学和研究。主要研究方向为机器人控制、计算机网络控制、智能控制等.与同事合作编著有《自动控制原理》、《现代控制理论基础例题》、《机器人》、《计算机控制系统及应用》、《自动控制理论例题习题集》和《控制工程基础》。合作翻译《机器人学:控制、传感器、视觉和智能》。在国内外发表学术论文近40篇。
  高黛陵清华大学自动化系教授。1960年毕业于清华大学自动控制系。长期从事控制理论和控制工程的教学科研工作,并曾从事核反应堆控制及计算机科学的研究。与同事合作编著有《多变量频率域控制理论》和《控制系统的智能设计》等书。在国内外发表学术论文近40篇。

前言/序言


《现代系统建模与仿真技术》 内容简介: 本书深入探讨了现代工程领域中至关重要的系统建模与仿真技术,旨在为读者提供一套全面且实用的理论框架和实践指南。在日益复杂且动态变化的技术环境中,精确地理解、预测和优化系统的行为已成为成功的关键。本书将系统建模从基础概念出发,逐步引导读者掌握各种先进的建模方法,并结合强大的仿真工具,实现对复杂系统的深度剖析。 第一部分:系统建模基础理论 本部分将详细阐述系统建模的核心理念与基本原理。我们将从“什么是系统”开始,探讨系统的构成要素、输入输出关系、状态变量等基本概念。随后,我们将深入讲解不同类型的系统模型,包括: 物理模型: 介绍如何使用微分方程、代数方程等数学语言描述物理系统的动态行为。我们将涵盖经典力学、电学、热学等领域的典型建模案例,例如弹簧-质量-阻尼系统、RLC电路、热传导过程等。 离散事件模型: 讲解如何处理涉及事件驱动和状态变化的系统,如通信网络、生产流水线、交通流量等。我们将介绍状态机、Petri网等建模工具,以及如何利用它们来捕捉系统的离散行为。 基于代理的模型(Agent-Based Modeling, ABM): 介绍如何通过模拟大量独立交互的“代理”(agents)来展现宏观系统的 emergent behaviors(涌现行为)。我们将探讨 ABM 在社会科学、生态学、经济学等领域的应用,并讲解构建代理模型所需考虑的关键因素,如代理的行为规则、交互机制和环境。 混合系统模型: 探讨如何将不同类型的模型结合起来,以更全面地描述同时包含连续和离散动态的复杂系统。我们将分析混合系统建模的挑战,并介绍相应的建模方法和工具。 在模型构建方面,本书将强调模型抽象的艺术,即如何在保持系统关键特征的同时,简化不必要的细节。我们将讨论模型验证与确认(Verification and Validation, V&V)的重要性,以及如何通过对比实际数据、专家判断等方式来评估模型的准确性和可靠性。 第二部分:先进建模技术与方法 本部分将聚焦于更高级的建模技术,使读者能够应对更具挑战性的系统。我们将深入研究: 非线性系统建模: 探讨非线性现象在现实系统中普遍存在,以及如何使用非线性方程、分段函数、查找表等技术来准确描述其行为。我们将介绍分析和理解非线性系统的方法,如相平面分析、李雅普诺夫稳定性理论等。 随机系统建模: 讲解如何处理系统中的不确定性和随机性。我们将介绍概率分布、随机变量、随机过程等概念,并演示如何构建考虑噪声、故障、变化等随机因素的模型。马尔可夫链、泊松过程等经典随机过程的应用也将被详细阐述。 参数估计与辨识: 介绍如何从观测数据中自动学习和优化模型的参数。我们将讨论各种参数估计方法,如最小二乘法、最大似然估计法,以及模型辨识的常见算法和注意事项。 集成建模: 探讨如何将多个独立的子模型整合成一个统一的复杂系统模型。我们将分析集成建模的挑战,如接口定义、数据一致性、计算效率等,并介绍相应的策略和技术。 模型简化与降阶: 介绍在保证模型精度的前提下,通过数学变换或近似方法减小模型复杂度的技术。我们将讨论模型降阶在实时仿真和嵌入式系统中的重要性,并介绍一些经典的降阶方法。 第三部分:系统仿真技术与实践 本部分将全面介绍系统仿真的理论与实践,重点在于如何有效地利用仿真工具来分析和理解模型。 仿真基本概念: 讲解仿真周期、仿真时间、离散化方法(如欧拉法、龙格-库塔法)等仿真基础知识。我们将分析不同离散化方法的优缺点及其适用场景。 仿真算法与技术: 深入介绍各种仿真算法,包括: 连续时间系统仿真: 侧重于常微分方程(ODE)求解器在仿真中的应用,以及如何选择合适的求解器以获得精度和效率的平衡。 离散事件仿真: 讲解事件队列管理、状态更新等离散事件仿真核心机制,并分析其在排队论、物流等领域的应用。 蒙特卡洛仿真: 介绍利用随机抽样来估计复杂系统性能的方法,并分析其在风险评估、优化等领域的应用。 仿真软件与平台: 本书将选取几种主流的系统仿真软件(例如 Simulink、Arena、AnyLogic 等)作为案例,详细介绍其基本操作、建模环境、内置功能和应用范例。我们将引导读者掌握如何使用这些软件来构建、运行和分析模型。 仿真实验设计与分析: 介绍如何科学地设计仿真实验,以有效地回答研究问题。我们将探讨参数扫描、敏感性分析、优化仿真、拉丁超立方采样(LHS)等实验设计方法,并指导读者如何对仿真结果进行统计分析、可视化展示和解释。 高并发与分布式仿真: 针对大规模、复杂系统的仿真需求,本书将初步介绍高并发和分布式仿真技术,包括并行化策略、数据同步、通信协议等,为读者搭建更高级的仿真平台打下基础。 第四部分:应用案例与前沿展望 为了加深读者对所学知识的理解,本书的最后部分将呈现多个不同领域的系统建模与仿真应用案例。这些案例将涵盖但不限于: 智能制造系统: 仿真分析生产线效率、瓶颈识别、库存优化等。 自动驾驶系统: 建模与仿真车辆动力学、传感器感知、决策规划等。 智慧城市交通: 仿真交通流量、信号配时优化、公共交通调度等。 生物医学工程: 建模药物输送、疾病传播、生理系统响应等。 能源系统: 仿真电网运行、可再生能源接入、能源效率优化等。 最后,本书将对系统建模与仿真技术的未来发展趋势进行展望,包括人工智能与仿真结合、数字孪生技术、实时仿真与硬件在环(HIL)仿真等前沿领域,激励读者持续探索和创新。 本书适用于高等院校的本科生、研究生,以及从事系统工程、自动化、计算机科学、机械工程、电子工程、交通工程、生物医学工程等相关领域的科研人员和工程技术人员。通过学习本书,读者将能够独立构建和仿真各种复杂系统,从而有效地解决实际工程问题。

用户评价

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第四段 这本书的例题设计,简直是学习过程中的“定心丸”。每一章节的末尾,都精心设计了一系列具有代表性的例题,覆盖了本章所讲授的各类知识点。这些例题不仅仅是简单的计算题,更多的是引导我们如何将所学的理论应用于实际问题。作者在解析例题时,不仅给出了最终的答案,更重要的是,详细地阐述了解决问题的思路和步骤。从问题的分析、模型的建立,到最终结果的验证,每一个环节都清晰可见。我尤其喜欢那些涉及实际工程背景的例题,它们让我能够将理论知识与现实世界联系起来,更深刻地体会到自动控制原理在工业生产、航空航天等领域的广泛应用。例如,有一道例题是关于如何设计一个PID控制器来稳定一个机械臂的运动,其中详细分析了PID参数调整对系统稳定性和响应速度的影响,这对于我理解PID控制的实际应用非常有帮助。

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第三段 这本书在理论阐述方面,可谓是言简意赅,又不失深度。作者的语言风格严谨而精确,每一个词语的选择都经过仔细斟酌,确保了学术的严谨性。虽然是面向读者,但它并没有故作高深,而是尽量用清晰明了的语言来解释复杂的概念。让我印象深刻的是,书中对一些经典控制理论的推导过程,都展示得非常详尽,每一步的逻辑关系都梳理得非常清楚,让人能够真正理解公式的由来,而不是死记硬背。例如,在讲解状态空间法时,作者不仅给出了通用的方程形式,还详细剖析了各个矩阵的物理意义,以及它们如何反映系统的动态特性。这种深入浅出的讲解方式,让我受益匪浅。即便是一些相对生僻的理论,作者也能通过类比和联想,将它们与我们熟悉的现象联系起来,从而降低理解的门槛。这种对学术严谨性的坚持,与对读者理解能力的体贴,完美地结合在了一起。

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第二段 这本书的章节编排,给我一种循序渐进、逻辑清晰的阅读体验。从基础理论的铺垫,到复杂系统的分析,再到实际应用的探讨,每一章节都像是一块精心打磨的积木,承接着上一章的内容,又为下一章的展开奠定了基础。开篇部分,虽然是“下册”,但作者并没有直接跳入高深的理论,而是巧妙地回顾和巩固了“上册”的核心概念,为我们这些可能已经遗忘部分细节的读者提供了一个很好的“缓冲带”。这种设计非常体贴,让我能够迅速地重新进入学习状态,而不会因为对之前内容的生疏而产生畏难情绪。随后,内容逐渐深入,引入了诸如数字控制、非线性控制等更具挑战性的主题。然而,即便是面对复杂的数学模型和抽象的概念,作者也通过大量的图示和实例,将它们形象化、具体化,使得理解起来不再是“雾里看花”。例如,在讲解奈奎斯特图时,书中的插图清晰地展示了不同系统特性对应的曲线形状,并详细解释了每一种形状所代表的稳定性含义。这种“化繁为简”的处理方式,让我对那些原本觉得难以理解的理论有了豁然开朗的感觉。

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第九段 这本书的翻译质量,可以说是非常出色。我阅读的是中文版,整体翻译流畅自然,术语使用准确,没有出现那种生硬、拗口的机器翻译痕迹。一些原本可能难以理解的专业术语,在翻译过来后,依然保持了其原有的清晰度和专业性。我特别注意到,作者在一些关键概念的翻译上,选择了最贴切、最符合中文语境的表达方式,使得我们能够更容易地理解和接受。例如,一些工程上常用的缩略语,在翻译成中文时,也给出了清晰的解释。这种高质量的翻译,极大地降低了阅读门槛,让我可以更加专注于书本内容的学习,而不用分心去解读那些晦涩的语言。一本好书,离不开严谨的内容,也离不开优秀的翻译,这本书在这两方面都做得相当到位。

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第十段 这本书给我的整体感受,是一种“厚积薄发”的学术力量。它不像某些入门书籍那样浅尝辄止,而是以一种非常扎实的方式,逐步构建起读者对自动控制原理的全面认知。我从这本书中获得的,不仅仅是知识本身,更重要的是一种严谨的治学态度和解决问题的思维方式。它教会我如何分析问题,如何建立模型,如何利用数学工具来解决工程难题,以及如何通过实验来验证理论。这本书就像一位经验丰富的导师,耐心地引导着我一步步深入探索自动控制的奥秘。每次合上书本,我都感觉自己对这个领域有了更深的理解,也对未来的学习充满了信心。它不仅仅是一本教科书,更是一部激发我学术热情和探索精神的启蒙之作。

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第一段 这本书的封面设计,我第一眼看到就觉得颇具匠心。不是那种浮夸的设计,而是透着一种沉静和专业。深蓝色的背景,配以简洁明亮的白色字体,主标题“自动控制原理”醒目而有力,副标题“下册 第二版”则表明了其承上启下的学术脉络。这种视觉上的专业感,让我立刻联想到这本书内容上的严谨和系统性。翻开书页,纸张的质感也相当不错,厚实且带有微微的哑光,阅读时不会有刺眼的荧光感,长时间盯着看眼睛也不会感到疲惫,这一点对于需要长时间埋头苦读的我们来说,无疑是极大的福音。更别说那印刷的清晰度,每一个公式、每一个图例都跃然纸上,没有丝毫模糊不清的迹象,这让我对内容的准确性有了初步的信心。合上书本,它沉甸甸的分量,也似乎在诉说着内容的厚重和价值。书的整体排版也十分规整,段落之间的留白恰到好处,文字大小适中,即使是像我这样视力不太好的人,也能舒适地阅读。书脊的设计也很人性化,书页翻动顺畅,不会轻易出现脱页的情况。包装也非常细致,抵达时完好无损,没有丝毫磕碰或褶皱,可以看出书店对商品的用心。

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第五段 这本书的习题集,可以说是对学习效果的“终极检验”。相对于例题的引导作用,习题集则更具挑战性,它们鼓励我们独立思考,灵活运用所学的知识。习题的难度梯度设计得相当合理,从基础的概念性题目,到需要综合运用多项理论的复杂计算题,应有尽有。完成这些习题的过程,不仅是对我知识掌握程度的检验,更是对我解决问题能力的锻炼。每一次成功地解答一道难题,都会给我带来巨大的成就感,并进一步巩固我所学的知识。我发现,即使是那些看似简单的题目,也能在不经意间暴露我知识体系中的薄弱环节,这促使我及时回顾和补充。更重要的是,习题的解答过程,也常常能启发我从新的角度去理解和应用理论,培养了我的创新思维。

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第八段 这本书在参考资料和拓展阅读方面的指引,展现了作者的学术情怀。在书的最后,作者提供了一个详细的参考书目,涵盖了该领域经典的和前沿的研究成果。这份书目对于想要深入研究自动控制原理的读者来说,是一份宝贵的财富。它不仅为我们指明了进一步学习的方向,也为我们提供了一个深入了解该领域发展脉络的窗口。我个人非常喜欢这种“授人以鱼不如授人以渔”的做法,它鼓励读者主动探索,而不是被动接受。此外,书中在某些章节的末尾,也会提及一些相关的研究论文或更深入的理论,这让我对该学科的广度和深度有了更直观的认识,也激发了我对一些前沿课题的兴趣,促使我去主动搜寻相关的资料进行学习。

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第七段 这本书对数学工具的运用,既严谨又实用。作者深知自动控制原理离不开强大的数学工具,因此在讲解过程中,对各种数学方法(如拉普拉斯变换、傅里叶变换、Z变换等)的运用都非常娴熟和透彻。然而,他并没有仅仅停留在数学的推导上,而是时刻强调这些数学工具如何服务于对控制系统的分析和设计。例如,在讲解频率响应分析时,作者不仅详细推导了幅频特性和相频特性的计算方法,更重要的是,他解释了这些特性如何反映系统的稳定性、动态响应等关键性能指标。这种将数学工具与实际工程问题相结合的讲解方式,让我认识到数学在解决工程问题中的强大力量,也培养了我利用数学工具来分析和解决工程问题的能力。

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第六段 这本书的图表运用,为抽象的概念注入了生命力。作者非常善于利用各种图形和图表来辅助讲解。无论是状态轨迹图、频率响应曲线,还是系统框图、传递函数图,都被绘制得清晰、规范,并且与文字描述紧密结合。这些图表不仅仅是简单的插图,更是理解复杂理论的“导航仪”。例如,在讲解根轨迹图时,书中提供的图表非常直观地展示了系统参数变化对闭环极点位置的影响,从而让我们能够清晰地预测系统的稳定性变化。对我而言,通过这些图形,我能够更直观地感受到控制系统的动态行为,而不再仅仅局限于冷冰冰的数学公式。这种“可视化”的学习方式,极大地提升了我的学习效率和理解深度,让我在面对那些抽象的数学模型时,不再感到迷茫。

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非常好的教材!

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送货速度杠杠的,就是有点贵了

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经典,比市面流行的那本深

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考研加油

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不错不错 包装挺好 送货很快

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