控制手册：控制系统的行业应用（第2版 上） [The Control Handbook：Control System Applications，Second Edition] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] 威廉·S·莱文 著，张爱民，任志刚 等 译

图书标签:

• 控制系统
• 自动化
• 工业控制
• 过程控制
• 控制工程
• 系统工程
• 应用手册
• 控制理论
• 仪表
• 第二版

出版社： 西安交通大学出版社

ISBN：9787560587943

版次：2

商品编码：12119489

包装：平装

外文名称：The Control Handbook：Control System Applications，Second Edition

开本：16开

出版时间：2017-06-01

用纸：胶版纸

正文语种：中文

内容简介

　　《控制手册：控制系统的行业应用（第2版 上）》出版后立刻成为研究现代控制系统的工程师们所需的必备资源。在《控制手册：控制系统的行业应用（第2版 上）》所获得的众多荣誉中，*值一提的便是其第1版作为优秀的工程手册在1996年被AAP所引用。
　　如今，WilliamLevine（威廉·S·莱文）再次编著了这本*全面的控制工程资料。他已经完全重编了已有文本以反映自上个版本以来取得的技术进步，同时将内容进行了扩展。并且包含了让控制工程在很多领域都成为关键组成部分的多学科角度。
　　《控制手册：控制系统的行业应用（第2版 上）》共融入了200多名专家的前沿贡献。其资料现已从一本扩展到了三本，此次翻译出版的第二本《控制系统的行业应用》，包含了按主题分类的35个全新的应用领域，包括的应用有：
　　·汽车，包括PEM燃料电池
　　·航空航天
　　·机器与过程工业控制
　　·生物医学用途，包括机器人手术和药物发现与开发
　　·电子和通信网络
　　其他的应用都包含在了反映控制系统的多学科性质的章节中，比如金融投资组合的建设申请，土木结构的地震反应控制。量子估计和控制，空调和制冷系统的建模和控制。
　　同第1版相比，新版本不仅记录了在控制工程中已取得的成就，还为研究人员提供了取得进展的方法。

作者简介

　　威廉·S·莱文，麻省理工学院获得了学士、硕士以及博士学位，后加入了马里兰大学帕克分校，目前担任电子与计算机工程系研究教授。在他的整个职业生涯中，他一直致力于控制系统的设计和分析以及估计滤波与系统建模中的相关问题。为了理解一些有趣的控制器的结构，他和几位神经生理学家合作，在哺乳动物运动控制方面进行了大量的研究。
　　他是1992年3月出版的《基于Matlab的控制系统的分析和设计》的合著者之一，该书在1995年3月出版第2版；他还是Birkhauser出版社出版的《网络和嵌入式控制系统手册》一书的合编者之一。此外，他也是Birkhauser出版社控制工程系列丛书的编辑。他曾担任IEEE控制系统学会和美国自动控制委员会的主席，目前担任sIAM控制理论及其应用特别兴趣小组的主席。
　　他是IEEE会士，IEEE控制系统学会的杰出会员，也是IEEE第三千禧奖章的获得者。他和他的合作者们由于在旋翼飞机方面的杰出研究而获得1998年的Schroers奖。此外，他和他的另一个团队还因论文“Discrete—Time Point Processesin Urban Traffic Queue Estimation”而获得了《IEEE自动控制学报》的优秀论文奖。

目录

译者序
第2版序言
鸣谢
编辑委员会
编者
参与人
第一部分 汽车领域
第1章 非线性系统的线性变参数控制在汽车与航空领域中的应用
1．1 引言
1．2 控制问题的陈述
1．3 LPV H∞控制
1．4 LPV权重W（θ，s）的选择
1．5 PV时延的处理
1．6 在汽车发动机控制中的应用
1．7 在飞机飞行控制中的应用
1．8 结论
参考文献
第2章 动力总成控制
2．1 引言
2．2 动力总成控制及其相关属性
2．3 发动机控制
2．4 变速器控制
2．5 驾驶性能
2．6 诊断
2．7 结论
参考文献
第3章 车辆控制
3．1 引言
3．2 描述车辆动力学特性的轮胎模型
3．3 车辆悬挂控制
3．4 电子稳定控制
3．5 电子差动控制
3．6 主动转向控制及其他
3．7 结论
参考文献
第4章 基于模型的混合动力车辆能量优化监督控制
4．1 引言
4．2 混合动力车辆能量流的建模
4．3 非因果控制方法
4．4 因果控制方法
4．5 软件和工具
4．6 示例
参考文献
第5章 PEM燃料电池末端封闭式阳极运行时的清理程序
5．1 引言
5．2 背景：PEMFIC基础知识
5．3 燃料电池子系统的控制
5．4 阳极水的管理
5．5 从流道到流道、扩散层和膜的一维模型
5．6 扩散层中液态水前沿界面的简化
5．7 扩散层中液态水前沿界面的迁移
5．8 拟合水传输参数
5．9 燃料电池终端电压
5．10 仿真结果
5．11 MPC的应用
5．12 结论
参考文献

第二部分 航空航天领域
第6章 实时的航空航天控制系统和软件
6．1 引言
6．2 实时的航空航天控制系统的架构
6．3 实时的航空航天系统的软件架构
6．4 实时的航空航天系统的质量与开发过程的标准
6．5 仿真、测试及验证／确认的方法
6．6 集成化系统、软件工程、模型驱动及基于模型的开发
6．7 航空航天系统的软件复用和软件生产线
6．8 结论
参考文献
第7章 用于无人机机组的随机决策及空中监视的控制策略
7．1 引言
7．2 具有不确定性的随机决策
7．3 空中监视
7．4 仿真及结果
7．5 结论
参考文献
第8章 控制分配
8．1 引言
8．2 历史回顾
8．3 线性控制分配
8．4 控制间的相互作用
8．5 执行机构的动态特性对有约束的控制分配算法的性能的影响
8．6 非线性的控制分配
8．7 小结
参考文献
第9章 群体稳定性
9．1 智能体模型
9．2 聚集
9．3 编队控制
9．4 社会性觅食
9．5 仿真实例
9．6 更深入的问题及相关工作
参考文献

第三部分 工业领域
第10章 机床及加工过程控制
10．1 引言
10．2 伺服控制
10．3 机床及加工过程
10．4 监控及诊断
10．5 加工过程控制
10．6 监督控制和统计质量控制
10．7 总结、结论以及未来研究方向
参考文献
第11章 半导体制造的过程控制
11．1 引言
11．2 半导体制造的控制方法
11．3 典型示例：光刻过程
11．4 步进式光刻机的匹配（工厂控制）
11．5 快速热处理
11．6 等离子蚀刻
11．7 化学机械抛光
11．8 结论
参考文献
第12章 聚合过程控制
12．1 引言及概述
12．2 背景：聚合机制和过程
12．3 连续过程
12．4 不连续过程
12．5 总结与结论
参考文献
第13章 多孔薄膜生长过程的多尺度建模与控制
13．1 引言
13．2 预备知识
13．3 动力学模型的构建
13．4 模型预测控制器的设计
13．5 仿真结果
13．6 结论
致谢
参考文献
第14章 颗粒过程控制
14．1 引言
14．2 基于模型的颗粒过程控制
14．3 结论
参考文献
第15章 批过程的非线性模型预测控制
15．1 引言
15．2 批过程控制概述
15．3 高效实时的批过程输出反馈NMPC方法
15．4 BNMPC在工业环境中的实现
15．5 用于工业反应器设定点跟踪的：BNMPC
15．6 用于同步设定点跟踪和优化的分层BNMPC
15．7 面向终点的鲁棒BNMPC在冷却结晶过程晶体大小分布控制中的应用
15．8 结论
15．9 术语定义
参考文献
更多信息
第16章 多元统计在过程控制中的应用
16．1 引言
16．2 多元统计
16．3 应用领域
16．4 结j仑
参考文献
第17章 厂级控制
17．1 引言
17．2 厂级控制研究综述
17．3 仿真示例：DME的生产过程
17．4 结论
术语
参考文献
第18章 金属平带加工的自动化及控制方案
18．1 引言
18．2 金属平带的加工
18．3 HSM中的平带加工
18．4 钢铁酸洗过程的建模与控制
18．5 冷轧：控制在可逆式连轧中的应用
18．6 多变量控制器在HDGL镀锌中的应用：简介及问题求解
18．7 总结
致谢
参考文献

现代工业的基石：精密控制的奥秘与实践 在当今高度自动化和智能化的时代，几乎所有的现代工业流程都离不开精密的控制系统。从庞大的炼油厂到微观的半导体制造，从高效的航空航天到便捷的消费电子，无一不依赖于一套套复杂而可靠的控制系统来确保生产的稳定、效率的提升以及产品的质量。这些系统如同工业的神经中枢，实时监测、分析并响应各种变化，将复杂的设计转化为精确的执行。 控制系统的价值：效率、质量与安全的保障 控制系统不仅仅是技术堆砌，更是实现工业目标的核心驱动力。一个精心设计的控制系统能够显著提高生产效率，减少能源消耗，降低原材料浪费。通过精确的参数调节和流程优化，企业可以以更低的成本生产出更高质量的产品，从而在激烈的市场竞争中占据优势。更重要的是，在许多高风险的工业环境中，如化工、核能、电力等领域，完善的控制系统是保障人员安全和环境可持续性的生命线。它能够及时预警潜在的危险，并在紧急情况下执行安全规程，最大限度地降低事故发生的概率和影响。 行业应用中的挑战与机遇 不同行业对控制系统的需求千差万别。制造业的重点在于提升生产线的自动化水平和产品一致性；能源行业的挑战在于优化资源利用、保障电网稳定以及应对新能源的接入；交通运输领域则追求更高的安全性和通行效率；医疗健康行业则对精度和可靠性有着极其严苛的要求。 在制造业，先进的机器人技术、可编程逻辑控制器（PLC）、分布式控制系统（DCS）以及各种传感器和执行器协同工作，实现从原材料输入到成品出厂的全流程自动化。例如，在汽车制造中，从车身焊接、喷漆到发动机组装，每一个环节都由精密的控制系统精确引导。 能源领域，无论是传统的火力发电厂还是新兴的太阳能、风力发电场，都需要复杂的控制系统来管理发电过程、调节电网负荷、优化能源分配。智能电网的出现更是将控制系统的应用推向了新的高度，实现了能源的实时监控、预测和调度。 交通运输方面，自动驾驶技术、智能交通信号系统、航空管制系统等都属于控制技术的范畴。这些系统通过传感器采集信息，通过算法进行分析和决策，最终实现交通的智能化和高效化。 在医疗健康领域，精密控制的应用更是深入人心。手术机器人能够实现超高精度的微创手术；药物输送系统能够精确控制药物剂量和释放速率；生命体征监测设备则实时追踪患者的各项生理指标。 核心技术与理论基础 理解和应用这些复杂的控制系统，离不开扎实的理论基础和成熟的技术手段。自动控制理论是这一切的基石，它研究如何利用反馈机制来使系统在不受干扰的情况下稳定运行，并达到期望的状态。PID（比例-积分-微分）控制器是应用最广泛的控制算法之一，它通过对误差进行比例、积分和微分运算来生成控制信号，以实现对被控对象的精确调节。 除了PID控制，现代控制理论还包括状态空间法、最优控制、自适应控制、模糊控制、神经网络控制等更加先进的技术。这些方法能够处理更复杂、非线性的系统，并能够根据系统变化或环境干扰自动调整控制策略。 在硬件层面，各种传感器（如温度传感器、压力传感器、位移传感器、视觉传感器等）负责采集现场信息；控制器（如PLC、微处理器、嵌入式系统等）负责处理信息并做出决策；执行器（如电机、阀门、执行杆等）则负责根据控制器的指令对被控对象施加作用。而通信网络（如工业以太网、现场总线等）则负责连接这些硬件，实现数据的实时传输。 行业应用的深度解析：机遇与挑战并存 在实际的行业应用中，控制系统的设计和实施往往是一个系统性工程，需要综合考虑经济性、可靠性、可维护性以及安全性等多种因素。 制造业的精益求精： 在精益生产理念的驱动下，制造业对控制系统的要求不断提高。不仅要实现高精度、高速度的自动化生产，更要能够灵活应对小批量、多品种的生产需求。柔性制造系统（FMS）和智能工厂的建设，都离不开先进的控制技术。例如，在精密机械加工中，数控机床（CNC）的每一个轴都需要精确的运动控制，以保证加工精度达到微米甚至纳米级别。在食品饮料生产中，从原料混合、灌装到包装，都需要严格的温度、湿度和时间控制，以确保产品的新鲜度和安全性。 能源行业的绿色转型： 随着全球对可持续发展的日益重视，能源行业正经历深刻的变革。可再生能源（如太阳能、风能）的波动性和间歇性给电网的稳定运行带来了新的挑战，这需要更智能、更灵活的控制系统来实时监测和调节电网负荷，平衡供需。能源管理系统（EMS）能够优化能源的生产、传输和消费，提高能源利用效率。核电站作为一种特殊的能源生产方式，其控制系统更是集成了最先进的安全技术和冗余设计，以确保绝对安全。 交通运输的未来畅想： 自动驾驶汽车的普及，不仅依赖于强大的感知和决策算法，更需要精密的控制系统来执行转向、加速、制动等操作。智能交通管理系统能够通过实时交通流量分析，优化信号灯配时，缓解城市拥堵。航空领域的自动驾驶仪（Autopilot）和空中交通管制系统，更是通过高度自动化的控制来保障飞行安全和效率。 医疗健康的人性关怀： 在医疗领域，控制技术的进步直接关系到病患的生命质量。高精度手术机器人能够让医生完成更加精细、创伤更小的手术。智能输液泵能够精确控制药物滴速，防止用药过量或不足。重症监护室（ICU）中的生命支持系统，如呼吸机、心肺机等，都是高度精密的控制设备，能够维持患者的生命体征。 应对挑战： 尽管控制技术发展迅速，但在实际应用中仍然面临诸多挑战。例如，如何处理复杂系统的建模误差和不确定性？如何设计出具有高鲁棒性（即在外部干扰或系统参数变化下仍能保持稳定性能）的控制器？如何应对日益增长的网络安全威胁，保护工业控制系统免受攻击？如何降低系统的能耗，实现绿色控制？ 未来的展望： 随着人工智能、大数据、物联网等技术的飞速发展，控制系统正朝着更加智能化、网络化、自主化的方向发展。机器学习和深度学习的应用，使得控制系统能够从大量数据中学习优化策略，实现更高级别的自主决策。物联网技术则能够连接海量的传感器和设备，构建起庞大的智能控制网络。未来的控制系统将更加“智慧”，能够预判问题，主动调整，甚至自我修复，为工业的持续进步和社会的发展注入新的活力。

评分☆☆☆☆☆

《控制手册：控制系统的行业应用（第2版 上）》对我来说，更像是一位经验丰富的导师，随时准备解答我在控制工程实践中遇到的各种疑问。这本书的结构设计十分合理，每一章节都聚焦于特定的行业应用，这使得我能够根据自己的工作需求，快速定位到相关内容。我所在的行业涉及到复杂的动力学系统，例如航空航天领域的飞行控制，书中对此有深入的探讨，从气动模型到姿态控制算法，再到传感器融合与导航，都进行了详尽的阐述。我尤其被书中关于“非线性系统控制”的部分所吸引，它不仅介绍了经典的非线性控制方法，还探讨了如何将其应用于实际的工业设备，例如液压系统、电机驱动等。这本书的优点在于，它不会让你感到信息爆炸，而是以一种有条理的方式，逐步引导你深入理解各个控制模块的设计逻辑和实现细节。对于书中提到的各种仿真工具和实验平台，也提供了非常实用的指导，这极大地缩短了我从理论学习到动手实践的周期。我非常肯定这本书的价值，它无疑是推动我职业技能提升的关键助力。

评分☆☆☆☆☆

这本书，名为《控制手册：控制系统的行业应用（第2版 上）》，简直就是一本“百科全书”式的工业控制指南。我是一名在能源领域工作的工程师，长期以来，我们一直在寻求更高效、更稳定的控制方案来优化发电效率和电网稳定性。《控制手册》在这方面提供了宝贵的启示。书中关于“可再生能源系统并网控制”的章节，详细介绍了如何将风能、太阳能等间歇性电源平稳地接入电网，以及相关的变流器控制策略和储能系统的协调控制。我从中学到了许多先进的控制理论在实际能源系统中的应用，比如如何利用预测控制技术来应对预测误差，以及如何设计鲁棒控制器来应对电网扰动。此外，书中还涵盖了工业自动化领域中的其他重要分支，例如机器人技术、智能制造等，这些跨领域的知识对于拓展我的视野、理解不同行业之间的技术联系非常有帮助。它的内容详实，图文并茂，即便是初学者也能轻松上手，而经验丰富的工程师则能从中挖掘出更深层次的洞见。

评分☆☆☆☆☆

这本《控制手册：控制系统的行业应用（第2版 上）》绝对是系统控制领域从业者的案头必备。翻开它，就像进入了一个庞大而精密的工业控制世界的缩影。我特别欣赏它并非仅仅停留在理论层面，而是着重于“行业应用”，这一点在当今工程实践中尤为可贵。书中对各种工业场景下的控制挑战进行了深入剖析，从电力系统、过程工业到交通运输，几乎涵盖了所有你能想象到的应用领域。每一章节都仿佛是一次实地的考察，作者们用极其生动的语言，结合大量的图表和案例研究，将复杂的控制算法和设计原理转化为直观易懂的工业解决方案。我经常在工作中遇到棘手的问题，翻到手册中相关章节，总能找到相似的场景，并学习到作者们是如何巧妙地运用PID控制、模糊逻辑、神经网络等方法来克服难题的。尤其值得一提的是，书中对于不同行业特点的理解，比如化学过程对安全性和稳定性的极致要求，或是机器人控制对实时性和精度的极限追求，都展现了作者深厚的行业功底。虽然是“上册”，内容已经如此丰富，让人对即将到来的“下册”充满了期待，相信那将是更加深入和前沿的探索。

评分☆☆☆☆☆

要说我对《控制手册：控制系统的行业应用（第2版 上）》最深刻的印象，那便是它在理论深度与实践广度之间取得的绝佳平衡。作为一名初入控制工程领域的工程师，我常常感到理论知识与实际应用之间存在一道鸿沟，而这本书恰恰填补了这一空白。它不是那种只会罗列公式和定理的枯燥教材，而是真正将控制理论“落地”，展示了它们是如何在现实世界中发挥巨大作用的。书中对工业界主流控制技术，如模型预测控制（MPC）、自适应控制、鲁棒控制等的介绍，都配有详尽的应用场景分析，让我能够清晰地理解这些高级控制策略的优势和局限性，以及它们在不同工业环境下的具体实现方式。我特别喜欢书中关于“故障检测与容错控制”那一章，它详细阐述了如何设计能够应对系统失效的控制系统，这对于保证关键工业流程的连续性和安全性至关重要。此外，书中还提供了大量关于系统辨识、参数调整和性能评估的实用技巧，这些都是在实际工程中不可或缺的宝贵经验。这本书的编写风格严谨而不失亲和力，即便是一些复杂的概念，也能被清晰地讲解透彻。

评分☆☆☆☆☆

如果说市面上存在一本能让我心甘情愿“沉浸”其中，并从中获得源源不断灵感的控制工程书籍，那《控制手册：控制系统的行业应用（第2版 上）》绝对榜上有名。作为一名长期与复杂过程控制打交道的工程师，我一直在寻找能够提供系统性、全局性解决方案的书籍。这本书在这方面做得非常出色，它不仅仅是简单地罗列各种控制算法，而是将这些算法置于具体的工业背景下进行解读，让我能深刻理解每种控制策略的适用性、优缺点以及在实际部署中可能遇到的挑战。我特别赞赏书中关于“分布式控制系统（DCS）”和“可编程逻辑控制器（PLC）”在现代工业中的应用分析，这对于理解和设计大型自动化生产线至关重要。书中还探讨了如何将人工智能和机器学习技术融入传统的控制系统，以实现更高级别的智能化和自主化，这为我未来的研究方向提供了新的思路。这本书的深度和广度都令人惊叹，它绝对是我书架上的一颗璀璨明珠，也是我在控制工程领域不断探索的宝贵财富。