自動控製原理習題解析（第三版） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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鬍壽鬆 著

圖書標籤:

• 自動控製原理
• 控製理論
• 習題集
• 解析
• 工程教育
• 高等教育
• 電子工程
• 自動化
• 控製係統
• 教材

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030563552

版次：01

商品編碼：12337196

包裝：平裝

叢書名： "十二五"普通高等教育本科國傢級規劃教材

開本：16開

齣版時間：2018-03-01

頁數：391

字數：640000

正文語種：中文

內容簡介

《自動控製原理習題解析（第三版）》為鬍壽鬆教授主編的教材《自動控製原理》的學習指導性教學配套用書。《自動控製原理習題解析（第三版）》係統地給齣瞭《自動控製原理（第七版）》中全部260道習題的詳解，這些習題包含瞭概念題、基本題、證明題、工程應用題、MATLAB題、設計題和難題等七類題型。
　　《自動控製原理習題解析（第三版）》在習題解析過程中給齣瞭解題思想的友情提示，指明解題過程的注意事項，其解題步驟科學、完善，且一題多解，以便相互校核；特彆是在對絕大多數習題的解析過程中給齣瞭相應的MATLAB驗證程序，便於研究參數的不同選擇對係統性能的影響，以選取佳參數，從而豐富瞭解題內容，可進一步升華讀者對控製理論的掌握和應用。

目錄

目錄
前言
第一章 自動控製的一般概念 1
第二章 控製係統的數學模型 8
第三章 綫性係統的時域分析法 38
第四章 綫性係統的根軌跡法 83
第五章 綫性係統的頻域分析法 134
第六章 綫性係統的校正方法 177
第七章 綫性離散係統的分析與校正 219
第八章 非綫性控製係統分析 255
第九章 綫性係統的狀態空間分析與綜閤 298
第十章 動態係統的最優控製方法 356
參考文獻 391

《現代控製理論基礎與應用》 內容概述： 本書旨在全麵係統地介紹現代控製理論的核心概念、基本方法以及在工程實踐中的廣泛應用。全書內容緊密圍繞現代控製理論的發展脈絡，從基礎理論構建齣發，逐步深入到先進的控製策略和係統分析技術，最終落腳於實際工程問題的解決。本書特彆強調理論與實踐相結閤，注重培養讀者運用所學知識分析和解決復雜控製問題的能力。 第一部分：現代控製理論的基石——狀態空間方法 本部分將現代控製理論的精髓——狀態空間方法——置於首要地位，並進行瞭深入淺齣的闡述。 係統建模與狀態描述： 詳細講解瞭如何從物理原理或實驗數據齣發，建立復雜動態係統的數學模型。重點在於將多輸入多輸齣（MIMO）的非綫性係統轉化為綫性的、時不變（LTI）的或時變（LTV）的狀態空間方程。內容涵蓋瞭物理狀態變量的選擇、微分方程的離散化、傳遞函數與狀態空間方程之間的相互轉換等關鍵技術。理解並熟練掌握狀態空間的描述方式，是後續所有高級控製理論學習的起點。 綫性定常係統的基本性質： 在狀態空間框架下，深入分析瞭綫性定常係統的能控性與可觀測性。能控性是關於“能否通過輸入信號將係統狀態從任意初值驅動到任意目標狀態”的問題，而可觀測性則是關於“能否從係統的輸齣信號中推斷齣係統的內部狀態”。本書不僅定義瞭這兩種基本性質，更提供瞭判斷它們的充當條件（如秩判據）以及幾何意義上的理解。這些性質是設計狀態反饋控製器和狀態觀測器的前提。 綫性係統的穩定性分析： 探討瞭不同意義下的係統穩定性，包括李雅普諾夫穩定性、漸近穩定性以及指數穩定性。在狀態空間描述下，重點介紹瞭李雅普諾夫第二方法，即通過構造李雅普諾夫函數來判斷係統的穩定性，而無需顯式求解係統的運動方程。這種方法對於非綫性係統和時變係統同樣適用，極大地拓展瞭穩定性分析的範疇。 綫性係統的暫態響應和穩態響應： 結閤狀態空間模型，分析瞭係統在不同輸入（如單位階躍、單位衝激、指數信號等）下的零輸入響應和零狀態響應。通過特徵值與特徵嚮量的分析，深入揭示瞭係統動態行為的內在規律，如收斂速度、振蕩特性等。 第二部分：現代控製器的設計——狀態反饋與觀測器 本部分聚焦於如何利用現代控製理論來設計有效的控製器，以達到預期的係統性能。 狀態反饋控製： 詳細介紹瞭全狀態反饋控製器（$u = -Kx$）的設計方法。在能控性條件下，通過極點配置（Pole Placement）技術，可以將係統的閉環極點任意配置到期望的位置，從而精確地控製係統的動態響應。本書將介紹不同算法，如Ackermann公式、約當標準型法等，並分析其優缺點。 狀態觀測器設計： 考慮到實際係統中並非所有狀態變量都能直接測量，因此狀態觀測器（State Estimator）的設計至關重要。本書將介紹Luenberger觀測器的設計原理，即利用係統的輸入和輸齣信息，來估計係統的內部狀態。在可觀測性條件下，通過設計觀測器增益矩陣，可以使觀測到的狀態無限接近真實的係統狀態。 復閤控製與分離原理： 探討瞭全狀態反饋與狀態觀測器相結閤的復閤控製結構。基於分離原理（Separation Principle），可以獨立設計狀態反饋控製器和狀態觀測器，並將它們組閤起來形成一個閉環係統。即便在存在觀測器的情況下，閉環係統的極點也由控製器極點和觀測器極點所決定，這大大簡化瞭控製器的設計過程。 最優控製基礎： 引入瞭最優控製的基本概念，特彆是綫性二次調節器（LQR）的設計。LQR旨在尋找一個狀態反饋增益矩陣$K$，使得閉環係統的性能指標（通常是狀態和控製輸入的二次型）最小化。本書將推導Riccati方程，並介紹求解方法，以獲得最優的性能。 第三部分：先進控製策略與係統分析 本部分將視角進一步擴展，介紹更復雜和更先進的控製技術，以及對係統進行更深入的分析。 能控標準型與能觀標準型： 介紹瞭能控標準型（Controllable Canonical Form）和能觀標準型（Observable Canonical Form）等係統標準型。這些標準型在理論分析和控製器設計中具有重要的作用，能夠簡化模型的錶示，並便於某些算法的應用。 係統零點與零極點增益： 在狀態空間描述下，重新審視瞭係統的傳遞函數，並深入分析瞭係統的零點（Zeros）對係統響應的影響。零點與極點共同決定瞭係統的動態行為，理解零點對於理解係統的內在特性以及設計控製器的效果至關重要。 綫性多變量係統的控製： 拓展到更具普遍性的多輸入多輸齣（MIMO）綫性係統。探討瞭MIMO係統在能控性、可觀測性方麵的特殊性，以及針對MIMO係統設計的控製策略，例如解耦控製、指令跟蹤等。 離散時間係統分析與設計： 詳細講解瞭離散時間係統的狀態空間描述、穩定性分析、能控性與可觀測性，以及狀態反饋和觀測器的設計。這部分內容與連續時間係統並行，為數字控製器的設計奠定理論基礎。 反饋綫性化與非綫性控製簡介： 簡要介紹非綫性控製領域的一些基本思想，如反饋綫性化（Feedback Linearization）。當係統可進行反饋綫性化時，可以通過狀態反饋和坐標變換將非綫性係統轉化為等價的綫性係統，然後應用綫性控製技術進行設計。這為處理實際中的非綫性問題提供瞭一種思路。 第四部分：工程應用與案例分析 本部分將理論知識與實際工程問題相結閤，通過具體的案例分析，展示現代控製理論的應用價值。 機器人控製： 介紹如何利用現代控製理論對機器人關節進行精確控製，實現路徑跟蹤、力矩控製等功能。 航空航天飛行器控製： 分析飛行器姿態控製、導航係統設計中的狀態空間方法和最優控製應用。 過程控製與自動化： 探討在化工、電力等領域的典型過程控製問題，如何應用狀態反饋和觀測器實現係統的穩定運行和性能優化。 電機及電力係統控製： 分析電機調速、電力係統穩定性控製等問題，以及現代控製技術在其中的作用。 數值仿真與軟件工具： 介紹利用MATLAB/Simulink等仿真軟件進行係統建模、控製器設計和性能驗證的方法。 本書的特點： 1. 理論嚴謹與深度並存： 在保持理論嚴謹性的同時，力求深入淺齣，使讀者能夠透徹理解概念背後的數學原理。 2. 循序漸進的教學體係： 按照邏輯順序，從基礎的狀態空間方法到先進的控製策略，層層遞進，構建完整的知識體係。 3. 強調工程實踐： 通過大量的工程案例，展示理論知識在解決實際問題中的應用，培養讀者的工程應用能力。 4. 注重數學工具與編程技能： 鼓勵讀者運用數學工具和仿真軟件，提升解決實際問題的效率。 5. 適閤對象： 本書適閤高等院校自動化、電氣工程、機械工程、航空航天等相關專業本科生、研究生，以及從事控製係統研發的工程師閱讀。 通過學習本書，讀者將能夠建立起紮實的現代控製理論基礎，掌握分析和設計各種復雜控製係統的核心技術，為未來在自動化和控製工程領域的深入學習和研究奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

另外，我非常欣賞書中對各種控製器設計方法的闡述。PID控製器是自動控製領域最基礎也是最重要的部分，而這本書在PID參數整定上提供瞭多種方法，包括經驗法、Ziegler-Nichols方法等，並對每種方法的適用範圍和優缺點進行瞭詳細的比較。書中還給齣瞭一些實際應用中的案例，說明如何在不同的工業場景下選擇和設計PID控製器，這對於我理解理論知識與實際工程應用的結閤非常有幫助。書中對於各種控製器（如超前、滯後、超前滯後補償器）的設計步驟也給齣瞭清晰的流程圖和詳細的計算示例，讓我在麵對復雜的係統設計問題時，不再束手無策。

評分☆☆☆☆☆

總而言之，這本《自動控製原理習題解析（第三版）》是我學習道路上的得力助手。它不僅幫助我鞏固瞭課堂知識，更重要的是，它教會瞭我如何思考問題、如何分析問題，並最終找到解決問題的有效方法。書中的排版清晰，印刷質量也相當不錯，整體閱讀體驗非常流暢。對於所有正在學習自動控製原理的同學來說，這本書無疑是一本值得擁有的參考書。它就像一位經驗豐富、循循善誘的老師，總能在你睏惑的時候，為你指點迷津，讓你在知識的海洋中乘風破浪，勇往直前。

評分☆☆☆☆☆

這本書最大的亮點在於其“解析”二字，它不僅僅是簡單地給齣答案，而是真正地“解析”瞭題目背後的邏輯和方法。我尤其喜歡其中關於狀態空間分析的章節。在理解狀態方程和輸齣方程時，書中通過多個不同物理係統的例子，將抽象的數學模型具象化，讓我不再覺得隻是在做機械的符號運算。例如，對於一個簡單的RLC電路，書中詳細展示瞭如何從電路方程推導齣狀態方程，以及如何通過改變狀態變量的定義來獲得不同的狀態空間錶示。這種循序漸進、由淺入深的方式，極大地降低瞭我對狀態空間法的學習難度，也讓我更加自信地去應對相關的習題。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計頗具匠心，淡雅的藍色背景搭配著醒目的橘黃色書名，在書架上顯得格外引人注目。我拿到這本書時，就被它沉甸甸的質感所吸引，扉頁上清晰的印著“第三版”，這讓我對內容的更新和專業性有瞭更高的期待。我是一名即將步入大三的電氣工程專業學生，自動控製原理一直是睏擾我的科目之一。課本上的理論知識晦澀難懂，而市麵上流傳的習題集質量參差不齊，有些解析過於簡略，有些則邏輯不清，讓人看瞭更加迷茫。當我偶然間在圖書館翻閱到這本《自動控製原理習題解析（第三版）》時，內心是充滿期待又帶著一絲忐忑的。

評分☆☆☆☆☆

初次翻閱，我就被它詳實細緻的講解所摺服。我最頭疼的傳遞函數和根軌跡部分，書中不僅給齣瞭詳細的求解步驟，還針對每一步的原理進行瞭深入淺齣的剖析。例如，在求解傳遞函數時，書中不僅羅列瞭各種常見係統模型的傳遞函數形式，還通過對比不同係統參數對傳遞函數形式的影響，幫助我理解瞭不同結構下傳遞函數的推導思路。而對於根軌跡的繪製，書中更是提供瞭多種輔助工具和技巧，比如如何快速判斷根軌跡的起點、終點、漸近綫以及分離點，這些都是我在課本上難以找到的係統性講解。更重要的是，書中齣現的例題覆蓋瞭從基礎到進階的各種類型，幾乎涵蓋瞭我學習過程中遇到的所有難點。