自动控制原理及应用 9787564065010 北京理工大学出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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廉振芳 等 著

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• 自动控制原理
• 控制工程
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• 数学模型
• 反馈控制
• 现代控制
• 经典控制
• 北京理工大学出版社
• 9787564065010
• 教材

店铺： 晚秋画月图书专营店

出版社： 北京理工大学出版社

ISBN：9787564065010

商品编码：28189206595

包装：平装

出版时间：2012-08-01

基本信息

书名：自动控制原理及应用

定价：46.00元

作者：廉振芳 等

出版社：北京理工大学出版社

出版日期：2012-08-01

ISBN：9787564065010

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.341kg

编辑推荐

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廉振芳等编著的《自动控制原理及应用》重点介绍了自动控制原理的经典控制理论部分，内容包括：自动控制系统的基本概念，自动控制系统的数学模型，自动控制系统的时域分析法，控制系统的频域分析法，自动控制系统的校正和自动控制原理的应用等。本书可作为高职高专自动控制相关专业的教材。

内容提要

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目录

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章 绪论 1.1 自动控制理论概述 1.2 自动控制系统的基本概念 1.2.1 自动控制系统的基本原理和基本概念 1.2.2 自动控制系统的控制方式 1.2.3 自动控制系统的组成 1.2.4 自动控制系统举例 1.3 自动控制系统的分类 1.3.1 按输入信号变化的规律分类 1.3.2 按系统传输信号对时间的关系分类 1.3.3 按系统的输出量和输入量间的关系分类 l.3.4 按系统中的参数对时间的变化情况分类 1.4 对自动控制系统的基本要求 1.5 自动控制系统实例分析 本章小结与练习第2章 拉普拉斯变换及其应用 2.1 拉普拉斯变换的概念 2.1.1 定义 2.1.2 常见函数的拉氏变换 2.2 常用的性质和定理 2.2.1 线性性质 2.2.2 微分定理 2.2.3 积分定理 2.2.4 位移性质(也称复位移性质) 2.2.5 延迟定理(也称实位移性质) 2.2.6 初值定理 2.2.7 终值定理 2.3 拉氏反变换 本章小结与练习第3章 控制系统的数学模型 3.1 控制系统的微分方程 3.1.1 电路系统 3.1.2 线性定常微分方程的求解 3.2 传递函数 3.2.1 传递函数的基本概念 3.2.2 传递函数的定义 3.2.3 传递函数的性质 3.2.4 传递函数的求法 3.3 典型环节的数学模型及其动态响应 3.3.1 比例环节 3.3.2 积分环节 3.3.3 微分环节 3.3.4 惯性环节 3.3.5 振荡环节 3.3.6 延迟环节 3.4 控制系统的动态结构图 3.4.1 动态结构图 3.4.2 动态结构图的绘制 3.4.3 动态结构图的等效变换和化简 3.4.4 信号流图与梅逊公式 3.5 自动控制系统的传递函数 3.5.1 闭环控制系统的开环传递函数 3.5.2 给定输入信号R(s)作用下的闭环传递函数 3.5.3 扰动信号Ⅳ(s)作用下的闭环传递函数 3.5.4 闭环系统的误差传递函数 本章小结与练习 任务训练1 任务训练2第4章 时域分析法 4.1 典型输入信号及性能指标 4.1.1 典型输入信号 4.1.2 典型初始状态 4.1.3 典型时间响应 4.1.4 系统性能指标的定义 4.2 一阶系统分析 4.2.1 一阶系统的数学模型 4.2.2 一阶系统的单位阶跃响应 4.2.3 一阶系统的单位阶跃响应的性能指标 4.3 二阶系统分析 4.3.1 二阶系统的数学模型 4.3.2 二阶系统的特征根及性质 4.3.3 二阶系统的单位阶跃响应 4.4 系统稳定性分析 4.4.1 稳定的基本概念 4.4.2 稳定的数学条件 4.4.3 劳斯判据 4.5 系统稳态误差分析 4.5.1 误差与稳态误差 4.5.2 稳态误差计算 4.5.3 系统型别 4.5.4 典型输入信号r(t)作用下的稳态误差与静态误差系数 4.5.5 干扰n(t)作用下的稳态误差 本章小结与练习 任务训练3 任务训练4第5章 控制系统的频域分析法 5.1 系统频率特性的基本概念 5.1.1 基本概念 5.1.2 频率特性的性质 5.1.3 频率特性的图形表示方法 5.2 典型环节的频率特性 5.3 系统开环对数频率特性曲线的绘制 5.3.1 系统开环对数频率特性及绘制步骤 5.3.2 系统开环对数频率特性绘制举例 5.4 系统稳定性的频域分析 5.4.1 奈奎斯特稳定判据 5.4.2 对数频率稳定判据 5.4.3 稳定裕量 5.4.4 动态性能的频域分析 5.4.5 典型系统频域分析 本章小结与练习 任务训练5第6章 根轨迹法 6.1 根轨迹与根轨迹方程 6.1.1 根轨i亦的基本概念 6.1.2 根轨迹方程 6.2 绘制根轨迹的基本法则 6.2.1 根轨迹的个数 6.2.2 根轨迹的对称性 6.2.3 根轨迹的起点和终点 6.2.4 实轴上的根轨迹 6.2.5 根轨迹的渐近线 6.2.6 起始角与终止角 6.2.7 分离点 6.2.8 分离角与会合角 6.2.9 虚轴交点 6.2.10 根之和 6.3 控制系统的根轨迹分析法 6.3.1 闭环零、极点与阶跃响应的定 6.3.2 利用主导极点估算系统性能指标 6.3.3 根轨迹的改造对系统的影响 6.3.4 根轨迹法系统动态特性中的应用 本章小结与练习第7章 自动控制系统的校正 7.1 系统校正概述 7.1.1 系统校正的基本概念 7.1.2 系统校正的方式 7.1.3 常用校正装置 7.1.4 系统指标的确定 7.2 串联校正 7.2.1 比例(P)校正 7.2.2 比例一微分(PD)校正 7.2.3 比例一积分(PI)校正 7.2.4 比例一积分一微分(PID)校正 7.3 反馈校正 7.3.1 反馈校正的原理 7.3.2 反馈校正的分类与应用 7.4 复合校正 7.4.1 按输入补偿的复合校正 7.4.2 按扰动补偿的复合校正 7.5 自动控制系统的一般设计方法 7.5.1 自动控制系统设计的基本步骤 7.5.2 系统固有部分开环频率特性的确定 7.5.3 系统预期开环对数频率特性的确定 本章小结与练习第8章 直流调速系统 8.1 单闭环转速负反馈晶闸管直流调速系统 8.1.1 系统的组成 8.1.2 系统的框图 8.1.3 系统的自动调节过程 8.1.4 系统的性能分析 8.2 转速电流双闭环直流调速系统 8.2.1 双闭环直流调速系统的组成 8.2.2 系统动态结构图 8.2.3 双闭环直流调速系统的工作原理和自动调节过程 8.2.4 系统性能分析 8.2.5 系统的稳定性分析 8.2.6 双闭环直流调速系统的优点 8.2.7 给定积分器的应用 8.3 任务训练——转速电流双闭环直流调速系统设计实例 本章小结与练习 任务训练6参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《现代控制理论及其工程实践》 内容简介： 本书深入探讨现代控制理论的核心概念，并着重于其在各类工程领域中的实际应用。全书共分为十五章，系统梳理了从经典控制理论的基石到复杂动态系统建模、分析与设计的前沿技术。 第一部分：控制系统基础与数学模型 第一章：自动控制系统概述 本书的开篇旨在为读者构建对自动控制系统完整而清晰的认知框架。我们将从自动控制的定义、基本组成部分（传感器、控制器、执行器）以及它们在系统中的功能入手，阐述自动控制在现代社会中的重要性，并列举诸多跨越工业、交通、航空航天、生物医学等领域的典型应用实例。此外，本章还将介绍控制系统的分类（如开环与闭环、线性与非线性、连续与离散等），并初步探讨系统的性能指标（如稳定性、精度、响应速度、抗干扰能力等），为后续深入学习奠定坚实的基础。 第二章：线性定常系统的时域分析 本章将聚焦于利用时域方法对线性定常系统进行分析。我们将从系统方程的建立开始，包括微分方程、传递函数以及方块图等表示形式。在此基础上，重点阐述单位阶跃响应、单位脉冲响应等时域特性，深入分析系统参数（如增益、时间常数、阻尼系数、固有频率）对系统动态行为的影响。通过对系统响应曲线的解读，读者将能够直观理解系统的瞬态性能，并掌握如何通过分析时域响应来评估系统的性能。 第三章：线性定常系统的根轨迹法 根轨迹法作为一种重要的图解分析与设计方法，在本章中得到详细阐述。我们将深入剖析根轨迹的定义及其几何绘制规则，分析开环极点、零点以及参数变化对闭环系统特征根（极点）位置的影响。通过根轨迹图，读者可以直观地观察系统稳定性随参数变化的趋势，并能有针对性地调整控制器参数，以获得期望的系统性能，例如改善瞬态响应或提高稳定性裕度。 第四章：线性定常系统的频域分析 频域分析是另一类重要的系统分析工具。本章将介绍频率响应的概念，包括幅频特性和相频特性。我们将通过波特图、奈奎斯特图和尼柯尔斯图等工具，对系统的频率响应进行图形化分析。重点讲解如何从频域图谱中提取系统的稳定性信息（如增益裕度和相裕度），以及如何评估系统的动态性能，例如带宽、截止频率等。频域分析为理解系统的抗干扰能力和噪声抑制特性提供了有力支撑。 第五章：线性定常系统的状态空间分析 本书的这一部分将引入更为现代的控制系统描述方式——状态空间。我们将从线性代数和向量空间的角度出发，建立系统的状态方程和输出方程，并探讨其与传递函数之间的转换关系。重点分析状态空间模型在描述多输入多输出（MIMO）系统以及非线性系统方面的优势。在此基础上，我们将深入研究系统的能控性和能观性，这是设计状态反馈控制器和观测器的基础。 第二部分：现代控制理论核心与设计 第六章：稳定性理论 稳定性是控制系统最基本也是最重要的性能指标。本章将系统地介绍稳定性判据。我们将首先回顾经典控制理论中的劳斯判据和根轨迹法所揭示的稳定性条件。随后，重点深入讲解李雅普诺夫稳定性理论，包括直接法和间接法，并介绍李雅普诺夫方程及其在判断系统稳定性方面的应用。我们将讨论渐近稳定性、指数稳定性以及一致稳定性等不同类型的稳定性。 第七章：线性系统最优控制 本章将引入最优控制的概念。我们将探讨如何定义最优控制问题，并以线性二次型调节器（LQR）为例，详细推导并分析其设计方法。LQR 通过最小化一个二次型性能指标来实现系统的最优控制，该指标通常包含状态变量的二次型项和控制输入量的二次型项。我们将分析 LQR 的最优性条件、代数黎卡提方程的求解，并讨论其在实际工程中的应用。 第八章：线性系统状态反馈控制与观测器设计 基于状态空间描述，本章将重点介绍状态反馈控制器的设计。我们将学习如何利用极点配置技术，通过选择合适的状态反馈增益矩阵，将闭环系统的极点任意配置到期望的位置，从而实现对系统动态性能的精确控制。由于在实际应用中，并非所有状态变量都能直接测量，因此我们将引入状态观测器的概念，学习如何设计观测器来估计不可测量的状态变量。我们将探讨观察器的阶数、收敛速度以及与主控制器之间的协调工作。 第九章：数字控制系统分析与设计 随着数字技术的发展，数字控制系统已成为现代控制工程的主流。本章将介绍离散时间系统的基本概念，包括采样定理、零阶保持器以及离散时间系统的表示方法（差分方程、脉冲传递函数）。我们将把时域分析、根轨迹法、频域分析等经典控制理论方法推广到离散时间系统，并讨论其在数字控制系统设计中的应用。 第十章：非线性控制系统初步 本章将初步探讨非线性控制系统。我们将介绍非线性系统的基本特征，以及线性化方法在非线性系统分析中的作用。重点介绍几种典型的非线性控制策略，如反馈线性化、滑模控制等，并简要介绍它们的设计思路和特点。同时，我们还将讨论非线性系统稳定性分析的一些基本方法。 第三部分：工程应用与进阶主题 第十一章：模糊控制及其应用 模糊控制作为一种智能控制策略，在本章中得到详细介绍。我们将从模糊集合、模糊规则、模糊推理等基本概念出发，阐述模糊控制器的构建原理。重点分析模糊控制器在处理模型不确定性、非线性特性以及人类经验知识方面的优势，并列举其在温度控制、电机调速、机器人导航等领域的典型应用案例。 第十二章：神经网络控制及其应用 神经网络控制是另一种重要的智能控制方法。本章将介绍人工神经网络的基本结构，特别是前馈神经网络和循环神经网络。我们将重点阐述如何利用神经网络的学习能力来逼近复杂的控制规律，实现自适应控制和模型预测控制。我们将探讨神经网络在模式识别、自适应轨迹跟踪等方面的应用。 第十三章：自适应控制 自适应控制的目标是使控制器能够根据系统参数的变化或外部环境的扰动，自动调整其控制规律，以维持系统的最优性能。本章将介绍几种典型的自适应控制算法，如李雅普诺夫自适应控制、梯度自适应控制等，并分析其设计原理和收敛性。我们将展示自适应控制在参数变化系统、模型不确定系统等场景下的强大能力。 第十四章：模型预测控制（MPC） 模型预测控制（MPC）是一种先进的控制策略，它利用系统的动态模型来预测未来一段时间内的系统行为，并通过求解优化问题来确定当前的控制输入。本章将深入介绍 MPC 的核心思想，包括滚动优化、预测模型、约束处理等。我们将分析 MPC 在实现多变量协调控制、满足输入输出约束以及处理系统时滞等方面的优势，并探讨其在化工过程控制、电力系统调度等复杂系统中的应用。 第十五章：系统辨识及其在控制中的应用 系统辨识是建立系统数学模型的重要手段，尤其是在系统模型未知或不确定的情况下。本章将介绍几种典型的系统辨识方法，包括参数估计方法（如最小二乘法）和模型结构选择方法。我们将阐述如何利用实验数据来辨识系统的动态特性，并将辨识得到的模型应用于控制系统的设计与优化。 本书旨在为读者提供一个全面而深入的自动控制理论知识体系，并突出其在解决实际工程问题中的应用价值。通过理论讲解与实例分析相结合的方式，读者将能够掌握现代控制技术的核心工具，并为进一步的深入研究或实际工程应用打下坚实基础。

评分☆☆☆☆☆

一本厚重的书摆在桌上，封面“自动控制原理及应用”几个字在灯光下显得十分扎实，书号和出版社信息也清晰可见。拿到手里，沉甸甸的，透着一股学术的严谨。我是一名对自动化技术充满好奇的初学者，一直想找一本既能打牢基础，又能有所应用的教材。这本《自动控制原理及应用》从名字上看，就非常符合我的需求。我一直听说北京理工大学在工科领域有着深厚的底蕴，他们的教材想必也是经过精雕细琢的。我特别关注的是“应用”这两个字，这说明这本书不仅仅停留在理论层面，更能带领我理解这些原理是如何在实际工程中发挥作用的。我期待它能帮助我理清那些曾经让我头疼的拉普拉斯变换、根轨迹、频率特性等概念，并且能通过丰富的案例分析，让我看到控制理论的强大生命力。在信息爆炸的时代，掌握一门扎实的工程技术，我觉得是很有必要的，而自动控制正是现代工业和科技发展的基石之一。这本书的出版，无疑为我这样渴望学习的读者提供了一个绝佳的学习资源。我希望通过这本书的学习，能让我从一个门外汉，逐渐成长为能够理解和设计简单控制系统的技术人员，为未来的学习和工作打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本《自动控制原理及应用》的书架上的位置，我其实是经过一番“考察”的。作为一名在自动化领域摸爬滚打了几年的在职工程师，我深知理论与实践脱节的危害。很多时候，我们遇到的问题，在经典教材中似乎能找到蛛丝马迹，但真正应用起来却总是差那么一点意思。这本书由北京理工大学出版社出版，这本身就给我带来了一份信任感。我更看重的是它“应用”二字，这意味着它可能不仅仅是那些啃不动的理论堆砌，而是更有针对性地解决了工程实践中的一些难题。我尤其希望它能在反馈控制、PID控制器优化、系统辨识等方面，提供一些更贴近实际的解决方案和思路。我不知道这本书的案例是否足够丰富，是否涵盖了当下比较热门的领域，比如机器人控制、无人机导航，甚至是更广泛的工业自动化场景。如果能有一些最新的研究成果或者前沿技术的介绍，那就更棒了。我希望它能成为我的一个“工具箱”，在我遇到实际问题时，能从中找到启发，找到解决的“钥匙”，而不是仅仅停留在“我知道这个理论，但不知道怎么用”的尴尬境地。

评分☆☆☆☆☆

我是一名已经步入社会多年的技术爱好者，虽然我的本职工作与自动化没有直接关系，但我一直对能够“让机器听从指令”的自动控制技术充满着好奇和向往。这本《自动控制原理及应用》，书名就充满了“硬核”的感觉，而北京理工大学出版社的出品，也让我对其内容的专业性和权威性有了初步的认同。我的期望是，这本书能够以一种相对易于理解的方式，向我这样的非专业人士介绍自动控制的基本概念和核心原理。我希望它不仅仅是枯燥的公式推导，而是能通过生动形象的比喻、丰富的图示，甚至是一些生活中的小例子，来帮助我建立对反馈、稳定性、响应速度等基本特性的直观认识。我更希望它能够深入到“应用”的层面，让我看到自动控制是如何在各种各样的设备和系统中发挥作用的，比如家用电器中的温控系统、汽车的巡航控制，甚至是更复杂的工业生产线。如果书中能包含一些简单的DIY项目或者仿真演示的指导，那将是对我这样爱好者最大的福音，能让我真正地“玩转”自动控制。

评分☆☆☆☆☆

作为一个在校的工科学生，我最近一直在为“自动控制原理”这门课而头疼。教材上的公式和理论让我有些望而生畏，感觉像是隔着一层厚厚的玻璃，看不清背后的逻辑。当我在书店看到这本《自动控制原理及应用》时，我立刻被它吸引住了。北京理工大学出版社的名声在外，加上“应用”这个词，让我觉得这本教材可能更接地气。我尤其希望它能把那些抽象的数学模型和控制算法，通过生动具体的例子呈现出来。比如，教授如何从一个实际的物理系统出发，推导出它的数学模型，然后如何设计出合适的控制器来达到预期的性能。我听说很多教材在讲到根轨迹、频率响应时，都只是给出理论，很少有实际操作的指导。我非常期待这本书能在这方面做得更好，能让我理解这些概念的物理意义，而不是死记硬背。我希望通过这本书的学习，我不仅能通过考试，更能真正理解自动控制的核心思想，为我以后参与科研项目或者毕业设计打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我是一个对新兴科技领域充满热情的研究者，尤其关注人工智能和机器人学的交叉应用。自动控制理论作为这些领域的基础，我一直在寻找一本能够系统梳理其原理并深入探讨其应用的权威著作。这本《自动控制原理及应用》，由北京理工大学出版社推出，让我对其内容质量和深度充满了期待。我关注的重点在于，这本书是否能够将经典的自动控制理论，如状态空间法、最优控制、鲁棒控制等，与当前人工智能驱动的自适应控制、学习控制等新兴技术有效结合。我希望它能提供清晰的理论框架，同时也包含大量的实际案例，能够展示如何将这些控制策略应用于复杂的动态系统，例如多自由度机械臂的精确轨迹跟踪，或者无人驾驶车辆的路径规划与避障。这本书的“应用”部分，是否能深入到具体的算法实现和仿真验证层面，甚至触及一些工业界的实际挑战，这将是我最为看重的。如果它能为我提供一个坚实的理论基础，并指引我如何将理论转化为实际的工程解决方案，那么它将是我研究工作中不可或缺的重要参考。