9787302249887 自动控制原理(第2版) 清华大学出版社 徐国凯 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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徐国凯 著

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• 自动控制原理
• 控制理论
• 徐国凯
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• 控制系统
• 第2版

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302249887

商品编码：29528993651

包装：平装

出版时间：2011-03-01

基本信息

书名：自动控制原理(第2版)

定价：35.00元

作者：徐国凯

出版社：清华大学出版社

出版日期：2011-03-01

ISBN：9787302249887

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.522kg

编辑推荐

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内容提要

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　　本书系统全面地介绍了经典控制理论的基本内容，着重于基本概念、基本理论和基本方法的论述。
　　本书共分8章：绪论、控制系统的数学模型、控制系统的时域分析法、控制系统的根轨迹法、控制系统的频率响应法、控制系统的校正、非线性控制系统、离散控制系统。
　　为了便于读者深入理解本书所述的重要概念，每章都列举了数量的例题和习题。另外，在每章都加入了matlab的具体应用实例。
　　本书的一个重要特点是适合渗透式双语教学。在每节中都为重要的技术术语加注了英文解释，每章末都加入了重点概念和术语的中英文对照表，便于教师在课堂上对学生进行专业词汇的渗透，使学生在学习本课程的同时逐步增加专业词汇量，方便学生更好地阅读外文专业书籍和文献，进而切实提高双语教学水平。
　　本书可作为自动化专业本科生的教科书，也可作为其他与控制有关的专业的本科生、研究生以及科技与工程人员的参考书。

目录

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章 绪论
1．1 自动控制系统的一般概念
1．2 自动控制系统的分类
1．3 自动控制理论的发展概况
1．4 自动控制系统的性能要求
本章小结
习题
第2章 控制系统的数学模型
2．1 列写系统微分方程式的一般方法
2．2 非线性数学模型的线性化
2．3 传递函数
2．4 框图和系统的传递函数
2．5 信号流图和梅逊公式的应用
2．6 matlab在本章中的应用
本章小结
习题
第3章 控制系统的时域分析法
3．1 控制系统的时域性能指标
3．2 一阶系统的时域响应

.3．3 二阶系统的时域响应
3．4 高阶系统的时域响应
3．5 线性系统的稳定性分析
3．6 控制系统的稳态误差
3．7 matlab在本章中的应用
本章小结
习题
第4章 控制系统的根轨迹法
4．1 根轨迹法的基本概念
4．2 绘制根轨迹的基本法则
4．3 参量根轨迹的绘制
4．4 非小相位系统的根轨迹
4．5 用根轨迹分析控制系统
4．6 matlab在本章中的应用
本章小结
习题
第5章 控制系统的频率响应法
5．1 频率特性
5．2 对数坐标图
5．3 极坐标图
5．4 乃奎斯特稳定判据
5．5 相对稳定性分析
5．6 频域性能指标与时域性能指标间的关系
5．7 传递函数的实验确定
5．8 matlab在本章中的应用
本章小结
习题
第6章 控制系统的校正
6．1 引言
6．2 线性系统的基本控制规律
6．3 串联校正
6．4 反馈校正
6．5 复合校正
6．6 matlab在本章中的应用
本章小结
习题
第7章 非线性控制系统
7．1 非线性控制系统概述
7．2 常见非线性及其对系统运动的影响
7．3 非线性元件的描述函数
7．4 相平面分析法
7．5 matlab在本章中的应用
本章小结
习题
第8章 离散控制系统
8．1 引言
8．2 信号的采样与复现
8．3 z变换与z反变换
8．4 脉冲传递函数
8．5 差分方程
8．6 离散控制系统的性能分析
8．7 matlab在本章中的应用
本章小结
习题

作者介绍

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文摘

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序言

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《现代控制理论基础》 内容简介 本书系统深入地探讨了现代控制理论的核心概念、基本原理和关键方法。在现代自动控制系统设计日益复杂、性能要求不断提高的背景下，对系统进行精确建模、深入分析和有效控制显得尤为重要。本书旨在为读者构建一个扎实的理论基础，使其能够理解和掌握先进的控制策略，从而应对各种工程挑战。 第一部分：系统建模与状态空间方法 现代控制理论的核心之一在于其强大的系统建模能力，特别是利用状态空间方法。本部分将从最基本的概念出发，逐步引导读者进入复杂的系统描述。 线性定常系统的状态空间描述： 我们将详细介绍如何用一组一阶微分方程（或差分方程，对于离散系统）来描述动态系统的行为。这包括状态变量的选择、状态方程和输出方程的建立。我们将通过大量经典工程系统（如机械振子、RLC电路、电机模型等）的例子，演示状态空间模型的具体构建过程，帮助读者理解状态变量在捕捉系统瞬态行为中的关键作用。 非线性系统的状态空间表示： 尽管许多控制理论发展初期聚焦于线性系统，但现实世界的许多系统本质上是非线性的。本书将探讨如何对非线性系统进行状态空间建模，介绍李雅普诺夫函数法等分析非线性系统稳定性的基本工具，并初步介绍非线性控制的基本思想，如线性化技术在局部分析中的应用。 可控性和可观性分析： 这两个概念是现代控制理论的基石。我们将深入探讨可控性，即是否可以通过控制输入将系统的状态驱动到任意值。可控性矩阵的计算方法和其在系统分析中的意义将被详细阐述。同理，我们将详细讲解可观性，即是否可以通过测量系统的输出信号来推断系统的内部状态。可观性矩阵的计算及其在状态观测器设计中的核心作用也将得到充分说明。这两个性质直接决定了我们能否设计出有效的控制器和观测器。 传递函数与状态空间之间的转换： 尽管状态空间方法提供了更全面的系统描述，但传递函数在分析单输入单输出（SISO）系统的频率响应和稳定性方面仍然具有重要价值。本书将详细讲解如何从状态空间模型推导出传递函数，以及如何从传递函数反向得到其对应的状态空间模型，并讨论在转换过程中可能丢失的信息（例如，模态的可控性和可观性）。 第二部分：稳定性分析 稳定性是控制系统正常运行的生命线。本书将提供多种严格的稳定性分析方法，涵盖从经典到现代的理论。 线性系统稳定性（特征值法）： 对于线性定常系统，系统的稳定性直接与其状态矩阵的特征值相关。我们将详细讲解如何计算特征值，并阐述特征值与系统响应（指数增长、衰减或振荡）之间的关系。稳定判据（如劳斯判据）也将作为一种补充的代数稳定性分析方法进行介绍。 李雅普诺夫稳定性理论： 这是分析非线性系统稳定性的最强大工具之一。我们将从李雅普诺夫第二方法（直接法）出发，详细介绍如何构造李雅普诺夫函数来判断系统的稳定性，而无需求解复杂的微分方程。我们将演示如何选择合适的李雅普诺夫函数，并推导系统稳定性的充要条件。本书将涵盖从渐近稳定性到指数稳定性等不同等级的稳定性概念。 Lyapunov方程在稳定性分析中的应用： 对于线性定常系统，Lyapunov方程提供了一种便捷的稳定性判断方法。我们将推导Lyapunov方程，并说明如何利用其解来判断系统的稳定性，以及如何利用Lyapunov方程来设计状态反馈控制器。 第三部分：状态反馈控制 状态反馈是现代控制理论中最核心、最实用的控制技术之一。本书将带领读者掌握如何利用系统的内部状态来实现最优的控制性能。 极点配置（Pole Placement）： 在线性定常系统中，如果系统是可控的，那么我们可以通过状态反馈任意配置系统的闭环特征值（极点）。我们将详细讲解 Ackermann 公式和秩条件等极点配置方法，并分析不同极点位置对系统瞬态响应（如上升时间、超调量、调节时间）的影响。 最优状态反馈（LQR - Linear Quadratic Regulator）： 当我们不仅追求稳定性，还希望系统在满足某些性能指标（如能量消耗最小化、状态误差最小化）的情况下运行，最优控制就显得尤为重要。本书将深入介绍 LQR 问题，包括其代价函数的设计、代数Riccati方程（ARE）的求解以及由此得到的反馈增益矩阵。我们将通过算例展示 LQR 控制在性能提升方面的显著优势。 状态观测器设计： 在许多实际应用中，并非所有状态变量都可以直接测量。在这种情况下，我们需要设计状态观测器来估计系统的内部状态。我们将详细介绍 Luenberger 观测器的设计原理，包括其增益矩阵的选择方法，以及如何将观测器与状态反馈控制器结合起来形成状态估计反馈控制系统（Separation Principle）。 第四部分：离散时间系统控制 随着数字计算机在控制系统中的广泛应用，离散时间系统的分析和控制变得越来越重要。 离散时间系统的状态空间模型： 本部分将介绍离散时间系统的状态空间表示方法，包括差分方程和采样过程。 离散时间系统的稳定性分析： 介绍离散时间系统的稳定性判据，如单位圆内的特征值原则。 离散时间系统的极点配置与最优控制： 讨论离散时间系统的极点配置方法，并介绍离散时间 LQR 问题及其求解方法。 离散时间状态观测器设计： 讲解离散时间状态观测器的设计原理和方法。 第五部分：先进控制概念与展望 为了让读者对现代控制理论的广阔前景有一个初步的认识，本书还将介绍一些更深入和前沿的控制概念。 鲁棒控制基础： 现实系统往往存在模型不确定性或外部扰动，鲁棒控制旨在设计能够在一定不确定性范围内保持稳定和良好性能的控制器。我们将初步介绍鲁棒控制的基本思想和常用的方法，如 H∞ 控制的初步概念。 模型预测控制 (MPC) 的基本思想： MPC 是一种先进的闭环控制策略，它利用系统的模型来预测未来一段时间内的系统行为，并在此基础上优化控制输入。我们将介绍 MPC 的核心思想和基本框架。 控制理论在人工智能领域的交叉： 简要探讨强化学习等机器学习方法如何与传统控制理论相结合，为解决更复杂的控制问题提供新的途径。 本书特色 理论严谨与工程应用相结合： 本书在数学推导严谨的基础上，注重理论知识在实际工程问题中的应用，通过大量的案例分析，帮助读者将抽象的理论具象化。 循序渐进的教学方法： 从最基础的概念入手，逐步深入到复杂理论，适合不同背景的读者学习。 强化数学基础： 对线性代数、微分方程等数学工具在控制理论中的应用进行必要的梳理，为读者打下坚实的数学基础。 面向未来： 关注现代控制理论的前沿发展，为读者提供进一步深入学习的指引。 适用读者 本书适合于高等院校自动化、电气工程、机械工程、航空航天工程、计算机科学与技术等专业的本科生、研究生，以及从事自动控制系统研究、设计和开发的工程技术人员。具备一定的高等数学和线性代数基础的读者将更容易掌握本书内容。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是自动控制领域的“圣经”！刚拿到手，就被它沉甸甸的厚度和清华大学出版社的金字招牌所震撼。封面设计简洁大气，虽然是第二版，但内容依旧前沿，我之前看的是老版本，这次升级改版绝对是让我惊喜连连。它不仅仅是一本教材，更像是一本百科全书，从最基础的拉普拉斯变换、传递函数，到复杂的PID控制、状态空间法，几乎涵盖了自动控制的方方面面。作者的讲解深入浅出，逻辑清晰，即使是对这个领域不太熟悉的初学者，也能循序渐进地理解。书中的例子非常丰富，涵盖了各种实际应用场景，比如机器人、飞行器、工业自动化等等，这让我对理论知识的应用有了更直观的认识。我尤其喜欢的是书中对一些经典控制理论的推导过程，详尽而严谨，让我在掌握知识的同时，也培养了严谨的科学思维。虽然内容量庞大，但章节划分清晰，索引也非常完善，方便我随时查找和回顾。这本书的排版和印刷质量也无可挑剔，纸张厚实，文字清晰，阅读体验极佳。我个人认为，对于任何想要深入了解自动控制原理的读者，无论是学生还是工程师，这本书都是不容错过的首选。它不仅能打下坚实的理论基础，更能激发我对未来自动化技术的无限遐想，真是一本值得反复研读的经典之作。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值，在于它不仅仅是传授知识，更在于它能够启发思考。我在阅读过程中，常常会因为一个巧妙的设计或者一个精辟的论述而驻足，反复琢磨。比如，在讲到稳定性分析时，书中对奈奎斯特判据和根轨迹法的各种特例和边界情况都进行了深入的探讨，让我意识到看似简单的理论背后，其实蕴含着丰富的数学细节和工程考量。而且，书中对经典控制理论与现代控制理论的衔接处理得非常自然，既保留了经典理论的直观性，又引入了现代理论的严谨性和普适性，让我能够更好地理解两者之间的发展脉络。我特别欣赏书中对一些控制系统设计实例的剖析，比如对伺服系统的动态性能指标的详细解读，以及如何通过调整控制器参数来优化系统响应。这些内容不仅具有理论指导意义，更具有极强的实践操作性，让我能够将学到的知识直接应用于实际问题中。虽然这本书的篇幅较长，但它的内容非常扎实，每一页都充满了信息量，绝对不会有“水分”。总而言之，这本书是一本真正能够提升读者理论素养和工程实践能力的优秀教材，它就像一位循循善诱的良师益友，陪伴我遨游在自动控制的知识海洋中。

评分☆☆☆☆☆

这本《自动控制原理(第2版)》给我的感觉就像是踏上了一段探索自动控制奥秘的精彩旅程。它并没有一开始就抛出大量的公式和定理，而是通过引人入胜的案例，勾勒出自动控制在现代社会中的重要地位和广泛应用。从家用电器到尖端科技，无处不在的自动控制技术，在书中得到了生动的展示，这极大地激发了我对这个领域的兴趣。接着，书中对自动控制系统基本组成、信号流图、传递函数等概念的讲解，如同搭建房屋的地基，稳固而清晰。我尤其喜欢书中对反馈控制的深入分析，它让我明白了“闭环”的力量，以及如何通过反馈来抑制扰动、提高系统的精度和鲁棒性。在处理稳定性这一核心问题时，书中的讲解非常透彻，从劳斯判据的数学推导，到频率特性的物理意义，都做了详尽的阐述，让我能够从不同角度理解和判断系统的稳定性。而且，书中对于控制器设计部分的讲解，更是让我大开眼界，PID控制的整定方法，以及更高级的滞环控制、模糊控制等，都提供了实用的设计思路和工具。这本书的语言风格非常严谨而又不失流畅，逻辑性极强，让我在学习过程中能够始终保持清晰的思路，不会迷失方向。我真心觉得，这本书不仅是一本教材，更是一本能够引导读者走进自动控制领域的“敲门砖”。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉就像是打开了一扇通往自动化世界的大门，而这扇门后面，是无数精妙绝伦的设计和原理。我特别欣赏它那种循序渐进的教学方式，从最基本的概念入手，然后一步步深入到更复杂的理论。比如说，在讲解根轨迹法的时候，作者没有直接给出一堆公式，而是先用形象的比喻解释其物理意义，再给出绘制的详细步骤和注意事项。这种方式极大地降低了我的学习门槛，让我能更好地理解和掌握这些抽象的数学工具。而且，书中的插图和图示非常多，而且质量很高，很多时候一张图就能胜过千言万语，让我对系统的动态行为和控制器的设计思路有了更清晰的认识。我之前也看过一些关于自动控制的资料，但总感觉缺乏系统性和深度，而这本书恰恰弥补了这一点。它不仅仅停留在理论层面，更注重理论与实践的结合，通过大量的实例分析，让我明白了这些原理是如何在实际工程中发挥作用的。我印象最深的是关于状态空间方法的讲解，它提供了一种全新的视角来分析和设计系统，比传统的传递函数法更具通用性和灵活性，也为我后续学习更高级的控制理论打下了坚实的基础。总而言之，这本书的体系结构完整，内容翔实，讲解透彻，是我学习自动控制过程中遇到的最满意的一本书。

评分☆☆☆☆☆

这本《自动控制原理(第2版)》给我的整体印象是“硬核”且“实用”。它不像一些过于理论化的书籍，让人读起来味同嚼蜡，而是充满了工程实践的智慧。在阅读的过程中，我能感受到作者徐国凯教授深厚的学术造诣和丰富的工程经验。书中对于控制系统建模的讲解尤为细致，从机理建模到辨识建模，都给出了详细的步骤和方法，并且考虑了各种实际情况下的误差处理。这对于我这种需要进行实际系统建模的读者来说，简直是福音。特别是在描述非线性系统和离散时间系统的部分，书中的内容比我之前接触过的任何资料都要深入和全面，让我对这些更具挑战性的问题有了更清晰的认识。另外，我非常喜欢书中对各种控制策略的对比分析，比如PID控制的各种改进算法，以及更高级的鲁棒控制、自适应控制等，清晰地指出了它们各自的优缺点和适用范围。这让我能够根据不同的应用场景，选择最合适的控制方案。虽然书中包含了不少数学推导，但作者都做了清晰的解释，并且配有大量的图表辅助理解，使得学习过程不至于过于枯燥。这本书不愧是出自清华大学出版社，无论是内容深度、广度还是写作质量，都达到了非常高的水准，绝对是自动化领域专业人士的必备参考书。