9787111448624 控制系统仿真(21世纪高等院校电气信息类系列教材) 机械工业出 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张袅娜，冯雷编 著

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出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111448624

商品编码：29539228622

包装：平装

出版时间：2014-01-01

基本信息

书名：控制系统仿真(21世纪高等院校电气信息类系列教材)

定价：33.00元

作者：张袅娜,冯雷编

出版社：机械工业出版社

出版日期：2014-01-01

ISBN：9787111448624

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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　　《控制系统仿真/21世纪高等院校电气信息类系列教材》从工程应用角度出发，为控制系统的分析、设计和综合研究提供了先进的技术手段；从MATLAB/Simulink基础知识、控制系统数学模型、控制系统分析、控制器设计、控制系统仿真实验等几个方面讲述了运用MATLAB进行控制系统分析和设计的方法。《控制系统仿真/21世纪高等院校电气信息类系列教材》共分7章，包括控制系统仿真的基本概念与步骤、MATLAB语言基础、Simulink仿真工具、控制系统数学模型、控制系统时域分析、频域分析、稳定性分析、根轨迹分析法、线性系统的状态可控性与状态可观性分析、李雅普诺夫稳定性分析、控制器设计、控制系统仿真实验等内容。各章通过具体的应用实例和习题帮助读者理解和掌握自动控制原理、现代控制理论以及MATLAB/Simulink相关功能和工具的使用。
　　《控制系统仿真/21世纪高等院校电气信息类系列教材》各章节之间的内容既相互联系又相对独立，读者可根据需要进行选择性阅读。本书可作为高等院校控制工程、自动化、机电、测控技术等专业学生和研究生的教学参考用书，也可作为相关领域的工程技术和研究人员的参考用书。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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工业控制系统：原理、设计与应用 本书全面深入地探讨了现代工业控制系统的理论基础、设计方法以及实际应用。从基础的反馈控制原理出发，逐步深入到复杂系统的建模、分析与设计，并结合最新的工程实践，为读者提供一个系统、完整的知识体系。全书内容严谨，逻辑清晰，注重理论与实践相结合，旨在培养具备扎实控制理论功底和解决实际工程问题能力的专业人才。 第一部分：控制系统基础理论 第一章：自动控制系统概述 本章将介绍自动控制系统的基本概念、组成部分及其在工业生产中的重要性。我们将从历史发展的角度回顾自动控制技术，阐述其在提高生产效率、保证产品质量、降低能耗以及保障安全生产等方面所起的关键作用。通过生动的案例分析，让读者理解自动控制系统如何通过感知、决策和执行来完成对工业过程的精确调控。 1.1 自动控制系统的概念与发展 定义与分类（开环、闭环系统） 控制系统的基本组成（控制器、被控对象、传感器、执行器） 工业生产中自动控制系统的应用领域（电力、化工、冶金、汽车、航空航天等） 自动控制技术发展历程与趋势 1.2 控制系统的基本性能指标 稳定性（绝对稳定性、相对稳定性） 准确性（稳态误差） 快速性（响应时间、峰值时间、调节时间） 过渡过程的性质（超调量、振荡次数） 1.3 控制系统的数学模型 物理模型的建立（质量、弹簧、阻尼等） 传递函数、方块图、信号流图 微分方程与拉普拉斯变换 第二章：线性系统时域分析 本章将聚焦于线性控制系统的时域响应分析。我们将详细讲解系统在不同典型输入信号（如单位阶跃、单位斜坡、单位冲激）作用下的动态行为，深入理解系统的瞬态响应特性。通过对超调量、调节时间等关键指标的分析，读者将能够评估系统的动态性能并进行初步的系统设计。 2.1 一阶系统的时域响应 一阶系统的动态方程与传递函数 单位阶跃响应分析（时间常数、稳态值） 工程应用中的一阶系统模型 2.2 二阶系统的时域响应 二阶系统的动态方程与传递函数 无阻尼、临界阻尼、欠阻尼、过阻尼系统 阻尼比、自然频率对响应特性的影响 典型输入下的二阶系统响应曲线分析 超调量、峰值时间、调节时间与阻尼比、自然频率的关系 2.3 高阶系统的时域响应 主导极点概念 近似分析高阶系统的时域响应 性能指标的估算 第三章：线性系统频域分析 本章将转向线性控制系统的频域分析方法。我们将学习如何通过频率响应来表征系统的特性，包括幅频特性和相频特性。巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器等概念的引入，将帮助读者理解滤波原理在控制系统设计中的应用。奈奎斯特稳定判据、伯德图等是本章的重点，它们为稳定性和性能分析提供了强大的工具。 3.1 频率响应与传递函数 频率响应的定义与意义 幅频特性与相频特性 伯德图（Bode Diagram）的绘制与解读 幅值裕度和相裕度 3.2 奈奎斯特稳定性判据 奈奎斯特图（Nyquist Plot）的绘制 从奈奎斯特图判断系统稳定性 对数频率特性与稳定性分析的联系 3.3 根轨迹分析法 根轨迹的定义与绘制规则 参数变化对系统极点位置的影响 根轨迹法在系统设计中的应用 第四章：反馈控制系统设计 本章将深入探讨反馈控制系统的设计原理与方法。我们将从PID控制器出发，详细介绍比例、积分、微分作用的物理意义及其对系统性能的影响。其他先进的控制器设计方法，如状态空间法和模型预测控制，也将得到阐述，为读者提供多种解决方案。 4.1 PID控制器设计 比例（P）控制的作用与局限性 积分（I）控制的作用与消除稳态误差 微分（D）控制的作用与改善动态响应 PID控制器的参数整定方法（经验整定法、 Ziegler-Nichols法等） PID控制器的改进与应用（抗积分饱和、微分先行等） 4.2 超前、滞后和超前-滞后补偿器设计 补偿器的作用与分类 超前补偿器的幅频特性与相频特性 滞后补偿器的幅频特性与相频特性 超前-滞后补偿器的设计步骤 4.3 状态空间法设计 状态空间模型 可控性与可观测性 极点配置（PID设计） 观测器设计 4.4 模型预测控制（MPC） MPC的基本原理 预测模型与滚动优化 MPC在复杂系统中的应用 第二部分：现代控制理论与高级应用 第五章：数字控制系统 本章将转向数字控制系统，介绍其在现代工业中的重要性。我们将讲解离散时间系统的数学模型，包括Z变换及其性质。脉冲采样、数字滤波器设计以及数字PID控制器将是本章的重点，为读者理解和设计数字控制系统提供基础。 5.1 离散时间系统 脉冲采样定理 离散时间系统的数学模型（差分方程） Z变换及其性质 5.2 数字控制器设计 数字PID控制器 零极点匹配法 伯德图设计法 5.3 数字滤波器 无限冲激响应（IIR）滤波器 有限冲激响应（FIR）滤波器 第六章：非线性控制系统 本章将探讨非线性控制系统，这是许多实际工业过程的真实写照。我们将介绍描述函数法、相平面法等分析非线性系统稳定性的方法。滑模控制、自适应控制等先进的控制策略也将被引入，为读者提供处理复杂非线性系统的工具。 6.1 非线性系统的基本特性 非线性的种类与影响 多解性、奇异性、极限环等现象 6.2 非线性系统的分析方法 描述函数法 相平面法 李雅普诺夫稳定性理论 6.3 非线性控制策略 滑模控制 模糊控制 神经网络控制 自适应控制 第七章：鲁棒控制与最优控制 本章将介绍鲁棒控制和最优控制的概念。鲁棒控制旨在设计能够在模型不确定性或外部干扰下保持良好性能的控制器，而最优控制则致力于在满足一定约束的条件下，使系统的某个性能指标达到最优。这两种先进的控制理论在保证系统可靠性和性能方面具有重要意义。 7.1 鲁棒控制 模型不确定性与干扰 H-无穷控制 LMI（线性矩阵不等式）方法 7.2 最优控制 最优控制问题描述 变分法与最优化原理 庞特里亚金最小值原理 动态规划 第八章：工业控制系统的应用实例 本章将通过多个具体的工业应用案例，将前几章所学的理论知识融会贯通。从机器人控制到过程控制，再到航空航天领域的应用，读者将看到理论如何转化为实际的工程解决方案。这些案例将帮助读者理解不同控制策略在实际场景中的选择与应用，以及它们所面临的挑战和解决方案。 8.1 机器人控制系统 机器人动力学模型 轨迹规划与跟踪控制 力控与柔顺控制 8.2 过程控制系统 化工、冶金过程的典型控制对象 多变量控制系统 先进过程控制（APC） 8.3 航空航天控制系统 飞行器姿态控制 导航与制导系统 卫星轨道控制 8.4 现代工业自动化趋势 智能制造与工业4.0 物联网（IoT）在控制系统中的应用 大数据与人工智能在控制中的作用 附录：常用数学工具与MATLAB/Simulink实践 本附录将提供学习过程中可能用到的常用数学工具的简要回顾，包括线性代数、复变函数、概率统计等。此外，本附录还将介绍如何使用MATLAB/Simulink等仿真工具来建立控制系统模型、进行仿真分析和控制器设计。通过实际操作，读者可以更直观地理解理论知识，并掌握解决工程问题的实用技能。 A.1 线性代数基础 A.2 复变函数与拉普拉斯变换 A.3 概率论与随机过程 A.4 MATLAB/Simulink入门与实践 Simulink模型构建 传递函数与状态空间模型搭建 时域与频域仿真分析 PID控制器设计与仿真 状态空间控制器设计与仿真 本书的编写旨在为读者提供一个深入、全面、实用的工业控制系统学习平台，使其能够应对当前及未来工业自动化领域不断变化的挑战。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉就像是在炒冷饭，内容实在太过时了，让我怀疑它出版的年份。我原本期待能从中学习到如何使用一些主流的仿真软件，比如MATLAB/Simulink的最新版本，或者了解一些在工业界广泛应用的仿真策略，比如模型预测控制的仿真实现，或者实时仿真技术在嵌入式系统中的应用。然而，书中几乎没有提及任何现代的仿真工具和技术。大部分内容都集中在一些非常基础的理论概念上，而且讲解方式也相当枯燥乏味。书中引用的例子也都非常简单，甚至有些例子用手算都比用仿真来做要快得多。这种脱离实际的讲解方式，让我很难将学到的知识应用到实际问题中去。我花了很长时间去研究书中的图表和公式，但很多地方的解释都显得不够清晰，甚至有些图表显得非常粗糙，完全不像一本现代的教材应该有的样子。我曾经尝试过按照书中的例子去复现一些仿真，但很多设置和参数都无法在新版本的软件中找到对应的选项，或者运行结果与书中描述的完全不符。这让我感到非常沮丧，怀疑这本书是否经过了充分的更新和校对。总而言之，这本书的内容陈旧，讲解方式落后，实在不适合当前需要面对复杂工程问题的读者。我希望出版社能够更加注重教材的更新换代，提供更符合时代发展需求的学习资源。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的过程，对我来说是一场充满挑战的“解谜”之旅，但并非是令人愉悦的那种。我期待的是一本能够清晰、系统地介绍控制系统仿真方法和应用的书籍，能够帮助我理解不同仿真技术的原理、优缺点，以及在不同工程场景下的适用性。但这本书给我的感觉是，它更像是一本技术手册的碎片集合，缺乏一个贯穿始终的清晰主线。章节之间的过渡非常生硬，内容组织也显得相当随意。我常常在阅读完一个章节后，感到困惑，不知道自己到底学到了什么，或者学到的知识如何与前后的内容联系起来。书中的例子大多是孤立的，缺乏将这些例子整合起来，展现一个完整仿真流程的思路。我试图从中学习如何构建一个完整的仿真模型，如何进行参数调试，如何分析仿真结果，但这本书在这方面给我的指导非常有限。它更多地像是在列举各种具体的仿真技术和算法，而没有系统地教授如何“如何思考”仿真问题，如何“如何设计”仿真方案。我感觉这本书更适合那些已经对控制系统仿真有一定基础，并且只是想查找某个具体技术细节的人，而对于初学者或者希望建立系统性仿真思维的读者来说，这本书的帮助微乎其微。我期待的是一本能让我“学会”仿真，而不是仅仅“看到”仿真技术的书。

评分☆☆☆☆☆

我必须坦诚地说，这本书的语言风格和表达方式让我感到非常吃力。我本以为作为一本高等院校的教材，它会采用清晰、准确、专业的学术语言来阐述复杂的概念。然而，这本书的行文风格却相当晦涩难懂。许多句子结构冗长，词汇使用也比较偏僻，导致阅读起来非常费力，需要反复推敲才能理解其含义。更令人沮丧的是，书中在解释某些关键概念时，常常使用一些含糊不清的表述，或者引用一些没有充分解释的术语，让读者一头雾水。我尝试过多次，试图从字里行间找到清晰的定义和解释，但往往是越读越糊涂。书中的图表也未能起到应有的辅助作用，有些图表的标注不清，有些图表的设计显得杂乱无章，难以从中获得直观的理解。我甚至怀疑作者在写作过程中是否充分考虑了读者的理解能力，以及是否对所使用的语言进行过充分的斟酌和润色。对于一本旨在传授知识的教材来说，如此晦涩的语言风格无疑会极大地阻碍学习的效率，甚至可能导致读者对原本可能有趣且重要的控制系统仿真领域产生畏难情绪。我希望未来的教材能够更加注重语言的清晰性和易懂性，让学习过程更加顺畅和高效。

评分☆☆☆☆☆

这本书的学术严谨性真的让我大跌眼镜。我一直认为控制系统仿真是一个高度实践性和理论性相结合的领域，需要严谨的数学推导和清晰的逻辑分析。然而，这本书在这一点上做得非常差。许多关键的定理和公式都没有给出完整的推导过程，或者推导过程存在明显的跳跃性，让人难以理解其由来。即使是那些给出了推导的公式，也往往是在没有充分铺垫的情况下突然出现，让人感觉像是从天上掉下来的。更糟糕的是，书中对一些概念的定义模糊不清，存在多种理解的可能性，这在科学研究和工程实践中是绝对不允许的。例如，在讲解某个控制算法的稳定性分析时，书中给出的条件非常笼统，而且没有给出具体的证明过程，导致我无法判断这个条件是否充分且必要。我试图在网上搜索相关的资料来补充，但发现这本书中的很多内容与主流的学术文献和标准教材存在显著差异，这让我对书中内容的可靠性产生了严重的怀疑。我甚至怀疑书中是否存在一些错误或者误导性的信息。对于一本高等院校的教材来说，这样的学术水准是完全不能接受的。我本以为能通过这本书打下坚实的理论基础，结果却发现自己被带入了一些似是而非的理论误区。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直太令人失望了！我本来是冲着“控制系统仿真”这个主题来的，想着能系统地学习一些现代的仿真技术和工具，能够更好地理解和设计复杂的控制系统。结果打开一看，内容简直是一团糟。首先，书的结构非常混乱，章节之间的逻辑联系几乎没有，有时候会突然跳到一些完全不相干的知识点，让人摸不着头脑。我花了很长时间试图理解某个特定的仿真方法，结果发现书中要么是语焉不详，要么就是直接给出了一个复杂到让人抓狂的公式推导，但完全没有解释这个公式的物理意义或者它在实际应用中的作用。更让人恼火的是，书中使用的例子都非常陈旧，要么是几十年前的经典控制问题，要么就是一些简单到几乎不需要仿真就能解决的小例子。这让我怀疑作者是否真正了解当前控制系统仿真领域的前沿进展和实际应用需求。读这本书就像是在和一群过时的老古董打交道，完全提不起学习的兴趣。我花了这么多钱，浪费了这么多时间，结果却一无所获，甚至感觉自己的理解被搅得更混乱了。我本来对机械工业出版社的教材抱有很高的期望，毕竟他们之前出版过不少不错的教材，但这本书完全砸了我的招牌。我真的不建议任何想要认真学习控制系统仿真的人购买这本书，除非你只是想收集一本装帧精美的、内容却毫无价值的“参考书”。