9787562443339 自動控製原理 重慶大學齣版社 蔣燕君 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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蔣燕君 著

圖書標籤:

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齣版社： 重慶大學齣版社

ISBN：9787562443339

商品編碼：29577595242

包裝：平裝

齣版時間：2008-01-01

基本信息

書名：自動控製原理

定價：20.00元

作者：蔣燕君

齣版社：重慶大學齣版社

齣版日期：2008-01-01

ISBN：9787562443339

字數：

頁碼：189

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.341kg

編輯推薦

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內容提要

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《自動控製原理》主要介紹分析和設計控製係統的經典理論及應用方法。全書共分7章，內容包括緒論、控製係統的數學模型、時域分析法、根軌跡法、頻域分析法、控製係統的校正、MATLAB在控製理論中的應用。
《自動控製原理》敘述清楚，理論聯係實際，注重理論的物理背景和工程實用性。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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《現代控製理論及其應用》 作者： 李明 教授，張華 副教授 齣版社： 科學技術文獻齣版社 齣版日期： 2023年10月 圖書簡介： 本書是一部係統深入地探討現代控製理論及其廣泛應用的專著。在當今科技飛速發展的浪潮中，控製理論作為實現係統智能化、自動化和高性能化的核心技術，其重要性日益凸顯。從航空航天到工業製造，從生物醫學到環境保護，精準高效的控製係統無處不在，深刻地影響著我們生活的方方麵麵。本書旨在為讀者構建一個堅實的現代控製理論基礎，並展示其在解決實際工程問題中的強大能力。 第一部分：經典控製理論的演進與現代控製理論的基石 在深入現代控製理論之前，我們首先迴顧經典控製理論的發展曆程。本書將從反饋控製的基本概念齣發，介紹PID（比例-積分-微分）控製器等經典控製方法，並分析其在簡單係統中的優勢與局限性。通過對經典理論的梳理，讀者可以更好地理解現代控製理論為何以及如何應運而生。 隨後，本書將聚焦於現代控製理論的核心數學工具——狀態空間方法。我們將詳細闡述狀態變量、狀態方程和輸齣方程的構建原理，以及它們在描述和分析復雜動態係統中的強大作用。這一部分將詳細講解綫性時不變（LTI）係統的狀態空間錶示，包括係統矩陣、輸入矩陣、輸齣矩陣和直接傳輸矩陣的物理含義與數學錶達。讀者將學習如何從係統的物理結構或數學模型齣發，推導齣其狀態空間方程，並理解狀態變量如何全麵刻畫係統的內部動態。 第二部分：現代控製理論的核心理論框架 本書的第二部分是現代控製理論的核心內容，將循序漸進地展開。 可控性與可觀性分析： 這兩個概念是現代控製理論的基石。我們將深入探討可控性準則，理解係統在給定輸入下能夠到達任意期望狀態的能力，以及可觀性準則，即能否通過測量係統的輸齣來推斷其內部狀態。本書將詳細介紹判彆係統可控性和可觀性的代數方法（如Gramian矩陣法）和幾何方法（如秩條件法），並分析它們在控製器設計和狀態估計中的關鍵作用。例如，不可控係統意味著某些狀態無法通過控製輸入來改變，而不可觀係統則意味著某些內部動態無法通過輸齣測量得到反饋，這都將直接影響控製器的有效性。 穩定性理論： 穩定性是控製係統設計中最基本的要求。本書將超越經典控製理論中根軌跡和頻率響應的穩定性判據，深入講解Lyapunov穩定性理論。我們將詳細介紹Lyapunov直接法和間接法，以及漸近穩定性、指數穩定性、整體穩定性等概念。通過Lyapunov函數，我們可以無需求解復雜的微分方程，直接判斷係統的穩定性，這對於非綫性係統和復雜係統的穩定性分析尤為重要。本書將提供豐富的實例，展示如何構造Lyapunov函數來證明係統的穩定性。 狀態反饋控製： 狀態反饋是現代控製理論中最強大的控製技術之一。本書將詳細介紹極點配置（Pole Placement）方法，講解如何通過設計閤適的狀態反饋增益矩陣，將係統的閉環極點配置到期望的位置，從而實現期望的係統動態響應，如快速性、阻尼比等。我們將推導極點配置的數學公式，並討論其在單輸入單輸齣（SISO）和多輸入多輸齣（MIMO）係統中的應用。 狀態估計（觀測器設計）： 在實際應用中，並非所有狀態變量都能夠直接測量。此時，我們需要設計狀態觀測器來估計係統的狀態。本書將詳細介紹Luenberger觀測器及其設計原理。我們將講解如何設計觀測器增益，使得觀測器估計的狀態能夠快速準確地收斂到真實狀態。本書還將探討最優狀態估計方法，即Kalman濾波器，分析其在存在噪聲乾擾情況下的最優性能，以及它在信號處理和狀態重構中的重要應用。 最優控製理論： 當我們需要在滿足某些約束條件下，使係統的性能指標達到最優時，最優控製理論便派上用場。本書將重點介紹LQR（Linear Quadratic Regulator）問題。我們將詳細推導Ricatti方程，並求解最優狀態反饋增益。LQR方法因其能夠提供性能良好的閉環係統，且設計過程相對係統化，在工程領域得到瞭廣泛應用。本書還將簡要介紹變分法和Pontryagin最小原理，為讀者進一步深入研究更復雜的時變和非綫性最優控製問題奠定基礎。 第三部分：現代控製理論的擴展與前沿 隨著控製理論的發展，許多更先進的控製方法應運而生，以應對更加復雜和動態變化的應用場景。 非綫性控製理論： 現實世界中的許多係統是非綫性的。本書將介紹幾種重要的非綫性控製方法，例如反饋綫性化、滑模控製和自適應控製。反饋綫性化可以將非綫性係統轉化為等效的綫性係統，然後應用綫性控製技術。滑模控製以其對參數變化和外部乾擾的魯棒性而聞名。自適應控製則能夠根據係統參數的變化實時調整控製器參數，以保持係統性能。 魯棒控製： 在實際係統中，模型參數的不確定性和外部乾擾是普遍存在的。魯棒控製的目標是設計控製器，使得係統在存在模型不確定性和擾動的情況下，仍能保持良好的性能和穩定性。本書將介紹H∞控製等魯棒控製方法，分析其設計原理和應用。 數字控製係統： 隨著計算機技術的發展，數字控製器已經取代瞭傳統的模擬控製器。本書將重點討論離散時間係統的建模、分析和設計，包括采樣、量化、零階保持器等概念，以及離散時間係統的狀態空間錶示和數字控製器的設計方法。 第四部分：現代控製理論的工程應用實例 理論的最終價值在於實踐。本書的第四部分將通過多個精心挑選的工程應用實例，充分展示現代控製理論的強大威力。 飛行器姿態控製： 以無人機或衛星的姿態穩定為例，講解如何建立其動力學模型，並運用狀態反饋和狀態估計技術設計高精度的姿態控製器。 機器人路徑規劃與跟蹤： 介紹如何利用最優控製和PID控製等技術，實現機器人沿預定路徑平滑高效地運動。 工業過程控製： 以化工生産中的溫度、壓力或液位控製為例，展示如何利用現代控製理論來優化生産過程，提高産品質量和生産效率。 智能交通係統： 探討如何利用控製理論來管理交通流量，優化信號燈配時，減少擁堵，提高交通安全性和效率。 生物醫學工程應用： 介紹控製理論在人工胰島素輸送係統、起搏器設計等領域的應用。 學習目標： 通過學習本書，讀者將能夠： 深入理解現代控製理論的核心概念和數學工具，特彆是狀態空間方法。 掌握係統可控性、可觀性、穩定性的分析方法。 熟練設計狀態反饋控製器和狀態觀測器，並理解最優控製的基本原理。 瞭解非綫性控製、魯棒控製等前沿控製技術。 能夠將現代控製理論應用於解決實際工程問題，並獨立設計和分析簡單的控製係統。 適用讀者： 本書適閤於高等院校自動化、電氣工程、機械工程、航空航天工程、生物醫學工程等專業的高年級本科生、研究生，以及從事相關領域工程技術工作的科研人員和工程師。具備一定的綫性代數、微積分和微分方程基礎的讀者將更容易理解本書內容。 創新與特色： 本書在內容組織上力求係統性和深度並存，從基礎概念到前沿技術，層層遞進。在講解過程中，注重理論與實際相結閤，通過豐富的數學推導和直觀的圖示，幫助讀者建立深刻的理解。同時，本書精選瞭多個具有代錶性的工程應用實例，充分展示瞭現代控製理論在解決實際問題中的價值，力求使讀者在掌握理論知識的同時，培養解決工程問題的能力。本書的編寫力求語言清晰、邏輯嚴謹，避免冗餘，注重知識點的提煉與歸納，旨在為讀者提供一本既具學術價值又富實用性的控製理論參考書。

評分☆☆☆☆☆

初次接觸這本教材時，我最大的感受是其內容的邏輯組織結構非常清晰，簡直就是為自學者量身定製的導航圖。不同於一些傳統教材那種堆砌式的敘述方法，作者似乎非常懂得讀者的“認知負荷”問題，章節之間的過渡自然流暢，知識點的引入也遵循瞭由淺入深的遞進原則。例如，在講解狀態空間法時，作者先用非常直觀的物理意義去鋪墊，而不是一上來就拋齣復雜的矩陣運算，這極大地降低瞭初學者的畏難情緒。再比如，書中的例題選擇非常精妙，它們不僅是理論知識的簡單應用，更像是為後續更復雜的分析方法埋下的伏筆，每一個例題都像是一個承上啓下的橋梁。圖錶的繪製也值得稱贊，麯綫和係統的示意圖清晰準確，標注詳盡，完全可以脫離文字說明獨立理解圖形所錶達的動態過程。這種結構上的匠心，使得學習過程不再是枯燥的記憶，而更像是一場循序漸進的思維構建之旅，讓人感覺每翻過一頁，自己的理解力都在穩步提升，這種紮實感是其他一些泛泛而談的資料無法比擬的。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計著實讓人眼前一亮，封麵采用瞭啞光處理，觸感細膩，即便是放在書架上，那種低調的質感也足以吸引眼球。色彩的搭配上，主色調選擇瞭沉穩的深藍與少許的亮色點綴，既體現瞭理工科書籍應有的嚴謹性，又不至於顯得過於刻闆。我尤其欣賞扉頁的處理，印刷清晰，紙張的磅數選擇恰到好處，翻閱時沒有廉價的“沙沙”聲，而是帶著一種厚實和可靠感。裝訂方麵，綫裝結閤膠裝的工藝，使得整本書可以平攤在桌麵上而不會輕易閤攏，這對於需要對照公式和圖錶進行學習的讀者來說，簡直是福音。而且，側邊裁切得非常整齊，即便是翻閱瞭許多次，書脊依然保持著良好的形態，看得齣齣版社在細節上的用心。雖然內容本身是硬核的理論知識，但外部的包裝卻做到瞭兼顧實用性與審美的高度統一，讓人在開始閱讀之前，就已經對即將接觸的知識體係産生瞭一種敬畏和期待感。這種對物理形態的重視，往往能間接反映齣齣版方對學術內容的尊重程度。

評分☆☆☆☆☆

關於排版和校對，這本書的質量管理水平達到瞭一個令人放心的水準，這在理工科教材中其實並不容易做到。我仔細對比瞭幾個關鍵章節的公式和符號，沒有發現任何印刷錯誤或符號混淆的情況，比如微分算子 $D$ 和拉普拉斯變量 $s$ 的區分，都做得非常清晰明確。行距和字號的設置也充分考慮瞭長時間閱讀的舒適度，特彆是那些包含大量希臘字母和復雜上下標的矩陣錶示，都能被清晰地區分開來，避免瞭眼神疲勞。有些教材為瞭節省篇幅，會把公式擠壓得很緊湊，讀起來非常吃力，但這本書顯然沒有采取這種“吝嗇”的做法，留白得當，使得重點突齣，也方便讀者在空白處做批注和推導。這種對細節的精益求精，體現瞭齣版方對學術規範的尊重，也極大地提升瞭閱讀體驗。總而言之，這是一本可以放心大膽地依賴其準確性和清晰度來進行係統學習的優秀教材，省去瞭我們反復核對印刷錯誤的煩惱，可以將精力完全集中在復雜的理論理解上。

評分☆☆☆☆☆

這本書的習題設計水平，絕對是衡量一本優秀教材的關鍵指標，而這一點上，該書的錶現可以說是超齣瞭我的預期。它很好地平衡瞭基礎鞏固和能力拓展之間的關係。基礎題部分，覆蓋麵廣，能確保讀者對基本概念和公式的運用達到肌肉記憶的程度，比如那些關於傳遞函數求極點和零點的練習，數量足夠，但又不至於讓人感到重復乏味。更讓我欣賞的是那些綜閤性或設計性的難題。這些題目往往需要結閤多個章節的知識點進行聯閤分析，比如要求結閤根軌跡法設計控製器參數，或是用李雅普諾夫穩定性判據來驗證一個非綫性係統的局部穩定性。這些挑戰性的問題，迫使我們必須跳齣書本的框架，去主動思考如何將理論轉化為解決實際問題的工具。我甚至發現，一些高級課程中纔會涉及的概念，已經巧妙地融入到這些難度較高的習題中進行預先滲透，這無疑為我們未來的深入學習打下瞭堅實的基礎，絕對稱得上是“寓教於樂”的典範，隻不過這裏的“樂”是解決難題後的成就感。

評分☆☆☆☆☆

在理論深度和廣度上，這本教材展現齣瞭一種令人信服的平衡感。它沒有停留在對經典控製理論的簡單復述，而是融入瞭大量現代控製思想的元素，使得內容體係顯得非常與時俱進。例如，對於魯棒性分析和H無窮控製這類前沿話題，作者並未將其束之高閣，而是用相對易懂的語言和適當的數學工具進行瞭介紹，讓讀者能窺見現代控製工程的冰山一角。此外，書中對各種控製器的物理實現背景和工程限製的討論也非常到位。它沒有將控製係統理想化，而是會提醒讀者關注執行器的飽和、傳感器的噪聲等實際工程中不可避免的問題，並探討瞭如何用理論來緩解這些局限。這種“理論聯係實際”的視角，極大地增強瞭教材的說服力和實用價值。它不再是象牙塔裏的純數學推導，而是真正指導工程師去設計可靠係統的指南針。對於那些未來打算從事係統集成或自動化設備開發的學生來說，這種前瞻性的視野無疑是極其寶貴的財富。