自動控製原理與係統(第2版) 9787564072575 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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葉明超黃海 著

圖書標籤:

• 自動控製原理
• 控製係統
• 係統分析
• 數學模型
• 傳遞函數
• 穩定性
• 頻率響應
• 控製係統設計
• 現代控製理論
• 經典控製

店鋪： 博學精華圖書專營店

齣版社： 北京理工大學齣版社

ISBN：9787564072575

商品編碼：29683744633

包裝：平裝

齣版時間：2013-02-01

基本信息

書名:自動控製原理與係統(第2版)

：48.00元

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作者:葉明超黃海

齣版社：北京理工大學齣版社

齣版日期：2013-02-01

ISBN：9787564072575

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版次：1

裝幀：平裝

開本：12k

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編輯推薦

內容提要

《自動控製原理與係統(第2版)》由葉明超、黃海主編，介紹瞭經典控製理論的基本概念、基本理論和控製係統的基本分析方法及實際應用。主要內容有：自動控製的基本概念、控製係統的數學模型、控製係統的時域分析法和頻域分析法、控製係統的校正、直流調速係統、直流脈寬調速係統、位置隨動係統、交流變頻調速係統、控製係統實例介紹等。各章均配有內容提要、小結和大量習題。
本書中給齣瞭大量的應用實例，並針對實例中的問題由淺入深地給齣瞭解決方法。全書力求突齣物理概念、定性分析，迴避煩瑣的數學推導，敘述深入淺齣，通俗易懂。
《自動控製原理與係統(第2版)》可作為普通高校電氣技術、自動化技術、機電一體化技術以及電子技術等電類專業學生的教學用書，也可作為從事自動化工作的工程技術人員的參考用書。

目錄

第1章　自動控製的基本概念
1.1 自動控製理論概述
1.2 簡要曆史
1.3 自動控製係統的組成
1.3.1 人工控製與自動控製
1.3.2 自動控製的基本概念與組成
1.3.3 係統術語
1.3.4 自動控製係統的方塊圖錶示
1.4 自動控製係統的分類
1.4.1 開環控製係統和閉環控製係統
1.4.2 定值、隨動和程序控製係統
1.4.3 綫性和非綫性控製係統
1.4.4 連續和離散控製係統
1.4.5 單變量和多變量控製係統
1.5 自動控製係統舉例
1.5.1 溫度控製係統
1.5.2 位置隨動係統
1.5.3 自動調速係統
1.6 自動控製係統的基本要求
1.7 本課程的學習任務與學習要求
本章小結
習題1

第2章　拉普拉斯變換及其應用
2.1 拉氏變換的概念
2.2 拉氏變換的運算定理
2.3 拉氏反變換
2.4 拉氏變換應用舉例
本章小結
習題2

第3章　自動控製係統的數學模型
3.1 控製係統的微分方程
3.1.1 控製係統微分方程的建立
3.1.2 控製係統微分方程的求解
3.2 傳遞函數
3.2.1 傳遞函數的定義
3.2.2 傳遞函數的求取
32.3 傳遞函數的性質
3.3 控製係統的動態結構圖
3.3.1 動態結構圖的組成與畫法
3.3.2 動態結構圖的等效變換及化簡
3.3.3 用公式法求傳遞函數
3.4 典型環節的數學模型及階躍響應
3.4.1 典型環節的數學模型
3.4.2 典型環節的傳遞函數及階躍響應
3.5 控製係統的傳遞函數
本章小結
習題3

第4章　控製係統的時域分析法
4.1 典型控製過程及性能指標
4.1.1 典型初始狀態
4.1.2 典型輸入信號
4.1.3 階躍響應的性能指標
4.2 一階係統的時域分析
4.3 二階係統的時域分析
4.4 係統穩定性分析
4.4.1 穩定的基本概念
4.4.2 綫性係統穩定的充分必要條件
4.4.3 勞斯穩定判據
4.4.4 兩種特殊情況
4.4.5 勞斯穩定判據在係統分析中的應用
4.5 穩態性能的時域分析
4.5.1 穩態誤差的基本概念
4.5.2 係統類型
4.5.3 參考輸入信號作用下的穩態誤差
4.5.4 擾動輸入信號作用下的穩態誤差
本章小結
習題4

第5章　控製係統的頻域分析法
5.1 頻率特性的概念
5.1.1 頻率特性的基本概念
5.1.2 頻率特性與傳遞函數的關係
5.1.3 頻率特性的性質
5.1.4 頻率特性的圖形錶示方法
5.2 典型環節的伯德圖
5.2.1 比例環節
5.2.2 積分環節
5.2.3 微分環節
5.2.4 慣性環節
5.2.5 比例微分環節
5.2.6 振蕩環節
5.2.7 一階不穩定環節
5.2.8 小相位係統的概念
5.3 係統開環對數頻率特性麯綫的繪製
5.3.1 係統開環對數頻率特性麯綫繪製的一般步驟
5.3.2 開環對數頻率特性麯綫繪製舉例
5.4 係統穩定性的頻域分析
5.4.1 對數頻率穩定判據
5.4.2 穩定裕量
5.5 動態性能的頻域分析
5.5.1 三頻段的概念
5.5.2 典型係統
本章小結
習題5

第6章　自動控製係統的校正
6.1 常用校正裝置
6.1.1 無源校正裝置
6.1.2 有源校正裝置
6.2 串聯校正
6.2.1 串聯比例校正
6.2.2 串聯比例微分校正
6.2.3 串聯比例積分校正
6.2.4 串聯比例積分微分校正
6.3 反饋校正
6.4 前饋控製的概念
本章小結
習題6

第7章　直流調速係統
7.1 直流調速係統概述
7.1.1 直流調速係統的基本概念
7.1.2 直流調速的三種方式
7.1.3 調壓調速的三種主要形式
7.1.4 直流調速係統的性能指標
7.2 單閉環直流調速係統
7.2.1 閉環調速係統常用調節器
7.2.2 單閉環直流調速係統
7.2.3 無靜差調速係統概述及積分控製規律
7.3 帶電流截止負反饋的閉環調速係統
7.3.1 電流截止負反饋的引入
7.3.2 帶電流截止負反饋的閉環調速係統靜特性
7.3.3 帶電流截止負反饋的閉環調速係統啓動過程
7.4 閉環調速係統設計實例
本章小結
習題7

第8章　PWM直流脈寬調速係統
8.1 直流脈寬調製電路的工作原理
8.1.1 不可逆、無製動力PwM變換器
8.1.2 不可逆、有製動力PwM變換器
8.1.3 可逆PWM變換器
8.2 脈寬調速係統的控製電路
8.2.1 直流脈寬調製器
8.2.2 邏輯延時電路
8.2.3 基極驅動電路和保護電路
8.3 PwM直流調速裝置的係統分析
8.3.1 總體結構
8.3.2 PwM脈寬調製變換器的傳遞函數
8.3.3 係統分析
8.4 由PwM集成芯片組成的直流脈寬調速係統實例
8.4.1 SGl731芯片簡介
8.4.2 由sGl731組成的直流調速係統。本章小結
習題8

第9章　位置隨動係統
9.1 位置隨動係統組成及其基本特徵
9.1.1 位置隨動係統的組成
9.1.2 位置隨動伺服係統的分類
9.1.3 隨動伺服係統的控製方式
9.2 位置伺服係統的部件功能及工作原理
9.2.1 位置檢測元件
9.2.2 執行元件
9.2.3 相敏整流與濾波電路
9.2.4 放大電路
9.3 位置隨動伺服係統的控製特點與實例分析
9.3.1 係統組成原理圖
9.3.2 係統組成框圖
9.3.3 係統自動調節過程
9.4 位置伺服係統的控製性能分析與校正設計
9.4.1 係統的穩態性能分析
9.4.2 係統的動態性能分析
本章小結
習題9

第10章　異步交流電動機變頻調速係統
10.1 交流變頻調速的基本概念
10.1.1 交流調速係統簡介
10.1.2 交流變頻調速的基本控製方式
10.2 標量控製的變頻調速係統
10.2.1 控製輸齣電壓的方式
10.2.2 U/F比例控製方式
10.2.3 轉差頻率控製方式
10.3 矢量控製的調速係統
10.3.1 基於轉差頻率控製的矢量控製方式
10.3.2 無速度傳感器的矢量控製方式
10.4 脈寬調製型交流變頻調速係統
10.4.1 PWM型變頻器工作原理
10.4.2 PwM型變頻調速係統的主電路
10.4.3 PwM型變頻調速係統的控製電路
本章小結
習題10

第11章　復雜自控係統建模實例——兩輪自平衡小車
11.1 兩輪自平衡小車簡介
11.2 兩輪自平衡小車的工作原理
11.3 倒立擺的分類及研究的意義
11.3.1 倒立擺的分類
11.3.2 倒立擺研究的意義
11.4 倒立擺模型——復雜控製係統的研究方法
11.4.1 控製理論的發展曆程及係統控製的基本方法
11.4 ，2非綫性係統的綫性化方法
11.5 自平衡小車的硬件組成及建模分析
11.5.1 自平衡小車的係統結構
11.5.2 自平衡小車係統的硬件組成及實現
11.6 兩輪自平衡小車的建模
11.6.1 小車車體的運動分析
11.6.2 動力學建模
11.7 係統非綫性模型的綫性化
11.7.1 基於泰勒級數的近似綫性化方法求解過程
11.7.2 對具體兩輪自平衡小車的近似化綫性模型
11.8 不同的綫性化模型的Matlab性能仿真比較
11.8.1 兩種模型的可控角範圍比較
11.8.2 在可控範圍內的性能比較
11.8.3 係統抗乾擾能力的比較
11.8.4 靈敏度的比較
本章小結

附錄
附錄一自動控製原理虛擬實驗係統的開發與應用
附錄二自動控製技術常用術語中、英文對照
參考文獻

作者介紹

文摘

序言

現代工程的基石：深入探索自動控製的奧秘 在瞬息萬變的科技浪潮中，一項古老而又充滿活力的學科——自動控製，正以前所未有的力量驅動著現代社會的進步。從我們日常生活中無處不在的智能傢電，到精密復雜的航空航天係統，再到龐大高效的工業生産綫，自動控製技術的身影隨處可見，它默默地保證著係統的穩定運行、性能的最優化以及效率的最大化。理解和掌握自動控製的原理，不僅是工程師和科研人員必備的核心素養，也是洞察現代科技發展趨勢、解鎖未來無限可能的一把金鑰匙。 本書旨在為讀者構建一個全麵、深入且係統化的自動控製理論知識體係。我們不局限於某個特定領域，而是力求展現自動控製作為一門通用性極強的工程學科的本質。從最基礎的概念入手，逐步引導讀者穿越數學模型、係統分析、控製器設計以及實際係統實現等一係列核心環節，最終達到能夠獨立分析和設計復雜控製係統的能力。 第一章：自動控製的基石——係統建模與數學描述 任何一個需要被控製的對象，首先都必須被清晰地理解和描述。本章將帶您走進自動控製的起點：係統建模。我們將探討如何將現實世界的物理過程，如機械、電氣、熱學、流體等，轉化為易於分析和處理的數學語言。綫性係統和非綫性係統的區彆與聯係，是理解和選擇閤適建模方法的關鍵。我們將重點介紹幾種常用的數學模型，包括微分方程、傳遞函數以及狀態空間方程。 微分方程： 作為描述係統動態行為最直接的數學工具，微分方程能夠精確地刻畫輸入與輸齣之間的瞬息萬變。本章將迴顧求解微分方程的基本方法，並展示如何利用其來錶徵係統的瞬態響應和穩態特性。 傳遞函數： 在頻率域或拉普拉斯域中，傳遞函數提供瞭一種更為簡潔直觀的方式來描述綫性定常係統的輸入-輸齣關係。它能夠揭示係統的增益、相位特性以及係統對不同頻率信號的響應規律，對於後續的係統分析和設計至關重要。我們將深入理解傳遞函數的物理意義，並學習如何從係統結構圖推導傳遞函數。 狀態空間方程： 對於多輸入多輸齣（MIMO）係統以及非綫性係統，狀態空間方程展現齣其強大的建模能力。它通過引入係統狀態變量的概念，能夠更全麵、更靈活地描述係統的內部動態。本章將詳細闡述狀態空間方程的構成，以及其在描述復雜係統中的優勢。 理解和掌握這些建模方法，是後續所有分析和設計工作的基礎。我們將通過大量實例，幫助讀者建立起從物理實際到數學模型的橋梁。 第二章：解剖係統——穩定性與性能分析 一旦係統被成功建模，我們就需要對其進行深入的分析，以評估其內在的特性和潛在的錶現。本章將聚焦於自動控製係統的兩個核心評價指標：穩定性和性能。 穩定性： 係統的穩定性是其能否按照預期工作的首要條件。一個不穩定的係統，即使設計得再精巧，也無法提供可靠的控製。我們將詳細介紹不同類型的穩定性，包括李雅普諾夫穩定性、有界輸入有界輸齣（BIBO）穩定性等。Routh-Hurwitz判據和Nyquist判據等經典穩定性分析方法將得到深入講解，幫助讀者判斷係統是否穩定，並找齣影響穩定性的關鍵參數。 性能分析： 在係統穩定的前提下，我們還需要衡量其性能是否滿足要求。這包括對瞬態響應（如超調量、調節時間）和穩態誤差的評估。我們將學習如何通過時域指標來量化係統的動態性能，並理解不同係統參數對這些指標的影響。根軌跡法作為一種直觀的分析方法，將幫助我們理解係統零極點配置對穩定性和性能的影響。 通過本章的學習，讀者將能夠全麵地“望聞問切”一個自動控製係統，準確診斷其“病情”，並為後續的“治療”——控製器設計打下堅實基礎。 第三章：為係統“開藥方”——經典控製器的設計 瞭解瞭係統的特性後，我們就可以著手設計控製器，以改善係統的性能，使其達到期望的目標。本章將重點介紹幾種經典的控製器設計方法。 PID控製器： PID（比例-積分-微分）控製器因其結構簡單、易於實現且性能優良，成為工業界應用最廣泛的控製器類型。我們將深入剖析比例（P）、積分（I）和微分（D）控製各自的作用機理，以及它們如何協同工作來消除穩態誤差、提高響應速度和抑製振蕩。本章將介紹多種PID參數整定方法，包括Ziegler-Nichols法、臨界比例法等，並探討實際應用中的一些注意事項。 超前/滯後校正： 對於無法直接通過PID控製器達到滿意性能的係統，超前和滯後校正技術提供瞭有效的解決方案。我們將學習如何利用超前和滯後補償器來改善係統的頻率響應特性，從而提高係統的穩定裕度和跟蹤能力。 前饋控製： 在某些情況下，如果能夠預知係統的乾擾或參考信號的變化，前饋控製可以提前進行補償，從而顯著減小或消除乾擾對係統的影響，提高係統的跟蹤精度。本章將介紹前饋控製的基本原理和設計方法。 本章的設計理念，是從改善係統的頻率響應特性和時域響應指標齣發，通過引入適當的控製算法，來“調教”係統，使其錶現得更加齣色。 第四章：現代控製理論的視角——狀態空間控製器的設計 隨著係統復雜度的不斷提升，經典控製理論在某些方麵顯露齣局限性。狀態空間方法為解決這些挑戰提供瞭強大的工具。本章將深入探討基於狀態空間的控製器設計方法。 狀態反饋： 狀態反饋是一種將係統狀態變量的綫性組閤作為控製信號輸入到係統的方法。通過閤理選擇狀態反饋增益，可以任意配置係統的閉環極點，從而實現對係統穩定性和動態性能的精確控製。我們將介紹極點配置的設計方法。 觀測器設計： 在實際係統中，並非所有的狀態變量都能直接測量得到。觀測器（或稱為狀態估計器）的作用，就是利用係統的輸入和輸齣信息，來估計係統的內部狀態。本章將介紹Luenberger觀測器的設計原理，以及如何將其與狀態反饋結閤，形成狀態估計算法。 綫性二次型調節器（LQR）： LQR是一種基於優化理論的狀態反饋控製方法。它通過最小化一個二次型性能指標來設計狀態反饋增益，從而在性能和控製能量之間取得最佳的權衡。LQR是現代控製理論中一個重要的設計工具。 本章將帶領讀者進入一個更為抽象但功能強大的控製理論領域，理解如何從係統內部的“狀態”齣發，來設計齣更為先進和靈活的控製器。 第五章：係統實現與進階話題 理論的最終目的是指導實踐。本章將探討自動控製係統在實際工程中的實現問題，以及一些進階的控製理論概念。 數字控製： 隨著計算機技術的發展，數字控製器已經取代瞭大量的模擬控製器。本章將介紹數字控製係統的基本原理，包括采樣、量化、編碼等過程，以及如何將連續時間係統轉換為離散時間係統。脈衝響應不變法、雙綫性變換法等離散化方法將得到講解。 非綫性控製： 現實世界中的許多係統都存在非綫性特性。本章將簡要介紹一些處理非綫性係統的方法，如反饋綫性化、滑模控製等。 魯棒控製與自適應控製： 麵對模型不確定性或環境變化，魯棒控製和自適應控製技術提供瞭保證係統性能的方法。我們將初步瞭解這些先進控製策略的思想。 模型預測控製（MPC）： MPC是一種先進的控製策略，它利用係統的模型來預測未來的行為，並通過求解優化問題來確定當前的控製輸入。MPC在過程控製、機器人等領域有著廣泛的應用。 本章旨在為讀者提供更廣闊的視野，瞭解自動控製技術在現代工程中的實際應用以及未來發展趨勢。 本書特色： 循序漸進的教學體係： 從基礎概念到高級主題，內容安排邏輯清晰，難度逐步提升，適閤不同層次的讀者。 理論與實踐相結閤： 強調數學理論的推導，同時穿插大量的工程實例，幫助讀者理解理論在實際中的應用。 強調係統思維： 引導讀者建立起對整個自動控製係統的全局觀，理解各個環節之間的相互聯係。 促進獨立思考： 鼓勵讀者通過分析和設計來深入理解控製原理，培養解決實際工程問題的能力。 掌握自動控製的原理，就是掌握瞭現代工程的語言。希望本書能為您打開通往智能世界的大門，讓您在自動化和智能化的大潮中，成為一名優秀的創新者和建設者。

評分☆☆☆☆☆

我主要關注的是《機械設計基礎（第8版）》的結構強度部分。這本書的深度和廣度都非常令人滿意，它在講解基本概念時，那種嚴謹的數學推導邏輯，完全符閤我的學術期待。不同於某些為瞭湊頁數而加入大量不相關內容的教材，這本書的每一章都緊密圍繞核心——如何設計一個能夠可靠承載載荷的機械部件。特彆是關於應力集中和疲勞壽命的分析，作者引用瞭大量的工程案例作為佐證，使得那些原本抽象的疲勞麯綫變得具象化瞭。我特彆喜歡它對失效模式的分類討論，從脆性斷裂到蠕變，每一種情況都有對應的分析模型和修正係數。對於我們工程專業的學生來說，理解這些背後的物理機製比單純記住公式重要得多，而這本書恰恰在這方麵做得極為齣色。它的習題設計也是從基礎計算到復雜係統分析層層遞進，迫使讀者必須真正掌握知識的內在聯係，而不是死記硬背。這本書的排版清晰，術語統一，是本難得的經典之作。

評分☆☆☆☆☆

最近在啃《高等數學（上下冊）》，希望能徹底搞懂微積分的精髓。這本書給我的感覺是，它非常尊重讀者的智力，沒有刻意去“簡化”那些復雜的概念，而是用清晰的邏輯鏈條將它們串聯起來。比如在講解廣義積分時，作者非常耐心地從黎曼和的極限定義齣發，一步步構建起積分的理論大廈，這讓我對定積分的物理意義有瞭全新的認識。相比我之前看的某些版本，這本書在幾何直觀性上做得更到位，很多定理的證明後都會配有一段文字解釋其背後的幾何或物理意義，大大降低瞭理解難度。函數的概念講解也十分細緻，對各種反常函數的處理非常到位。雖然內容量確實不小，讀起來需要耐心，但一旦跟上作者的思路，你會發現數學的內在美感——那種無懈可擊的邏輯結構。對於打算考研或者對數學有較高要求的讀者，這本書提供的知識密度和深度是無可替代的。

評分☆☆☆☆☆

作為一名化學專業的學生，我正在學習《無機化學原理》。這本教材的特點是極其強調“原理”二字，它不僅僅是羅列事實和反應方程式，而是深入到微觀層麵，用量子力學和熱力學的知識來解釋為什麼某些反應會發生，以及它們的趨勢如何。例如，對於配位化學中晶體場理論的闡述，它通過詳細的能級圖變化，解釋瞭過渡金屬配閤物的顔色和磁性，這比單純背誦 VSEPR 理論要深刻得多。書中的平衡常數和熱力學函數的計算部分，涉及到的計算步驟非常詳盡，即便是復雜的非標態反應也能找到清晰的解題路徑。雖然閱讀體驗上，由於涉及大量專業圖錶和公式，可能需要較高的專注度，但正是這種嚴謹性保證瞭知識的準確性和深度。對於希望真正理解元素周期錶中各族元素性質差異的本質，並能預測新反應的化學工作者而言，這本書提供的分析框架是無價的。

評分☆☆☆☆☆

這本《電工電子技術基礎與實踐》真是讓我這個初學者醍醐灌頂！我對電路的理解一直停留在教科書上的抽象公式，拿到這本書纔發現，原來理論和實際可以結閤得這麼完美。它不是那種枯燥的公式堆砌，而是非常注重實驗和應用。書裏對基礎元件，比如電阻、電容、電感的工作原理講解得深入淺齣，圖文並茂，尤其那些仿真電路的例子，讓我能親手“搭建”復雜的電路，觀察電流和電壓的變化。最讓我印象深刻的是它對功率電子部分的介紹，不像其他書那樣隻是簡單帶過，而是詳細闡述瞭開關電源的工作機製，這對於我後續想深入研究嵌入式係統和電源管理來說，無疑是打下瞭堅實的理論基礎。裝幀和紙質也挺好，閱讀體驗舒適，沒有那種廉價印刷品的刺鼻油墨味，這點對於長時間學習來說很重要。唯一的小遺憾是，某些高級模塊的習題解答部分稍微有點過於精簡，有時候需要自己多花時間去推導。但瑕不掩瑜，對於想係統學習電工電子技術，並希望未來能從事相關硬件設計工作的讀者來說，這本書絕對是值得信賴的夥伴。

評分☆☆☆☆☆

我手裏拿到的這本《數據結構與算法分析（C++版）》簡直是算法學習的“燈塔”。它沒有一上來就炫技式的介紹那些復雜的算法，而是花瞭很大篇幅來解釋“為什麼”要用這種數據結構，每種結構在時間復雜度和空間復雜度上的權衡點在哪裏。我尤其欣賞它對遞歸思想的講解，通過斐波那契數列和漢諾塔問題的對比，把“分治法”的精髓刻畫得淋灕盡緻。書中的C++代碼實現部分，寫得非常規範和清晰，注釋到位，沒有那種為瞭炫耀技巧而寫得晦澀難懂的代碼。更重要的是，它不僅僅是介紹算法，更教會瞭我們如何“分析”算法——如何選擇閤適的工具來解決特定問題。當我嘗試實現那些平衡樹的鏇轉操作時，書中的圖示和步驟分解起到瞭決定性的作用，避免瞭我陷入無休止的調試循環。這本書對於想要紮實掌握算法基礎，並準備進入高強度技術麵試的開發者來說，是必備的“內功心法”。