自動控製原理及應用(21世紀高等院校自動化類實用規劃教材) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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董紅生，李雙科，李先山 著

圖書標籤:

• 自動控製原理
• 控製工程
• 自動化
• 教材
• 高等教育
• 21世紀規劃教材
• 係統控製
• 反饋控製
• 控製係統
• 工程教育

店鋪： 博學精華圖書專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302344643

商品編碼：29706674288

包裝：平裝

齣版時間：2014-03-01

基本信息

書名:自動控製原理及應用(21世紀高等院校自動化類實用規劃教材)

：36.00元

售價：24.5元,便宜11.5元,摺扣68

作者:董紅生 ,李雙科,李先山

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2014-03-01

ISBN：9787302344643

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頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

內容提要

董紅生編著的《自動控製原理及應用(21世紀高等院校自動化類實用規劃教材)》是根據培養應用型人纔的基本要求編寫的，係統地介紹瞭自動控製原理經典控製理論部分的主要內容。全書共分8章，內容包括緒論、自動控製係統的數學模型、控製係統的時域分析法、控製係統的根軌跡分析方法、控製係統的頻域分析法、控製係統的校正方法、采樣控製係統及控製係統的MATLAB仿真應用。
　　本書從工程實際應用齣發，內容全麵，重點突齣，敘述深入淺齣、循序漸進、通俗易懂，每章都配有一定數量的例題和習題，並附有教學目標和本章小結，便於教師教學和學生自學。
　　《自動控製原理及應用(21世紀高等院校自動化類實用規劃教材)》可作為應用型本科院校、高職高專院校及成人高校的電氣、自動化及機電類各專業的教材或教學參考書，也可供工程技術人員參考。

目錄

章 緒論
　1.1 自動控製係統的基本概念
　1.1.1 自動控製和自動控製係統
　1.1.2 自動控製係統的控製方式
　1.1.3 自動控製係統的組成
　1.2 自動控製係統的分類
　1.2.1 按給定值的變化規律分類
　1.2.2 按係統的信號形式分類
　1.2.3 按係統的特性分類
　1.3 自動控製係統的基本要求
　1.3.1 穩定性
　1.3.2 快速性
　1.3.3 準確性
　1.4 應用實例
　本章小結
　習題
第2章 自動控製係統的數學模型
　2.1 控製係統的微分方程
　2.1.1 微分方程建立的實例
　2.1.2 綫性常微分方程的求解
　2.2 控製係統的傳遞函數
　2.2.1 傳遞函數的概念
　2.2.2 典型環節的傳遞函數
　2.3 控製係統的動態結構圖
　2.3.1 動態結構圖的基本概念
　2.3.2 動態結構圖的建立
　2.3.3 動態結構圖的化簡
　2.4 應用實例
　本章小結
　習題
第3章 控製係統的時域分析法
　3.1 控製係統的典型輸入信號和時域性能指標
　3.1.1 典型輸入信號
　3.1.2 控製係統的時域指標
　3.2 典型係統的時域分析
　3.2.1 一階係統的時域分析
　3.2.2 二階係統的時域分析
　3.3 控製係統的穩定性分析
　3.4 控製係統的穩態誤差計算
　3.4.1 穩態誤差的定義
　3.4.2 控製係統的型彆
　3.4.3 給定穩態誤差及誤差係數
　3.4.4 擾動穩態誤差的計算
　3.4.5 減小係統穩態誤差的方法
　3.5 應用實例
　本章小結
　習題
第4章 控製係統的根軌跡分析方法
　4.1 根軌跡的基本概念
　4.1.1 根軌跡的概念
　4.1.2 根軌跡方程
　4.2 根軌跡繪製的基本規則
　4.3 利用根軌跡法分析控製係統的性能
　4.3.1 閉環零、極點分布與動態響應的關係
　4.3.2 利用主導極點法分析係統性能
　4.3.3 增加開環零、極點對係統性能的影響
　4.4 應用實例
　本章小結
　習題
第5章 控製係統的頻域分析法
　5.1 係統頻率特性的基本概念
　5.1.1 頻率特性的定義
　5.1.2 頻率特性的性質
　5.1.3 頻率特性的圖形錶示
　5.2 典型環節的頻率特性
　5.3 係統開環頻率特性麯綫的繪製
　5.3.1 係統開環幅相頻率特性麯綫的繪製
　5.3.2 係統開環對數頻率特性麯綫的繪製
　5.4 利用頻率特性法分析控製係統的性能
　5.4.1 控製係統的穩定性分析
　5.4.2 控製係統的性能分析
　5.4.3 典型控製係統的頻域分析
　5.5 應用實例
　本章小結
　習題
第6章 控製係統的校正方法
　6.1 控製係統校正的基本概念
　6.1.1 校正方式
　6.1.2 基本控製規律
　6.2 串聯校正
　6.2.1 串聯超前校正
　6.2.2 串聯滯後校正
　6.2.3 串聯滯後-超前校正
　6.3 反饋校正
　6.3.1 反饋校正的基本原理
　6.3.2 反饋校正的形式
　6.4 自動控製係統的工程設計方法
　6.4.1 串聯校正的期望頻率特性法原理
　6.4.2 係統期望開環對數頻率特性的建立
　6.4.3 校正裝置的工程設計法
　6.5 應用實例
　本章小結
　習題
第7章 采樣控製係統
　7.1 采樣控製係統的基本概念
　7.1.1 采樣控製係統的結構與特點
　7.1.2 信號的采樣與復現
　7.2 采樣控製係統的數學模型
　7.2.1 z變換與逆z變換
　7.2.2 差分方程和脈衝傳遞函數
　7.3 采樣控製係統的性能分析
　7.3.1 采樣控製係統的穩定性分析
　7.3.2 采樣控製係統的動態性能分析
　7.3.3 采樣控製係統的穩態誤差
　7.4 應用實例
　本章小結
　習題
第8章 控製係統的MATLAB仿真應用
　8.1 MATLAB仿真基礎
　8.1.1 MATLAB係統概述
　8.1.2 MATLAB的編程基礎
　8.1.3 MATLAB語言的矩陣運算與符號運算
　8.1.4 MATLAB語言的圖形功能
　8.1.5 MATLAB程序設計
　8.1.6 Simulink仿真基礎
　8.2 MATLAB在控製係統仿真中的應用
　8.2.1 MATLAB用於控製係統的建模
　8.2.2 MATLAB用於控製係統的時域分析
　8.2.3 MATLAB用於控製係統的根軌跡分析
　8.2.4 MATLAB用於控製係統的頻域分析
　8.2.5 MATLAB用於控製係統的頻域法校正
　8.3 Simulink在控製係統仿真中的應用
　8.3.1 控製係統的Simulink模型的建立
　8.3.2 控製係統的Simulink仿真
　8.4 應用實例
　8.4.1 液壓位置伺服係統
　8.4.2 玻璃窯爐的溫度控製係統
　本章小結
　習題
附錄　常用函數的拉普拉斯變換與z變換錶
參考文獻

作者介紹

文摘

序言

現代控製理論與工程實踐：係統分析、設計與優化 本書是一部深入探討現代控製理論及其工程應用實踐的專著，旨在為讀者構建一個紮實而全麵的理論框架，並引導讀者將其融會貫通，靈活應用於解決各類實際工程問題。我們從基礎的係統建模齣發，逐步深入到復雜的控製策略設計，並最終關注係統的性能優化與魯棒性提升，力求為工程師、研究人員以及高年級本科生和研究生提供一條通往精通控製工程的清晰路徑。 第一部分：係統建模與分析基礎 在構建任何有效的控製係統之前，準確地理解和描述被控對象至關重要。本部分將係統地闡述各種建模技術，涵蓋從經典的物理係統建模方法到現代的數據驅動建模方法。 物理係統建模： 我們將深入解析描述動態係統的數學模型，重點關注綫性時不變（LTI）係統。這包括： 微分方程與傳遞函數： 學習如何利用微分方程來刻畫係統的動態特性，並從中推導齣係統的傳遞函數錶示，這是分析係統穩定性和頻率響應的強大工具。我們將詳細講解如何從係統物理原理齣發建立數學模型，例如電路、機械係統、熱力學係統等。 狀態空間錶示： 引入狀態空間模型，一種更通用的方法，能夠描述更廣泛的係統，包括多輸入多輸齣（MIMO）係統和非綫性係統。我們將講解狀態嚮量的意義，如何將傳遞函數轉換為狀態空間模型，以及狀態空間模型在係統分析和設計中的優勢。 時域與頻域分析： 深入探討係統的時域響應（如單位階躍響應、單位脈衝響應）和頻域特性（如頻率響應、伯德圖、奈奎斯特圖）。這將幫助我們理解係統對不同輸入信號的反應，以及係統的穩定性裕度。我們將提供大量實際案例，展示如何利用這些分析工具來評估和理解係統的行為。 係統辨識： 對於那些難以通過物理原理建立精確數學模型的係統，本書將介紹係統辨識技術。 模型結構選擇與參數估計： 探討如何根據數據的特性和對係統的先驗知識選擇閤適的模型結構（例如AR、ARMA、ARX、ARMAX、OE、BJ模型），以及如何利用最小二乘法、最大似然法等經典算法進行參數估計。 模型驗證與選擇： 強調模型驗證的重要性，介紹殘差分析、信息準則（如AIC、BIC）等方法來評估模型的質量和選擇最優模型。 數據驅動建模的應用： 結閤實際數據，演示如何通過實驗設計、數據采集和模型辨識，為復雜的工業過程建立有效的控製模型，為後續的控製器設計奠定基礎。 第二部分：經典控製理論與設計 在建立瞭係統的數學模型之後，本部分將聚焦於經典的控製策略，它們構成瞭現代控製工程的基礎，並且至今仍在許多應用中發揮著重要作用。 閉環控製係統基本原理： 深入闡述反饋控製的概念及其重要性。我們將分析閉環係統與開環係統的區彆，以及反饋如何提高係統的魯棒性、精度和抑製擾動的能力。 PID控製器設計與整定： 詳細講解比例-積分-微分（PID）控製器的原理、結構及其在各種工程應用中的廣泛適用性。我們將介紹多種PID參數整定方法，包括試湊法、齊格勒-尼科爾斯方法（臨界比例區法和延時界限法）、以及基於性能指標（如ITAE、ISE）的最優整定方法。我們將通過仿真和實驗，演示不同整定方法的效果，並討論其優缺點。 根軌跡分析： 學習如何利用根軌跡來分析閉環係統極點隨著開環增益變化而移動的軌跡。根軌跡不僅能幫助我們直觀地理解係統動態性能的變化，還能指導我們選擇閤適的增益以獲得期望的瞬態響應和穩定性。 頻率響應設計： 深入探討基於頻率響應的控製器設計方法，如超前、滯後和超前-滯後補償器的設計。我們將學習如何利用伯德圖和奈奎斯特圖來分析係統的穩定裕度（增益裕度和相位裕度），並設計補償器以改善係統的動態性能和穩定性。 狀態反饋與可控性/可觀性： 引入狀態反饋的概念，即利用係統的狀態變量來設計控製器。我們將詳細講解可控性（controllability）和可觀性（observability）的概念，它們是設計狀態反饋控製器和觀測器的基本前提。 第三部分：現代控製理論與先進設計 隨著係統復雜度的增加以及對控製性能要求的提高，現代控製理論提供瞭更加強大和靈活的工具。本部分將深入介紹這些先進的控製方法。 狀態空間設計： 極點配置： 學習如何在狀態空間框架下通過設計狀態反饋增益矩陣，將閉環係統的極點配置到期望的位置，從而精確地控製係統的動態響應。我們將探討其前提條件（完全可控性）以及設計步驟。 狀態觀測器設計： 針對係統狀態變量不易測量的情況，我們將介紹狀態觀測器的概念。詳細講解李雅普諾夫觀測器（Luenberger observer）的設計原理，如何根據係統的可觀性來設計觀測器，以及如何將觀測器與狀態反饋結閤，形成狀態重構下的反饋控製係統。 最優控製： 引入最優控製理論，旨在尋找使某個性能指標（如能量消耗、響應時間）達到最優的控製律。 綫性二次調節器（LQR）： 詳細講解LQR的設計方法，如何通過權矩陣的選擇來平衡狀態變量和控製輸入，以獲得最優的閉環性能。我們將展示LQR在各種工業過程中的成功應用。 模型預測控製（MPC）： 深入介紹MPC的核心思想，即利用係統模型預測未來一段時間的係統行為，並在每個采樣時刻求解一個優化問題來確定當前的控製輸入。我們將闡述MPC的滾動優化原理、預測模型、代價函數以及約束處理，並討論其在處理多變量、強耦閤和約束係統方麵的優勢。 魯棒控製與自適應控製： 魯棒控製： 針對係統中存在的模型不確定性（如參數變化、外部擾動），魯棒控製的目標是設計一個控製器，使其在不確定範圍內都能保證係統的穩定性和可接受的性能。我們將介紹H∞控製的基本思想，如何通過設計控製器來最小化係統輸齣對輸入擾動的“最壞情況”影響。 自適應控製： 對於模型參數隨時間變化的係統，自適應控製能夠實時地估計係統參數並調整控製器參數，以保持良好的控製性能。我們將介紹自適應控製的基本框架，如參數估計與控製器更新的協調工作。 第四部分：現代控製技術在工程中的應用 理論的價值最終體現在實際應用中。本部分將通過豐富的案例研究，展示本書所介紹的控製理論如何成功應用於各個工程領域。 機器人控製： 探討如何使用先進的控製算法來控製機器人的運動，包括軌跡跟蹤、力控製和多機器人協同。 過程控製： 分析在化工、冶金、電力等工業過程中的具體應用，例如溫度、壓力、流量等參數的精確控製，以及如何利用MPC等先進技術來優化生産效率和産品質量。 航空航天與汽車控製： 講解在飛機姿態控製、自動駕駛、發動機控製等領域的控製係統設計。 智能係統與新興應用： 展望控製理論在人工智能、物聯網、智能電網等新興領域的應用前景，例如強化學習與控製的結閤，以及對復雜分布式係統的控製。 學習方法與實踐指導 本書不僅注重理論的深度，更強調實踐的能力。在每個章節的講解過程中，我們都穿插瞭大量的示例，並通過MATLAB/Simulink等仿真工具進行演示。我們鼓勵讀者動手實踐，通過調整參數、修改模型、對比不同控製策略的效果，來加深對理論的理解。同時，本書提供瞭豐富的習題，涵蓋理論推導、仿真分析和實際問題求解，以幫助讀者鞏固所學知識。 本書的特色 理論體係完整，邏輯清晰： 從基礎到前沿，循序漸進，層層深入。 工程導嚮，應用為先： 強調理論與實際工程問題的結閤，通過案例分析展示控製理論的強大生命力。 數學工具嚴謹，仿真輔助教學： 充分利用現代數學工具，並結閤仿真軟件，使抽象的理論變得直觀易懂。 強調魯棒性和優化： 關注實際工程中係統不確定性和性能優化的重要性。 通過學習本書，讀者將能夠深刻理解自動控製係統的基本原理，掌握分析和設計各種控製器的基本方法，並能夠將所學的知識靈活應用於解決復雜的工程控製問題，為成為一名優秀的控製工程師奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計真是太吸引人瞭，那種帶著科技感的藍色調，一下子就抓住瞭我的眼球。我本身對這類理工科的書籍不太感冒，總覺得內容會枯燥乏味，但這本書的排版和字體選擇卻齣乎意料地舒服，讓人有種想要翻開一探究竟的衝動。拿到手裏，分量很實在，感覺是用料紮實的那種，不像有些教材輕飄飄的。我尤其欣賞封麵上那個抽象的係統圖示，雖然我還不懂具體含義，但它營造齣的專業氛圍感十足。希望裏麵的內容也能像它的外觀一樣，既有深度又不失美感，能讓我這個初學者也能輕鬆入門。翻開扉頁，印著“21世紀高等院校自動化類實用規劃教材”的字樣，這讓我對接下來的學習內容充滿瞭期待，畢竟是經過規劃和篩選的，想必是針對當前教學熱點和行業需求精選的知識體係。

評分☆☆☆☆☆

從包裝和裝幀來看，這本書的印刷質量似乎相當不錯，紙張的白度和油墨的清晰度都達到瞭專業齣版物的標準，這對於長時間閱讀來說至關重要，能有效減輕視覺疲勞。一本好的教材，其載體本身也應該提供良好的閱讀體驗。我特彆注意到書脊的設計，挺括耐用，便於頻繁翻閱查找。對於我們這些需要頻繁在不同章節間跳轉參考的學習者來說，結實耐用的裝幀是必備條件。如果內頁的圖錶和波形圖繪製得清晰、比例準確，沒有齣現墨跡模糊或綫條重疊的情況，那簡直是加分項。畢竟，在研究控製係統的動態響應時，對圖示的每一個細節都不能放過，清晰的視覺呈現是理解復雜過程的前提。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我買過不少控製類的教材，很多通病是前幾章講得還行，到瞭狀態空間錶示和現代控製理論那塊兒就變得極其抽象，公式多到讓人頭皮發麻，感覺更像是給數學係學生準備的。這本書的定價相對適中，但如果它真能做到“實用規劃”這四個字的要求，那就是超值瞭。我最看重的是它對於“應用”二字的側重程度。我希望它不僅能告訴我“是什麼”，更能告訴我“怎麼做”。比如，在講解係統辨識時，是否會推薦一些常用的軟件工具箱，並給齣實際采集數據的處理流程？在討論魯棒控製時，會不會有針對實際傳感器噪聲和執行器飽和問題的討論？如果能提供足夠的習題，並且這些習題的難度梯度設計得閤理——從基礎鞏固到挑戰分析——那麼這本書無疑會成為我案頭常備的工具書，而非束之高閣的理論辭典。

評分☆☆☆☆☆

我一直覺得，優秀的教材不僅僅是知識的傳遞者，更是思維方式的引導者。這本書的作者群如果經驗豐富，想必能在行文中體現齣老工程師特有的那種“直覺性”和“工程判斷力”。我希望能從這本書中學到的不僅僅是控製器的設計方法，更重要的是麵對一個陌生的、不確定的物理係統時，如何快速地提煉齣數學模型，如何權衡性能、穩定性和實現成本之間的矛盾。例如，在討論非綫性係統控製時，如果能穿插一些關於實際電機、閥門等物理對象特性的討論，就更有代入感瞭。那種將純粹的數學工具“馴化”為解決真實世界問題的利器的感覺，纔是學習這門學科最迷人的地方。我期望它能培養我這種“工程師的眼光”。

評分☆☆☆☆☆

我最近在忙著準備一個重要的項目，涉及到復雜的實時數據處理和反饋迴路設計，所以急需一本既有理論深度又能指導實踐的參考書。這本書的內容結構布局給我留下瞭深刻的印象。它似乎非常注重理論與工程應用的結閤，從最基礎的傳遞函數和係統建模講起，逐步深入到現代控製理論的各種先進方法。特彆是關於仿真和實驗驗證的部分，我猜想它一定提供瞭很多實用的案例和步驟，而不是停留在純粹的數學推導上。如果書裏能詳細解析幾種主流的控製算法（比如PID、模糊控製或者更高級的LQR）在不同工業場景下的具體應用思路和參數整定技巧，那對我來說簡直是如虎添翼。希望作者在講解復雜概念時，能多采用一些形象的比喻或者流程圖，幫助我們這些還在摸索階段的人快速建立起直觀的認知，而不是僅僅依靠晦澀的公式堆砌。