正版创高职高专电气自动化技术专业规划教材 自动控制原理与系统9787512300415王诗 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王诗军 著

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• 9787512300415
• 专业规划教材
• 控制系统
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店铺： 温文尔雅图书专营店

出版社： 中国电力出版社

ISBN：9787512300415

商品编码：29723766615

包装：平装

出版时间：2010-01-01

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基本信息

书名：高职高专电气自动化技术专业规划教材 自动控制原理与系统

定价：17.60元

作者：王诗军

出版社：中国电力出版社

出版日期：2010-01-01

ISBN：9787512300415

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.281kg

编辑推荐

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内容提要

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本书为高职高专电气自动化技术专业规划教材。
本书分为两篇九章，上篇为自动控制原理部分，包括自动控制系统的基本概念、数学模型、自动控制的时域分析法和频域分析法、自动控制系统的校正。下篇为自动控制系统部分，包括单闭环调速系统、转速、电流双闭环直流调速系统、可逆直流调速系统、直流脉宽调速系统。
本书可作为高职高专自动化类、电力技术类等专业自动控制原理与系统课程的教材，也可供相关工程技术人员参考。

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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《自动控制原理与系统》：揭示现代工业的“大脑”与“神经” 在日新月异的科技浪潮中，自动控制技术以其强大的力量，深刻地改变着我们所处的工业和生活环境。从工厂里精准运行的生产线，到家中舒适便捷的智能家居，再到国家战略层面至关重要的航空航天和能源领域，自动控制无处不在，成为现代社会高效运转的基石。本书旨在为电气自动化技术专业的学生以及相关领域的从业者，系统、深入地剖析自动控制的奥秘，构建起扎实的理论基础和实践能力，从而更好地理解和驾驭这个充满活力的技术领域。 一、 自动控制的世界：从概念到系统 自动控制并非一个抽象的概念，而是对现实世界中诸多现象的精确模拟与干预。本书将带领读者从最基础的“控制”理念出发，逐步理解“自动”的含义，以及为何在工业生产和科学研究中，自动控制如此重要。我们将探讨控制系统的基本构成，即感知、决策和执行。就像人类的身体一样，传感器是我们的眼睛和耳朵，负责收集外界信息；控制器则是我们的大脑，负责分析信息并做出指令；而执行器则是我们的手臂和腿，负责执行大脑的指令。 什么是控制？ 控制的本质是通过改变系统的输入来影响系统的输出，使其满足预期的要求。例如，恒温器通过调节加热器的功率来维持室内温度。 自动控制的魅力 自动控制的核心在于“自动化”，即无需人工干预，系统能够自主地完成预定的控制任务。这不仅极大地提高了生产效率，降低了人力成本，更是在许多高危或精密操作中，保证了安全性和准确性。 自动控制系统的组成 任何一个自动控制系统，无论其复杂程度如何，都可以抽象地划分为：被控对象（需要被控制的设备或过程）、传感器（测量被控量的装置）、控制器（根据测量结果与设定值比较，产生控制信号的装置）以及执行器（将控制信号转换为实际作用力的装置）。本书将详细阐述这四大组成部分的原理、功能和相互作用。 开环与闭环控制：两种截然不同的思维模式 我们将深入分析两种基本的控制结构：开环控制和闭环控制。开环控制就像一把“定时枪”，一旦设定好时间就发射，不考虑实际情况是否达到目标。而闭环控制则如同一个“智能追踪者”，不断地测量目标是否达成，并根据偏差实时调整，直到达到满意为止。闭环控制因其更高的精度和鲁棒性，在绝大多数实际应用中占据主导地位，我们将重点解析其工作原理和优势。 二、 自动控制的“语言”：数学模型与系统描述 要理解和设计自动控制系统，必须掌握一套严谨的数学工具。本书将引入描述系统动态行为的关键概念，并通过数学模型来精确地表达系统的特性。 系统模型：抽象与本质 现实世界中的物理过程，如机械运动、电路变化、热量传递等，都可以通过数学方程来描述。我们将学习如何建立这些数学模型，以便于分析和设计。这包括微分方程、传递函数以及状态空间方程等多种模型表示方法。 传递函数：输入输出的“关系式” 传递函数是描述线性时不变（LTI）系统输入与输出之间关系的强大工具。通过拉普拉斯变换，我们可以将复杂的微分方程转化为代数方程，从而更方便地分析系统的频率响应和稳定性。本书将详细讲解如何求解和应用传递函数。 时域分析：看系统如何“反应” 我们将探讨系统在不同输入信号（如单位阶跃、单位脉冲、指数信号等）作用下的响应特性。通过时域分析，我们可以直观地了解系统的动态行为，例如响应速度、超调量、稳态误差等关键指标。 频域分析：理解系统的“滤波”特性 频率响应分析是自动控制领域另一项至关重要的技术。通过傅里叶变换，我们可以分析系统在不同频率输入下的幅值和相角变化。伯德图、奈奎斯特图等工具，将帮助我们直观地理解系统的频率特性，并以此为基础进行系统设计和稳定性判别。 三、 系统的“健康”与“成长”：稳定性与性能分析 一个设计良好的自动控制系统，不仅要能够工作，更要能够稳定可靠地工作，并满足性能要求。本书将深入探讨系统的稳定性问题，并提供一系列性能分析与改进的手段。 稳定性：不崩溃是前提 系统的稳定性是自动控制最基本也是最重要的要求。一个不稳定的系统，其输出可能会无限制地增长，甚至导致系统损坏。我们将学习如何通过代数判据（如劳斯-霍尔维茨判据）和根轨迹法来判断系统的稳定性。 性能指标：衡量系统的“好坏” 除了稳定性，我们还需要关注系统的动态性能。主要性能指标包括：上升时间（响应速度）、超调量（是否会过冲）、调节时间（达到稳定所需时间）以及稳态误差（最终与期望值的差距）。本书将详细讲解这些指标的定义，以及如何通过系统设计来优化它们。 根轨迹法：可视化系统参数变化的影响 根轨迹法是一种强大的图解分析方法，能够直观地展示系统特征方程的根随系统参数（如控制器增益）变化而变化的轨迹。通过根轨迹，我们可以预判系统稳定性的变化趋势，并选择合适的参数来优化系统性能。 四、 精益求精的设计：控制器设计与整定 在充分理解了系统的基本原理和性能要求之后，如何设计出满足需求的控制器，就成为了核心任务。本书将介绍多种经典的控制器设计方法，以及如何对控制器进行整定，使其达到最佳工作状态。 PID 控制器：无处不在的“万能钥匙” PID（比例-积分-微分）控制器是工业界应用最广泛的控制器类型。它通过对误差的比例、积分和微分分量进行加权求和，产生控制信号。我们将深入解析P、I、D各部分的物理意义和作用，以及如何根据系统特性选择合适的PID参数（即“整定”）。PID参数整定是实践中至关重要的一环，本书将介绍多种经典的整定方法，如临界比例法、反应曲线法等。 超前/滞后校正：弥补系统“短板” 对于一些本身性能不佳的系统，我们可以通过引入超前或滞后校正装置来改善其动态特性。超前校正可以提高系统的稳定性裕度和响应速度，而滞后校正则可以减小稳态误差。我们将学习如何设计这些校正装置，以满足特定的性能指标。 状态空间控制器设计：现代控制的利器 随着计算机技术的发展，基于状态空间模型的现代控制理论得到了广泛应用。我们将介绍状态反馈、观测器设计等概念，并展示如何利用状态空间方法设计更先进的控制器，以实现更优的性能。 五、 现代控制与数字时代：先进控制技术与实践 在自动化技术不断发展的今天，新的控制理念和技术层出不穷。本书也将对一些前沿的控制技术进行介绍，帮助读者把握行业发展脉搏。 数字控制的兴起 随着微处理器和数字信号处理技术的发展，数字控制器已成为主流。我们将探讨数字控制系统的基本原理，包括采样、量化、保持等过程，以及离散时间系统的分析方法。 智能控制：让系统更“聪明” 机器学习、模糊逻辑、神经网络等人工智能技术，正逐渐被引入到控制领域，催生出智能控制系统。这些系统能够从数据中学习，适应复杂多变的工况，甚至具备一定程度的“自主决策”能力。 系统仿真与实践：理论走向应用 理论学习最终要服务于实践。本书将强调仿真在自动控制系统设计中的重要性。通过MATLAB/Simulink等仿真工具，读者可以直观地验证所学理论，设计和调试控制器，并进行性能评估，从而大大缩短了从理论到实际应用的周期。 结语 《自动控制原理与系统》不仅是一本教材，更是一扇通往现代工业核心技术的大门。通过系统学习本书的内容，读者将能够： 深刻理解自动控制系统的基本原理、构成要素及其工作方式。 掌握描述和分析系统动态特性的数学工具，如传递函数、状态空间方程等。 熟练运用时域和频域分析方法，评估系统的稳定性与性能。 掌握PID控制器等经典控制器的设计与整定方法。 了解现代控制理论和数字控制技术的发展趋势，为未来学习和工作奠定基础。 掌握自动控制的原理与技术，意味着掌握了现代工业的“大脑”与“神经”。本书将以清晰的逻辑、丰富的案例和严谨的论述，陪伴您在这个激动人心的领域中探索、学习，并最终成为一名优秀的自动化技术人才。

评分☆☆☆☆☆

我个人对这本书的案例分析部分印象极其深刻，它真正做到了理论联系实际，而不是空泛地抛出公式。不同于很多教材中那些脱离生产环境的虚拟例子，这本书选取的应用场景非常贴合高职高专学生的未来就业方向。比如，在介绍模糊控制的时候，它没有仅仅停留在理论推导，而是详细剖析了一个小型工业炉温度控制系统的设计过程，从传感器选型到模糊规则的建立，再到最终的实施效果评估，每一步都写得详实可操作。更难得的是，它还穿插了对不同控制策略优缺点的对比分析，比如传统的PID与现代的Smith预估控制在应对系统滞后问题时的表现差异，这种横向的比较能极大地拓宽学生的视野，让他们明白“没有最好的算法，只有最合适的方案”。这种注重工程实践的叙事方式，让我感觉自己不仅仅是在学习“原理”，而是在学习如何“解决问题”。这种务实的态度，对于培养动手能力和工程素养至关重要。

评分☆☆☆☆☆

让我特别欣赏的一点是，这本书对自测和复习环节的重视程度。许多教材的习题往往是公式的简单套用，但这里的课后习题设计，明显带有更高的区分度和思考深度。它们不仅仅是检验你是否记住了公式，更是考验你对原理的掌握程度和综合运用能力。例如，有一类习题要求你根据给定的时域响应曲线，反推出一个合理的系统结构和参数范围，这需要学生将时域分析、频域分析以及根轨迹法融会贯通。更重要的是，它似乎在很多地方留有“开放性”的讨论空间。比如，在讲解了经典的线性化方法后，它会提出一个关于非线性系统处理的思考题，虽然没有给出标准答案，但这种引导性的提问，能有效地激发读者的批判性思维，促使我们跳出“标准答案”的框架去思考工程中遇到的复杂性。这种注重思维训练胜过死记硬背的编排理念，是这本教材最宝贵的财富之一。

评分☆☆☆☆☆

与其他同类书籍相比，这本书在绪论和章节导引的设计上，展现出一种独特的“目标驱动”的学习导向。每开始一个新的主题，比如“根轨迹分析”，它首先会清晰地阐述学习这个工具能解决什么实际问题——比如如何直观地判断系统的稳定性裕度，或者如何设计出满足特定瞬态响应要求的控制器。然后，才是深入到数学推导和作图步骤。这种“先看结果，再探路径”的结构，极大地增强了学习的内驱力。我发现自己学习的动力不再是“为了考试而学习公式”，而是“为了解决那个实际问题而掌握这个工具”。此外，教材中对前沿概念的触及也做得恰到好处，它不会在基础阶段就引入过于复杂的现代控制理论，而是将这些内容放在一个“展望”的章节里进行简要介绍，保持了教材的纯粹性，同时也给有余力的学生指明了下一步深入学习的方向，显示出一种成熟的课程设计哲学。

评分☆☆☆☆☆

这本教材的排版真是让人眼前一亮，不同于以往那些黑白灰为主的教科书，它在色彩运用和图文布局上花了不少心思。尤其是那些复杂的系统框图和信号流图，作者没有采用一成不变的画法，而是根据不同章节的侧重点，灵活地运用了不同颜色的线条和填充区域来区分信号流向和功能模块，这一点对于初学者来说，无疑是极大的福音。我记得以前学这门课的时候，光是看那些密密麻麻的图就头大，很多概念因为图形过于单调而变得抽象难懂。但是这本书，它似乎知道读者的痛点，用视觉化的方式将那些晦涩的数学模型和物理概念“翻译”了过来。比如在讲到PID控制器的原理时，它不仅给出了标准的数学表达式，还配上了一个动态的流程图，清晰地展示了比例、积分、微分项是如何协同作用来修正误差的。这种细致入微的设计，让我感觉这不仅仅是一本教材，更像是一个耐心的导师，一步步引导你穿越理论的迷雾。当然，内容上的深入程度依然保持了专业教材应有的严谨性，但表面的“友好”设计，极大地降低了入门的心理门槛，让学习过程变得更加愉悦和高效。

评分☆☆☆☆☆

语言风格上，这本书的处理方式非常巧妙，它在保持学术严谨性的同时，又避免了过度学术化的晦涩。我可以明显感觉到，作者在撰写时，始终把读者的认知起点放在了高职阶段的学生身上，没有采取直接“灌输”研究级理论的做法。比如，在引入传递函数和状态空间表示这两种核心数学工具时，它没有急于求成，而是先用非常形象的比喻来解释这两种描述方法的本质区别和适用场景，像是给出了两种不同的“镜头”去看待同一个物理系统。这种循序渐进的引导，使得那些原本枯燥的代数运算和矩阵运算，变得可以被理解和接受。即便有些地方需要用到高等数学的知识，作者也会适当地在脚注或旁注中给出简要回顾，确保读者不会因为基础知识的薄弱而掉队。这种对读者学习路径的细致考量，体现了编写团队深厚的教学经验。