自动控制理论实验：新版 9787564032043 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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姜增如 著

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出版社： 北京理工大学出版社

ISBN：9787564032043

商品编码：29850698752

包装：平装

出版时间：2010-06-01

图书基本信息
图书名称	自动控制理论实验：新版	作者	姜增如
定价	20.00元	出版社	北京理工大学出版社
ISBN	9787564032043	出版日期	2010-06-01
字数		页码
版次	1	装帧	平装
开本	16开	商品重量	0.259Kg

内容简介

本书包含两大部分，其中部分(、二单元)为软件设计，第二部分(第三、四单元)为硬件设计。单元介绍MATLAB在自动控制理论中应用的线性系统分析与设计，主要内容是使用MATLAB工具对控制系统的稳定性、正确性和快速性进行分析计算等。第二单元介绍设计和建模的工具箱等问题。第三单元为数字模拟混合实验设计，主要是利用模拟实验箱的放大器、电阻、电容等分立元件，搭接线性、非线性电路等。第四单元为控制理论中自行设计实验，让学生在掌握控制理论原理的基础上，使用时域和频域的手段设计控制器参数。

作者简介

目录

部分 MATLAB在自动控制理论中应用 单元 线性系统分析与设计 一、传递函数描述法 二、自动控制系统结构框图的模型表示 三、线性系统的时域分析 四、线性系统的频域分析 五、线性系统的根轨迹分析 六、状态空间描述法 七、极点配置 八、优二次型设计 第二单元 MATLAB仿真的使用 一、基本模块 二、模块的参数和属性设置 三、离散系统仿真 四、PID校正的仿真 五、子系统 六、条件执行子系统 七、子系统的封装 八、用MATLAB命令创建和运行Simulink模型 第二部分 自动控制理论原理实验 第三单元 原理验证实验 实验一 典型环节的模拟研究 实验二 二阶系统瞬态响应和稳定性 实验三 三阶系统的稳定性和瞬态响应 实验四 线性控制系统的频域分析 实验五 一阶与二阶系统的频率法建模 实验六 二阶开环及闭环系统的频率特性曲线 实验七 线性系统的校正与状态反馈 一、频域法串联超前校正 二、频域法串联滞后校正 实验八 时域法校正 一、时域法串联比例微分校正 二、时域法局部比例反馈校正 三、时域法微分反馈校正 实验九 线性系统的状态反馈及极点配置 实验十 非线性系统的相平面分析 一、典型非线性环节 二、二阶非线性控制系统 三、三阶非线性控制系统 实验十一 采样控制系统分析 实验十二 数字PID控制实验 第四单元 自行设计实验 实验一 PID参数自整定 实验二 频率法分析与设计 参考文献

编辑推荐

文摘

序言

现代控制工程导论 本书旨在为读者构建一个坚实的现代控制工程理论基础，并深入探讨其在实际工程应用中的多样化实践。我们将从最基本的控制系统概念入手，逐步引导读者理解系统的建模、分析和设计等核心环节，最终掌握如何构建稳定、高效且可靠的自动控制系统。 第一部分：控制系统的基础理论 在现代工程领域，对精确、高效和自动化的需求日益增长，自动控制系统已成为解决这些挑战的关键技术。无论是在航空航天、机器人技术、精密制造，还是在环境监测、生物医学工程等领域，自动控制的身影无处不在。本书的开篇将首先阐述自动控制系统在现代社会中的重要性及其发展历程，帮助读者建立起对该学科的宏观认知。 接着，我们将深入探讨控制系统的基本组成部分，包括传感器、执行器、控制器和被控对象。通过详实的图示和生动的案例，读者将清晰地理解各个部件在整个控制环路中的作用和相互关系。传感器负责感知系统的状态，执行器则根据控制器的指令对系统施加影响，控制器是控制系统的“大脑”，它根据输入信号和预设算法生成输出指令，而被控对象则是需要被调控的实际物理过程。 为了定量地描述和分析控制系统的行为，精确的数学模型至关重要。本书将系统地介绍建立控制系统数学模型的各种方法。对于线性时不变（LTI）系统，我们将重点讲解微分方程模型、传递函数模型和状态空间模型。读者将学习如何从物理规律出发，推导出系统的微分方程，进而通过拉普拉斯变换等数学工具将其转化为更便于分析的传递函数。同时，我们也将深入介绍状态空间方法，它能够更全面地描述系统的内部动态，尤其适用于多输入多输出（MIMO）系统和非线性系统的分析。对于一些难以建立精确物理模型的系统，本书还将介绍辨识方法，通过实验数据来估计系统的模型参数。 第二部分：控制系统的时域和频域分析 一旦建立了系统的数学模型，对其进行深入的分析便成为可能。本书将首先侧重于时域分析。我们将学习如何评估控制系统的瞬态响应，例如超调量、上升时间、调节时间和稳态误差等。这些指标直接反映了系统在受到输入信号变化后的动态行为，对于确保系统的性能至关重要。通过分析这些时域指标，我们可以判断系统是响应过快而产生剧烈震荡，还是响应过慢而无法满足实时性要求。 随后，我们将引入频域分析方法。频域分析能够揭示系统对不同频率输入信号的响应特性，这在理解系统的稳定性和噪声抑制能力方面具有独特优势。本书将详细讲解伯德图（Bode Plot）、奈奎斯特图（Nyquist Plot）和根轨迹图（Root Locus Plot）等分析工具。伯德图能直观地展示系统的幅频响应和相频响应，帮助我们判断系统的带宽、增益裕度和相位裕度，这些都是衡量系统稳定性的关键参数。奈奎斯特判据则提供了一种判断系统稳定性的严谨数学方法，无论系统是否稳定，都可以通过其奈奎斯特图的特性来判断闭环系统的稳定性。根轨迹图则展示了系统极点随控制器增益变化的轨迹，对于设计具有特定稳定性和动态响应特性的控制器提供了重要的依据。 第三部分：控制系统的稳定性分析 稳定性是自动控制系统最基本也是最重要的要求。一个不稳定的系统将导致输出信号无限制地发散，从而造成设备损坏甚至安全事故。本书将花费专门的篇幅深入探讨稳定性理论。我们将从李雅普诺夫稳定性理论入手，介绍其基本概念和判断方法，如直接法和间接法。李雅普诺夫理论提供了一种不依赖于求解微分方程的直接判断系统稳定性，适用于更广泛的系统类型。 在此基础上，我们还将学习如何利用代数稳定性判据，如劳斯-赫尔维茨判据（Routh-Hurwitz Criterion）。该判据能够通过分析系统特征多项式的系数来判断系统的稳定性，是一种高效且实用的方法，尤其适用于工程实践。同时，我们也将回顾并深入理解前面在频域分析中涉及到的增益裕度和相位裕度，它们是判断系统稳定性的重要指标，与系统的鲁棒性息息相关。 第四部分：反馈控制器的设计 控制器的设计是自动控制系统的核心任务，其目标是在满足稳定性的前提下，使系统达到期望的性能指标。本书将从最基础的PID（比例-积分-微分）控制器开始，详细讲解其原理、参数整定方法以及在不同应用场景下的优势和局限性。PID控制器因其结构简单、易于实现且性能良好，是工业界最广泛使用的控制器类型。我们将介绍多种PID参数整定方法，包括试凑法、齐格勒-尼科尔斯法等，帮助读者掌握如何根据系统特性调整PID参数以获得最优控制效果。 除了PID控制器，本书还将介绍更先进的控制策略。我们将探讨超前-滞后补偿器的设计，以及如何利用它们来改善系统的频率响应特性，提高系统的稳定性和动态性能。此外，我们还将介绍状态反馈控制器的设计方法。状态反馈控制是通过将被控对象的内部状态变量直接用于反馈来设计控制器，能够实现更优的系统性能，并为更复杂的控制算法奠定基础。我们将学习如何通过极点配置（Pole Placement）来实现期望的系统极点分布，从而获得理想的闭环系统动态响应。 第五部分：现代控制理论与进阶主题 随着工程问题的日益复杂化，传统的控制方法有时显得力不从心。本书将适时引入现代控制理论的理念和方法。我们将深入探讨状态空间下的最优控制理论，重点介绍LQR（线性二次调节器）设计。LQR控制器能够根据二次型性能指标自动优化控制器增益，在满足稳定性的同时，使系统的性能指标达到最优。 此外，本书还将介绍鲁棒控制（Robust Control）和模型预测控制（Model Predictive Control, MPC）等前沿控制技术。鲁棒控制旨在设计能够应对模型不确定性和外部干扰的控制器，确保系统在各种不确定条件下都能保持稳定和良好的性能。模型预测控制则利用系统的动态模型，通过在线优化来预测未来的控制序列，能够有效地处理约束条件和复杂的系统动态，在化工、电力、交通等领域有着广泛的应用前景。 第六部分：仿真与实验 理论学习离不开实践验证。本书将强调仿真和实验在控制工程中的重要性。我们将介绍如何利用MATLAB/Simulink等仿真工具来搭建控制系统模型，进行仿真分析和控制器设计。通过仿真，读者可以直观地观察控制系统的动态响应，评估不同控制策略的效果，并在实际动手前对设计方案进行充分的验证。 同时，本书也将为读者提供设计和进行控制实验的指导。我们将介绍常用的实验设备和测试方法，帮助读者将理论知识转化为实际操作能力。通过动手实验，读者可以加深对控制系统原理的理解，并学习如何处理实际工程中可能遇到的各种问题。 总结 本书力求全面且深入地介绍自动控制理论的核心概念和先进方法，并注重理论与实践的结合。通过系统性的学习，读者将能够掌握控制系统的建模、分析、设计和验证等全过程，为解决复杂的工程控制问题打下坚实的基础，并在未来的学习和工作中，能够自信地运用自动控制技术来优化和提升各种工程系统的性能。

评分☆☆☆☆☆

在信息技术飞速发展的今天，各种控制系统在现代工业和日常生活中扮演着越来越重要的角色。对于我这样一名对前沿技术保持关注的行业从业者来说，掌握扎实的自动控制理论知识，并且能够将其应用于实际，至关重要。《自动控制理论实验：新版》这本书，正是我一直在寻找的这样一本实用性极强的教材。它不仅仅停留在理论的介绍，而是通过一系列精心设计的实验，将那些抽象的控制原理具象化。我尤其赞赏书中关于数字PID控制器的实现与调试的实验。在实际工作中，我们经常需要对现有的控制系统进行优化，而数字PID控制器的参数整定，直接关系到系统的性能。这本书通过详细的实验步骤和代码示例，让我能够更深入地理解数字PID控制器的算法，并且能够在实际系统中进行有效的调试。它让我意识到，理论知识只有与实践相结合，才能发挥其真正的价值。这本书为我提供了一个宝贵的学习机会，让我能够不断提升自己的专业技能。

评分☆☆☆☆☆

我是一名终身学习者，对机械工程和自动化领域一直抱有浓厚的兴趣。在自学过程中，我发现很多理论知识的理解，如果没有实践的辅助，很容易流于表面。《自动控制理论实验：新版》这本书，就像一位经验丰富的向导，带领我穿越自动控制理论的海洋。它最大的价值在于，能够将那些晦涩难懂的数学模型和控制算法，通过具体的实验操作，变得生动易懂。我最喜欢的是书中关于系统稳定性分析的实验。通过在实验中改变系统的参数，观察系统的响应是否会发散，我才真正理解了“稳定裕度”的含义，以及它对系统性能的重要性。这种亲身实践的体验，远比单纯阅读文字描述要深刻得多。而且，书中提供的实验数据和分析方法，也为我进行更深入的学习和研究打下了坚实的基础。它让我对自动控制这门学科，有了更全面、更深入的认识。

评分☆☆☆☆☆

在我的认知里，一本好的实验教材，应该能够有效地连接理论与实践的桥梁，并且能够激发读者的探索欲。《自动控制理论实验：新版》恰恰做到了这一点。这本书的出版，对于许多正在学习自动控制理论的学生来说，无疑是一个福音。我特别欣赏它在内容编排上的逻辑性。从最简单的线性系统分析，到较为复杂的非线性系统和数字控制，层层递进，循序渐进。每一个实验项目的设计都经过精心考量，能够有效地验证和深化相关的理论知识。我尤其喜欢书中关于根轨迹分析的实验部分，通过改变比例增益，观察闭环极点的移动轨迹，直观地展现了系统稳定性和动态响应与增益之间的关系。这种“眼见为实”的学习体验，让我对根轨迹这个抽象的概念有了更深刻的理解。此外，书中提供的仿真实验也大大扩展了实验的可行性，即使条件有限，也能通过软件模拟来完成大部分实验，这对于学生来说，极大地提高了学习效率。它让我意识到，自动控制并非高不可攀的理论，而是可以通过实践来掌握和运用的强大技术。

评分☆☆☆☆☆

这本《自动控制理论实验：新版》的出版，无疑为我这样还在努力啃食控制理论大部头的学生，提供了一盏指路明灯。还记得刚接触自动控制的时候，那些复杂的数学模型、抽象的传递函数、以及各种令人头疼的稳定性分析，常常让我感到望而却步。理论知识固然重要，但缺乏实践的检验，总觉得像是空中楼阁，虚无缥缈。翻开这本书，最直观的感受就是它的“实在”。不再是枯燥的公式推导，而是通过一个个具体的实验项目，将那些理论概念具象化。从最基础的开环、闭环系统响应分析，到PID控制器的设计与调试，再到更复杂的频率特性测量、根轨迹分析等，每一个实验都紧密联系着课堂上学到的理论。我尤其喜欢书中的实验设计，步骤清晰，图文并茂，即使是初学者也能相对轻松地理解操作流程。更重要的是，它鼓励我们动手去验证，去感受，去体会理论背后的实际意义。比如，通过观察不同参数下的PID控制器对系统响应速度、超调量和稳态误差的影响，我才真正理解了“调参”这门艺术的精妙之处。它让我意识到，那些抽象的数学公式，其实是工程师手中调整和优化现实世界系统的重要工具。这本书不仅仅是实验手册，更像是一位循循善诱的老师，引导我们一步步走进自动控制的奇妙世界。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对机器人技术充满热情的爱好者，我一直在寻找能够帮助我理解机器人运动控制原理的书籍。《自动控制理论实验：新版》这本书，虽然书名是“自动控制理论实验”，但其中包含的很多实验内容，对于机器人领域的初学者来说，非常有启发意义。例如，书中关于伺服系统控制的实验，对于理解机器人关节的精确控制，有着直接的联系。通过学习和模拟伺服系统的响应特性，我能够更好地理解机器人手臂在执行指令时，如何做到平稳、精确地运动。此外，书中关于线性二次调节器（LQR）的介绍和实验，也为我理解更高级的机器人路径规划和轨迹跟踪控制，打下了基础。它让我意识到，自动控制理论是理解和实现复杂机器人系统的基石。这本书不仅仅是理论的延伸，更是实践的起点，为我打开了通往机器人技术更深层次的大门。

评分☆☆☆☆☆

在当前的工业自动化浪潮中，各种控制算法的创新和应用层出不穷。我一直关注着这一领域的最新发展，并希望能够将最新的理论知识转化为实际的生产力。《自动控制理论实验：新版》这本书，在这一点上做得非常出色。它不仅仅复述了经典的控制理论，更重要的是，它通过实验的方式，展示了如何将这些理论应用于解决实际问题。我尤其欣赏书中关于状态空间法在控制系统设计中的应用。通过学习和模拟状态空间模型的建立和控制器设计，我能够更好地理解系统的内部动态，并设计出更加优化的控制器。这对于我目前负责的自动化生产线升级项目，提供了重要的理论指导和实践参考。这本书让我看到了自动控制理论在解决复杂工业问题中的强大潜力，也激发了我对更多前沿控制技术的学习热情。它是一本集理论深度和实践广度于一体的优秀教材。

评分☆☆☆☆☆

我是一名即将毕业的本科生，在撰写毕业论文的过程中，常常需要用到自动控制领域的专业知识。虽然我的课程学习中有涉及自动控制，但理论知识的掌握程度，离实际应用还有一定距离。《自动控制理论实验：新版》这本书，给我提供了一个很好的实践平台。我特别喜欢书中关于模糊逻辑控制的实验章节。在论文研究中，我需要对一个非线性系统进行控制，传统的PID控制器在处理这种系统时效果并不理想。通过这本书中的实验，我学习了如何设计模糊逻辑控制器，并且在仿真环境中进行了验证。看到模糊控制器在处理非线性系统时，能够取得比PID控制器更好的效果，这让我对模糊逻辑控制的优势有了直观的认识。而且，书中对每个实验的原理、仿真模型、以及结果分析都进行了详细的阐述，这极大地帮助我理解了模糊逻辑控制的设计思路和实现方法。这本书让我不再害怕那些复杂的控制理论，而是能够以一种更务实的方式去学习和应用它们。

评分☆☆☆☆☆

我是一名工作多年的自动化工程师，在日常工作中，经常会接触到各种自动化设备和控制系统。虽然理论基础还算扎实，但随着技术的不断发展，总觉得有些知识需要更新，对一些新出现的控制策略和方法了解不够深入。偶然间看到了这本《自动控制理论实验：新版》，抱着试试看的心态购入，没想到惊喜连连。这本书最大的亮点在于，它不仅仅是停留在理论的复述，而是真正将理论与实践紧密结合。书中涵盖的实验项目非常丰富，从经典的PID控制到一些更高级的应用，都进行了详细的阐述。我特别欣赏它在实验设置上的周全考虑，对于不同层次的读者，提供了多样化的实验平台和仿真环境。例如，书中关于模糊PID控制和自适应PID控制的实验部分，让我受益匪浅。通过这些实验，我能够直观地看到不同控制算法在特定工况下的表现差异，以及它们各自的优缺点。这对于我在实际项目中选择合适的控制策略，优化系统性能，起到了至关重要的作用。而且，书中对实验结果的分析和讨论部分也做得非常出色，引导读者深入思考，将实验数据转化为有价值的见解。它让我重新审视了许多自动化领域中的基础问题，也启发了我对一些前沿技术的思考。

评分☆☆☆☆☆

作为一名自动化专业的教师，我一直在寻找一本能够真正帮助学生理解自动控制理论精髓的实验教材。市面上有很多关于自动控制理论的书籍，但真正能够将理论与实践完美结合，并且能让学生产生浓厚兴趣的，却并不多见。《自动控制理论实验：新版》的出现，可以说填补了这一空白。这本书最令我赞赏之处在于，它不仅仅是简单地罗列实验步骤，而是将每个实验都置于一个完整的理论框架之下。通过精心设计的实验，学生不仅能够验证理论公式的正确性，更重要的是能够理解这些公式在实际工程中的意义和应用。例如，书中关于稳态误差和动态响应的实验，通过改变控制器的参数，学生可以直观地看到系统性能的变化，从而深刻理解PID控制参数整定的重要性。此外，书中提供的仿真实验，也为学生提供了一个安全、高效的学习平台，让他们能够在不受实际硬件限制的情况下，进行各种探索和尝试。这本书的出版，无疑将大大提升我校自动化专业的教学质量。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对工程领域充满好奇的在校大学生，我一直在寻找一本能够帮助我理解复杂理论的教材。在众多选择中，《自动控制理论实验：新版》以其独树一帜的实验导向，深深吸引了我。这本书给我的感觉，就像是在给枯燥的理论知识注入了生命力。它不仅仅是讲解“是什么”，更着重于“怎么做”和“为什么”。通过书中提供的详实实验步骤和清晰的图示，我能够亲手搭建实验平台，或者在仿真软件中模拟各种控制场景。我印象最深刻的是关于系统辨识的实验，我们通过输入不同的激励信号，然后测量系统的响应，再利用书中的方法来估计系统的模型参数。这个过程让我恍然大悟，原来那些抽象的传递函数，并不是凭空产生的，而是可以从实际的物理系统中“提取”出来的。这种从实践中学习理论的方式，比单纯地背诵公式要有效得多。而且，书中对每个实验的目的、原理、步骤、以及结果分析都进行了细致的讲解，这极大地降低了实验的门槛，也让我能够更专注于理解实验背后的控制思想。它让我体会到了理论知识在解决实际问题中的强大力量，也激发了我对工程实践的浓厚兴趣。