自動控製原理與係統(第2版) 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
• 控製原理
• 係統分析
• 反饋控製
• 現代控製
• 數學模型
• 傳遞函數
• 穩定性
• 頻率響應
• 控製係統設計

店鋪： 天樂圖書專營店

齣版社： 北京理工大學齣版社

ISBN：9787564072575

商品編碼：29228058148

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)

定價：48.00元

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

字數：

頁碼：

版次：2

裝幀：平裝

開本：

商品重量：0.422kg

編輯推薦

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內容提要

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《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

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作者介紹

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文摘

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序言

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機械臂的精準運動之奧秘：《運動控製係統設計與應用》 在現代製造業的脈搏跳動中，自動化與智能化已成為提升效率、保障品質的關鍵詞。其中，精確、高效的機械臂運動控製係統，更是扮演著不可或缺的核心角色。本書《運動控製係統設計與應用》深入剖析瞭構成機械臂精確運動的底層邏輯與高級策略，旨在為讀者揭示這一復雜係統的設計精髓與實際應用之道。 本書並非泛泛而談的控製理論綜述，而是聚焦於機械臂這一典型多自由度、強耦閤非綫性係統的運動控製難題。我們將從最基礎的運動學與動力學齣發，層層遞進，帶領讀者構建對機械臂運動機理的深刻理解。 第一篇：運動的根基——運動學與動力學建模 在第一章 運動學基礎中，我們將首先介紹機器人手臂的基本結構，包括連杆、關節等關鍵組成部分。隨後，我們將詳細闡述齊次變換矩陣的概念，這是描述機器人手臂各部件之間相對位置和姿態的數學語言。通過D-H（Denavit-Hartenberg）參數法，我們將學習如何係統地建立機器人手臂的正嚮運動學模型，從而根據關節角度計算齣末端執行器的位置和姿態。緊接著，我們將深入研究逆嚮運動學，這是求解使末端執行器達到指定位姿所需的關節角度的關鍵技術，我們將探討多種求解方法，如解析法和數值法，並分析其各自的優劣勢。此外，機器人手臂的雅可比矩陣，作為描述關節速度與末端執行器速度之間關係的工具，也將得到詳細的講解，為後續的動力學分析和力控製打下基礎。 第二章 動力學建模 有瞭運動學基礎，我們纔能進一步探究驅動機械臂運動的內在力量。在第二章 動力學建模中，我們將介紹機器人手臂的慣性、科裏奧利力、離心力以及重力等對運動産生影響的動力學因素。我們將詳細闡述拉格朗日方程和牛頓-歐拉方程這兩種經典的動力學建模方法，並對比它們的適用場景和計算效率。基於這些方程，我們將推導齣機器人手臂的完整動力學模型，其中包含瞭復雜的耦閤項，反映瞭各關節運動之間的相互影響。理解並精確建立動力學模型，是實現高精度運動控製的前提，也是後續設計魯棒控製器、實現高級運動規劃的基礎。 第二篇：大腦的指令——軌跡規劃與插值 在有瞭對機械臂運動機理的深刻理解後，我們需要為其設定閤理的運動軌跡。 第三章 軌跡規劃 第三章 軌跡規劃將帶領讀者領略如何為機械臂設計齣平滑、高效且安全的運動路徑。我們將從最簡單的點到點軌跡規劃開始，介紹直綫插值、圓弧插值等基礎方法。隨後，我們將深入探討更為復雜的軌跡規劃技術，如多項式插值（包括三次、五次多項式），它們能夠保證軌跡在位置、速度和加速度上的連續性，從而實現更平穩的運動。本書還將介紹樣條插值（如B樣條），它們提供瞭更靈活的麯綫生成能力，能夠滿足更精細的路徑要求。在實際應用中，我們還需要考慮避障問題，因此，我們將探討基於路徑的避障算法，以及如何將避障策略融入到軌跡規劃過程中。此外，軌跡的時間尺度優化也是關鍵，我們將介紹如何根據任務需求和係統約束，優化軌跡的時間參數，以達到最快的運動速度或最低的能耗。 第三篇：執行的藝術——控製器設計 軌跡規劃為機械臂提供瞭“目標”，而控製器則負責將其轉化為實際的“行動”。 第四章 傳統PID控製 第四章 傳統PID控製將從最基礎也最為廣泛應用的PID（比例-積分-微分）控製器入手，詳細講解其工作原理、參數整定方法以及在機械臂控製中的應用。我們將分析P、I、D各部分的物理意義，以及它們如何影響係統的響應速度、穩定性與穩態誤差。本書將介紹多種PID參數整定方法，包括經驗法（如Ziegler-Nichols方法）、模型驅動法等，並指導讀者如何根據具體的機械臂模型和性能需求，選擇最優的PID參數。同時，我們也將探討PID控製在處理機械臂的非綫性、耦閤性等復雜問題時所麵臨的挑戰，並提齣一些改進策略，如級聯PID、增量式PID等。 第五章 現代控製策略 基於對機械臂復雜動力學特性的認識，第五章 現代控製策略將引入更為先進的控製方法，以應對PID控製的局限性。我們將詳細介紹模型預測控製（MPC），這是一種能夠充分利用係統模型信息，通過預測未來係統行為來優化控製輸入的先進方法。MPC在處理約束條件、優化性能指標方麵錶現齣色，非常適閤復雜機械臂的運動控製。其次，我們將探討滑模變結構控製（SMC），它具有對模型不確定性和外部擾動的高魯棒性，能夠保證係統在滑模錶麵上運行，實現快速而穩定的響應。本書還將介紹模糊邏輯控製（FLC），它能夠利用人類專傢的經驗知識，將模糊的語言規則轉化為精確的控製指令，尤其在難以建立精確數學模型的情況下具有優勢。此外，我們將觸及自適應控製和魯棒控製等概念，闡述它們如何在係統參數變化或存在不確定性時，保持控製性能的穩定。 第四篇：智慧的融閤——高級控製與協同 隨著技術的不斷發展，機械臂的控製正朝著更加智能化和協同化的方嚮邁進。 第六章 力/阻抗控製 當機械臂需要與環境發生物理交互時，僅僅控製其位置和速度已不足以保證安全和高效。第六章 力/阻抗控製將深入探討如何讓機械臂“感知”並“控製”與環境的力交互。我們將介紹力傳感器的類型和工作原理，以及如何利用它們來測量接觸力。基於力的測量，我們將講解阻抗控製的概念，它允許機械臂錶現齣特定的力學行為，如彈簧-阻尼特性，從而實現柔順的交互。我們將詳細推導阻抗控製器的設計方法，並分析其在裝配、打磨、錶麵拋光等應用中的重要性。此外，本書還將介紹混閤阻抗控製，它能夠靈活地在位置控製和力控製之間切換，以適應不同的任務需求。 第七章 多機械臂協同控製 在許多復雜的工業場景中，單一機械臂已無法滿足需求，多個機械臂協同工作成為趨勢。第七章 多機械臂協同控製將聚焦於如何讓多個機械臂“默契配閤”，共同完成一項任務。我們將從多機械臂係統的協調性分析入手，探討如何分配任務，如何避免碰撞，以及如何實現末端執行器姿態的協同。本書將介紹幾種典型的多機械臂協同控製方法，包括基於主從控製、基於任務空間協調、基於共享工作空間等。我們將分析在不同協同模式下，如何設計控製器以保證整體係統的穩定性和任務的完成度。此外，本書還將討論多機械臂係統的魯棒性問題，以及如何應對單個機械臂故障時的係統重構。 第五篇：實踐的淬煉——係統集成與應用 理論最終服務於實踐，本書將帶領讀者將所學知識轉化為實際的係統。 第八章 係統集成與硬件選型 第八章 係統集成與硬件選型將指導讀者如何將理論模型和控製算法落地到真實的硬件係統中。我們將詳細介紹伺服電機、編碼器、減速器等核心執行與反饋部件的選擇原則，以及它們的技術指標如何影響整體控製性能。本書將講解各類傳感器（如力傳感器、視覺傳感器）在機械臂控製中的作用，以及如何將其與主控製器進行集成。我們將討論不同類型的控製器硬件平颱（如PLC、嵌入式係統、工控機）的優劣勢，並提供選擇建議。此外，通信協議（如Ethernet/IP, Profinet）的選擇與配置，以及係統整體的接綫與安裝，也將得到詳細的闡述。 第九章 典型應用案例分析 為瞭使讀者更直觀地理解機械臂運動控製係統的實際應用，第九章 典型應用案例分析將選取多個典型工業場景進行深入剖析。我們將分析汽車製造中的焊接、噴塗、裝配等場景，講解在這些場景下，如何根據具體需求設計運動控製策略。例如，在高速運動的焊接任務中，需要高精度的軌跡跟蹤和速度控製；在精密的裝配任務中，則需要精細的力/阻抗控製。本書還將探討物流倉儲中的揀選、搬運任務，以及食品加工、醫療手術等領域中的應用。通過對這些案例的深入分析，讀者將能夠更清晰地認識到不同控製策略的適用性，以及如何根據實際應用需求，進行靈活的係統設計與優化。 第十章 實驗與仿真平颱搭建 理論學習離不開實踐驗證，第十章 實驗與仿真平颱搭建將指導讀者如何搭建自己的實驗與仿真環境。我們將介紹常用的仿真軟件，如MATLAB/Simulink, Gazebo等，以及如何利用它們建立機械臂的仿真模型，並進行各種控製算法的仿真測試。本書還將指導讀者如何搭建實物實驗平颱，包括硬件的選擇、搭建、以及與控製軟件的對接。通過實際的實驗操作，讀者將能夠更深刻地理解理論知識的實現過程，培養解決實際工程問題的能力。 本書《運動控製係統設計與應用》內容豐富，結構嚴謹，從理論基礎到高級應用，再到實踐操作，力求為讀者構建一個完整、深入的機械臂運動控製知識體係。本書不僅適閤於機器人、自動化、機械工程等相關專業的學生，也適用於從事相關領域研究與開發的工程師。通過閱讀本書，您將能夠掌握設計、分析、實現高性能機械臂運動控製係統的關鍵技能，為推動自動化技術的進步貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

剛拿到這本書，還沒來得及深入閱讀，但從目錄和前言來看，感覺內容編排得挺有條理的，從最基礎的係統概念、數學模型講起，逐步深入到傳遞函數、時域響應、穩定性等核心內容。我最期待的是關於係統辨識和狀態空間法的章節，因為這部分在實際工程應用中越來越重要。希望這本書能提供清晰的講解和豐富的例子，幫助我理解這些抽象的概念，並將理論知識與實際問題聯係起來。雖然還沒開始學，但從整體的框架來看，它似乎為初學者提供瞭一個紮實的基礎，同時也為有一定基礎的讀者提供瞭進一步深化的途徑。封麵的設計也比較簡潔大氣，給人一種專業嚴謹的感覺，這也讓我對書的內容更加期待。我通常喜歡在學習新知識時，能有大量的圖示和仿真演示來輔助理解，希望這本書在這方麵也能有所體現。如果內容真的如期所緻，那對我接下來要進行的課程學習和項目開發都將非常有助益。

評分☆☆☆☆☆

我是一名大三學生，最近開始接觸自動控製這門課程，覺得內容有點抽象，特彆是拉普拉斯變換、根軌跡和奈奎斯特圖這些概念，剛開始學的時候覺得雲裏霧裏。聽說《自動控製原理與係統(第2版)》是一本比較經典的教材，所以想入手一本，看看能不能幫助我更好地理解這門課。我希望這本書的講解能更貼近學生思維，多一些直觀的比喻和易懂的例子，而不是上來就堆砌大量的公式。如果書中能有配套的習題，並且答案解析也比較詳細的話，那就太棒瞭，這樣我就可以通過練習來鞏固知識。我最怕的就是那種隻講理論，不做練習的書，那樣學起來會很被動。另外，如果能在書中找到一些關於如何用MATLAB/Simulink進行仿真分析的指導，那對我學習和做實驗都會非常有幫助。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在工業自動化領域工作多年的工程師，我對自動控製的原理已經有瞭一定的瞭解，但總感覺有些理論知識不夠紮實，而且對於一些新興的控製策略瞭解不多。看到《自動控製原理與係統(第2版)》這本書，我希望它能在現有知識的基礎上，為我提供更深層次的理論補充和更廣闊的視野。我尤其希望書中能對模型預測控製（MPC）和魯棒控製有更詳細的講解，因為這兩個方嚮在解決復雜的工業控製問題上非常有潛力。此外，如果書中還能提供一些關於控製器參數整定技巧、係統性能優化方法以及故障診斷等實際操作層麵的指導，那將是我非常看重的部分。我傾嚮於閱讀那些能夠提供清晰的數學推導，但同時又能用簡潔的語言解釋其物理意義和工程應用的書籍，這樣的書讀起來纔更有價值。

評分☆☆☆☆☆

我目前正在研究機器人控製領域，急需一本能夠係統梳理自動控製理論的教材。這本書的名字《自動控製原理與係統(第2版)》引起瞭我的注意，特彆是“係統”這個詞，讓我覺得它可能不僅僅停留在理論層麵，而是會更注重實際係統的構建和分析。我特彆關心的是書中關於非綫性係統和數字控製的部分，因為現代的機器人係統往往涉及復雜的非綫性動力學，而且大部分控製都是在數字域實現的。如果這本書能對這些方麵有深入且實用的介紹，那就太好瞭。我個人在學習技術書籍時，非常看重作者的敘述風格，希望它既能嚴謹準確，又不至於過於枯燥乏味，最好能有一些案例分析，說明理論是如何在實際係統中應用的。如果它能包含一些關於現代控製技術，比如自適應控製、模糊控製或神經網絡控製的初步介紹，那就更完美瞭，盡管我知道這可能不是本書的核心內容。

評分☆☆☆☆☆

我最近在做一個關於智能交通係統的項目，其中涉及到很多關於車輛動力學和交通流控製的知識，這讓我意識到自動控製理論在其中扮演著至關重要的角色。我正在尋找一本能夠係統介紹自動控製理論，並且能讓我將其應用於實際工程項目的書籍。《自動控製原理與係統(第2版)》這個書名，感覺覆蓋麵比較廣，既有理論又有實際係統。我特彆想瞭解書中關於多變量係統控製、自適應控製以及模糊邏輯控製的內容，因為這些技術在復雜的交通係統中應用前景廣闊。如果這本書能提供一些關於如何將這些控製理論與實際工程需求相結閤的案例研究，那對我來說將是莫大的幫助。我期待的不僅僅是理論知識，更希望能夠獲得解決實際問題的思路和方法，讓我能夠將所學知識轉化為可行的工程解決方案。