自動控製原理（第3版）/普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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梅曉榕 編

圖書標籤:

• 自動控製原理
• 控製工程
• 自動化
• 係統分析
• 數學模型
• 反饋控製
• 經典控製
• 高等教育
• 教材
• 規劃教材

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030382726

版次：3

商品編碼：11306672

包裝：平裝

叢書名： 普通高等教育"十一五"國傢級規劃教材

開本：16開

齣版時間：2013-08-01

用紙：膠版紙

頁數：303

字數：485000

正文語種：中文

編輯推薦

　　《自動控製原理（第3版）/普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材》特點：
　　·內容豐富，包括經典和現代控製理論以及計算機控製
　　·注重概念和原理，闡述簡明扼要，通俗易懂
　　·單獨一章講述MATLAB在各章中的應用程序和仿真框圖
　　·例題典型，並有豐富的習題
　　·可為任課教師提供電子課件

內容簡介

　　《自動控製原理（第3版）/普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材》在哈爾濱工業大學“自動控製原理”課程曆屆教材的基礎上編寫，並在榮獲普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材之後進行瞭修訂。《自動控製原理（第3版）/普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材》內容包括係統的數學模型、時域分析、根軌跡、頻域特性法、典型非綫性環節、計算機控製係統、現代控製理論。最後按照全書內容逐章介紹MATLAB的應用，包括係統分析、設計和仿真框圖等。
　　《自動控製原理（第3版）/普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材》可作為高等院校“自動控製原理”課程（50～90學時）的教材，適用於電氣、自動化、電子、信息與通信、計算機、機械、航天工程、光學工程、動力機械以及工商管理等專業，也可供從事控製工程的技術人員參考。

內頁插圖

目錄

前言
第一章 自動控製概述
1.1 引言
1.2 自動控製係統的初步概念
1.3 自動控製係統的分類
1.4 控製係統的組成及對控製係統的基本要求
習題

第二章 係統的數學模型
2.1 控製係統微分方程的建立
2.2 傳遞函數
2.3 控製係統的框圖和傳遞函數
2.4 非綫性方程的綫性化
習題

第三章 控製係統的時域分析法
3.1 引言
3.2 一階係統的時域分析
3.3 二階係統的時域分析
3.4 高階係統的時間響應及簡化
3.5 控製係統的穩定性
3.6 控製係統的穩態誤差
3.7 復閤控製
習題

第四章 根軌跡法
4.1 根軌跡的初步概念
4.2 繪製根軌跡的基本規則
4.3 用根軌跡方法分析和設計控製係統
習題

第五章 頻率特性法
5.1 頻率特性的初步概念
5.2 頻率特性的圖形
5.3 Nyquist穩定判據
5.4 控製係統的相對穩定性
5.5 閉環頻率特性圖
5.6 頻率特性與控製係統性能的關係
5.7 控製係統設計的初步概念
5.8 PID控製器
5.9 超前補償
5.10 滯後補償
5.11 滯後超前補償
5.12 串聯補償網絡的期望幅頻特性設計方法
5.13 反饋補償
5.14 電子放大器的數學模型與補償方法
習題

第六章 典型非綫性環節及其對係統的影響
6.1 概述
6.2 描述函數法
習題

第七章 計算機控製係統
7.1 計算機控製係統概述
7.2 A/D轉換與采樣定理
7.3 D/A轉換
7.4 z變換
7.5 z傳遞函數
7.6 綫性離散係統的穩定性
7.7 綫性離散係統的時域分析
7.8 數字控製器的模擬化設計
習題

第八章 現代控製理論基礎
8.1 狀態空間法的基本概念
8.2 綫性定常係統狀態空間錶達式的建立
8.3 由狀態空間錶達式求傳遞函數
8.4 綫性定常係統狀態方程的解
8.5 綫性定常離散係統的狀態空間錶達式
8.6 李雅普諾夫穩定性分析
8.7 綫性係統的可控性與可觀測性
8.8 綫性係統的狀態反饋與極點配置
8.9 狀態觀測器
8.10 二次型性能指標的最優控製
習題

第九章 基於MATLAB的係統分析、設計與仿真
9.1 引言
9.2 係統的初步概念與數學模型
9.3 係統的時域分析法
9.4 根軌跡
9.5 頻率特性
9.6 典型非綫性環節
9.7 計算機控製係統
9.8 狀態空間法

附錄一 拉普拉斯變換的基本特性
附錄二 拉氏變換——z變換錶
附錄三 常用補償網絡
附錄四 本書所用的MATLAB命令
參考文獻

前言/序言

　　哈爾濱工業大學控製科學與工程係從1980年以來一直承擔著學校各專業的“自動控製原理”課的教學和實驗工作，並完成瞭很多重大科研項目。本書就是在曆屆所用教材的基礎上重新編寫而成，飽含著各位教師的教學經驗和科研工作體會。哈爾濱工業大學“自動控製原理”課自2002年以來一直使用本教材，並於2005年評為黑龍江省精品課程。
　　本書內容包括經典控製理論，計算機控製係統，現代控製理論基礎，MATLAB在控製係統分析、設計和仿真中的應用等，可滿足“自動控製原理”課程50～90學時的教學要求，適用於電氣、自動化、電子、機械、計算機、信息與通信、航天工程、動力機械、光學工程和工商管理等各專業。
　　本書第一版於2002年9月齣版，第二版於2007年2月齣版，並被評為“普通高等教育‘十一五’國傢級規劃教材”，在全國很多高校得到采用。這是第三版，也是哈爾濱工業大學“十二五”規劃教材。本次修訂，第三章增加瞭高階係統的簡化的內容。第四章增加瞭零度根軌跡、參數根軌跡、用根軌跡方法分析和設計控製係統的內容。第五章增加瞭微分（D）控製器、PID控製器的調試的內容。第六章充實瞭非綫性係統的穩定性分析的內容。第七章增加瞭藉用連續係統梅森增益公式求x傳遞函數和輸齣量的x變換式，二階係統的硃力穩定判據。第八章重寫瞭降維狀態觀測器的內容。此外，在各章習題中增加瞭一些較深的和綜閤性的題目；按現行的電氣圖形國標修改瞭有關的圖形；並改正瞭前版文字、圖形中的錯誤。
　　本書有以下特點：
　　1）注重控製理論在工程中的應用，對實際中應用多的章節進行詳細討論。
　　2）保持控製原理的完整性，內容全麵，又簡明扼要。
　　3）設有“基於MATLAB的係統分析、設計和仿真”一章。注重Simulink的應用。因為它和方框圖相似。希望利用仿真使學生對基本原理與方法有更深刻的認識和理解。
　　4）可以給使用本書的教師提供課件、習題答案以及交流平颱。
　　本書由梅曉榕教授任主編，王彤、柏桂珍、王述一任副主編。參加修訂工作的還有哈爾濱工業大學何朕、張卯瑞、林玉榮、強盛、寜永臣以及黑龍江省的其他幾所大學的教師。
　　在編寫中參考瞭很多優秀教材和著作，在此編者嚮參考文獻中的各位作者錶示真誠的謝意。
　　書中不當之處，敬請讀者批評指正。

《工程控製理論與實踐》 本書旨在為讀者構建一個紮實而全麵的工程控製理論體係，並強調其在實際工程問題中的應用。內容涵蓋瞭從基礎概念到先進技術，力求使讀者不僅理解理論的精髓，更能掌握解決實際工程挑戰的方法。 第一部分：係統建模與時域分析 本部分首先介紹工程係統中常用模型的建立方法，包括機電係統、液壓係統、熱工係統等典型模型的描述。重點講解瞭如何根據物理定律和實驗數據，將復雜的工程係統轉化為數學模型，為後續的分析與設計奠定基礎。 在此基礎上，本書深入探討瞭綫性定常係統的時域分析。讀者將學習如何運用傳遞函數、方框圖等工具來描述係統的動態特性。通過對階躍響應、脈衝響應的分析，理解係統的瞬態響應和穩態響應，掌握判斷係統穩定性和性能的關鍵指標，如超調量、調節時間、穩態誤差等。此外，還介紹瞭根軌跡法，它提供瞭一種直觀理解係統參數變化對係統動態性能影響的強大工具。 第二部分：頻率域分析與校正 本部分將分析的視角從時域轉嚮頻域，這是理解係統穩定性和性能的另一種重要途徑。讀者將學習如何繪製伯德圖、奈奎斯特圖和尼柯利圖，並理解這些圖綫所代錶的係統頻率響應特性。頻率域分析不僅提供瞭判斷係統穩定性的有效方法（如增益裕度和相位裕度），還能評估係統對不同頻率輸入的響應能力，從而揭示係統的濾波特性和抗乾擾能力。 在掌握瞭頻率域分析方法後，本書重點介紹瞭如何運用頻率域的方法進行係統校正。詳細闡述瞭比例控製器、積分控製器、微分控製器（PID控製器）以及結閤型校正器的設計原理與方法。通過在係統中引入校正環節，可以改善係統的穩定性、減小穩態誤差、提高動態響應速度，使實際係統滿足性能要求。 第三部分：狀態空間方法與現代控製理論 隨著工程復雜性的增加，傳統的傳遞函數方法在描述多輸入多輸齣（MIMO）係統和非綫性係統時顯得力不從心。因此，本部分引入瞭現代控製理論的核心——狀態空間法。讀者將學習如何建立和描述係統的狀態空間方程，理解狀態變量的概念及其在係統分析中的作用。 本書詳細講解瞭基於狀態空間描述的係統分析方法，包括可控性與可觀測性的概念及其判據。這些是設計狀態反饋控製器和狀態觀測器的重要前提。在此基礎上，介紹瞭基於極點配置的狀態反饋控製律設計方法，以及如何利用狀態觀測器來估計係統內部狀態，從而實現對係統的精確控製。 第四部分：非綫性係統與數字控製 本部分將視野拓展至非綫性係統。雖然非綫性係統的分析更為復雜，但它們在實際工程中無處不在。本書將介紹幾種常用的非綫性係統分析方法，如相平麵法、李雅普諾夫穩定性理論等，幫助讀者理解非綫性係統的特性及其穩定性分析。 隨後，本書重點關注數字控製係統。在當今計算機技術飛速發展的時代，數字控製器已成為主流。讀者將學習如何將連續時間控製係統離散化，以及如何設計數字控製器。內容將包括采樣定理、零階保持器、離散時間係統的時域和頻域分析，以及基於數字信號處理的控製器設計方法。 第五部分：最優控製與魯棒控製 本部分介紹瞭更高級的控製理論，旨在追求係統性能的最優化和對不確定性的適應。最優控製理論的核心是設計能夠使某個性能指標（如能量消耗、響應時間）達到最優的控製器。本書將介紹綫性二次型調節器（LQR）等經典的最優控製方法。 魯棒控製理論則關注在係統模型存在不確定性（如參數變化、外部乾擾）的情況下，如何設計齣依然能夠穩定運行並滿足性能要求的控製器。讀者將接觸到諸如H∞控製等先進的魯棒控製技術，理解其設計思想和實現途徑。 第六部分：係統辨識與自適應控製 係統辨識是指根據實驗測量數據，建立係統的數學模型。本部分將介紹常用的係統辨識方法，包括參數辨識和模型結構辨識，幫助讀者掌握從實際數據中“學習”係統模型的能力。 自適應控製是一種能夠根據係統特性隨時間的變化而自動調整控製器參數的控製策略。本書將介紹自適應控製的基本原理，以及幾種典型的自適應控製算法，例如梯度下降法、李雅普諾夫函數法等。 第七部分：實際應用案例與展望 為瞭強化理論與實踐的聯係，本書在各章節穿插瞭豐富的工程應用實例，涵蓋機器人控製、航空航天控製、過程控製、汽車電子控製等多個領域。通過對這些案例的分析，讀者可以更深刻地理解所學理論的實際價值和應用局限。 最後，本書對控製工程領域的未來發展方嚮進行瞭展望，包括智能控製、模糊控製、神經網絡控製、網絡化控製等前沿技術，鼓勵讀者在紮實的理論基礎上，不斷探索和創新。 本書力求以清晰的邏輯、嚴謹的推導、豐富的圖示和實例，為控製工程領域的學生、研究人員和工程師提供一本全麵、實用的參考書。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對自動控製領域充滿好奇心的初學者，這本《自動控製原理（第3版）》是我接觸到的第一本係統性的教材，它為我打開瞭一扇通往奇妙控製世界的大門。這本書最大的特點就是它的“友好度”非常高。它沒有使用過於晦澀的專業術語，或者說，即使有，它也會在第一時間給齣清晰易懂的解釋。我特彆欣賞它在講解過程中，經常會使用一些比喻和類比，將抽象的數學概念具象化。比如，在解釋“係統極點”與係統響應的關係時，它會用“懸掛係統”來類比，解釋不同位置的極點對應著不同性質的振動。這種方式讓我感覺自己在和一位經驗豐富的老師在交流，而不是在閱讀一本冷冰冰的書。而且，書中的公式推導清晰流暢，每一個步驟都有詳細的說明，讓我能夠輕鬆地跟隨，理解其中的邏輯。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在工業界工作的工程師，我經常會遇到各種自動化控製的問題。很多時候，需要重新迴顧和學習自動控製的基本原理。《自動控製原理（第3版）》這本書，是我案頭必備的參考書之一。它最讓我欣賞的地方是，它真正地做到瞭“理論聯係實際”。書中的每一個概念，每一個公式，似乎都能夠找到對應的工程應用場景。比如在講到係統辨識的時候，它不僅介紹瞭參數辨識的方法，還特彆提到瞭在實際工程中，如何通過實驗測量獲取係統輸入輸齣數據，以及如何處理測量誤差。這本書讓我感覺，我不僅僅是在學習一門理論學科，更是在學習一種解決工程問題的思維方式。而且，它在講解過程中，並沒有迴避一些復雜的問題，而是用一種比較務實的方式來處理。例如，在講到非綫性係統時，它並沒有深入到特彆復雜的非綫性控製理論，而是通過一些典型的非綫性係統例子，介紹瞭一些基本的分析方法，這對於我理解實際中遇到的非綫性問題非常有啓發。

評分☆☆☆☆☆

我是一名正在準備考研的學生，報名的專業對自動控製原理的要求非常高。在選擇瞭這本《自動控製原理（第3版）》之後，我感覺我的復習效率得到瞭極大的提升。這本書的編寫風格非常適閤考研復習，它能夠抓住考試的重點，並且將知識點係統化、條理化。例如，在講到根軌跡法時，它不僅僅是講解瞭繪製根軌跡的規則，還非常詳細地分析瞭根軌跡形狀與係統穩定性和動態性能的關係，並且給齣瞭如何通過改變係統參數來優化根軌跡的思路。這些都是考研題目中經常考察的內容。而且，這本書的語言錶達非常嚴謹，但又不會過於生僻，很多時候，它會在關鍵的概念後麵用一個簡短的解釋或者類比，幫助我們更好地理解。我還發現，它在介紹各種控製方法時，都會給齣相應的數學推導，但同時又會提醒讀者不要過分糾結於推導過程，而是要理解其背後的物理意義。這種“理論與實踐並重”的教學方式，讓我感覺在學習知識的同時，也在學習如何解決實際問題。

評分☆☆☆☆☆

這本書的強大之處在於，它不僅僅是一個知識的載體，更是一個思考的工具。《自動控製原理（第3版）》通過其豐富的案例和深入的分析，引導我去思考“為什麼”和“如何做”。我記得在學習“根軌跡法”時，書中的一個案例是關於一個機械臂的控製。它不僅展示瞭如何繪製根軌跡，更重要的是，它分析瞭根軌跡的形狀與機械臂的響應速度、穩定性之間的關係，以及如何通過調整增益來獲得最佳的控製效果。這讓我意識到，自動控製不僅僅是計算，更是設計和優化。此外，它還非常注重培養讀者的“工程直覺”。在講解過程中，它會反復強調對係統性能的理解，提醒我們不僅僅要追求數學上的精確，更要關注實際工程中的可行性和魯棒性。這種“以終為始”的教學理念，讓我在學習過程中，始終保持著對實際應用的關注，而不是沉浸在純粹的理論海洋裏。

評分☆☆☆☆☆

拿到《自動控製原理（第3版）》這本書，我第一眼就被它厚實的封麵和精煉的排版所吸引。這本書的編寫體例非常清晰，每個章節都包含“引言”、“基本概念”、“數學模型”、“分析方法”、“設計方法”、“例題分析”等幾個部分，邏輯性非常強。我尤其喜歡它在“例題分析”部分的設置，它往往會選取一些非常典型的工程案例，然後一步步地展示如何運用書中的理論知識來解決這些問題。例如，在講解狀態空間方法的應用時，它會以一個多輸入多輸齣的復雜係統為例，詳細地演示如何建立狀態方程，如何分析係統的可控性和可觀性，以及如何設計狀態反饋控製器。這種“手把手”的教學方式，極大地降低瞭學習的難度，讓我能夠更自信地將所學知識應用到實際項目中。而且，這本書的語言錶達非常精準，用詞考究，讀起來不會覺得有多餘的廢話，每個字都在為理解知識點服務。

評分☆☆☆☆☆

對於我這個自動化專業的研究生來說，這本《自動控製原理》的第3版簡直就是福音。我之前看過一些更偏嚮於理論推導的教材，讀起來會感覺有點吃力，很多時候隻記住瞭公式，卻不明白它背後的物理意義和工程應用。這本教材在這方麵做得非常齣色，它在介紹核心概念時，總是會給齣非常詳盡的推導過程，並且在推導完成後，會立刻聯係實際工程中的應用場景。比如在講到穩定性判據時，它不僅介紹瞭 Routh 判據和奈奎斯特判據的數學推導，還用瞭一個具體的飛機控製係統作為例子，解釋瞭不同參數變化如何影響係統的穩定性，以及在實際設計中需要注意什麼。我個人特彆欣賞它在“現代控製理論”這一章的處理方式。雖然它不是一本專門講現代控製理論的書，但它能夠以一種非常簡潔清晰的方式，將狀態空間方程、可控性、可觀性等核心概念介紹給讀者，並且給齣瞭如何將其與經典的頻域方法聯係起來的思路。這對於我後續深入學習更專業的現代控製理論書籍打下瞭堅實的基礎。書中的習題也非常有代錶性，涵蓋瞭從理論計算到簡單設計等各個方麵，做完一遍，感覺對知識點的掌握程度有瞭一個質的飛躍。

評分☆☆☆☆☆

我對這本《自動控製原理（第3版）》的評價，可以用“嚴謹而富有啓發性”來概括。它在數學上的推導非常嚴謹，每一個公式的來源都清晰可查，這保證瞭理論的可靠性。但同時，它又非常有啓發性，它不會讓你覺得學習過程是枯燥的。我最喜歡它在引入一個新概念時，總會先從一個實際問題齣發，或者用一個生動的類比來解釋。例如，在講到反饋控製的“抗擾性”時，它會舉一個例子，想象你在騎自行車，如果路麵不平，你的身體會自然地做齣調整來保持平衡，這就是一種反饋機製。這種引入方式，能夠瞬間抓住我的注意力，並且讓我對這個概念産生濃厚的興趣。而且，這本書的章節安排也非常閤理，從最基礎的概念講到最先進的技術，就像一座階梯，引領著我一步步攀登知識的高峰。

評分☆☆☆☆☆

這本《自動控製原理（第3版）》真的是一本非常紮實的教材，我當初選擇它，是被“普通高等教育‘十一五’國傢級規劃教材”這個標簽吸引的，覺得作為國傢級規劃教材，內容肯定是有保障的，而且第3版也說明瞭經過瞭多次修訂和完善，應該會比早期版本更成熟。拿到書之後，翻開目錄，我就知道我選對瞭。它的章節安排非常清晰，從最基礎的控製係統基本概念、建模方法，到時域分析、頻率域分析、根軌跡法，再到現代控製理論的初步介紹，一步步循序漸進，完全符閤初學者學習的邏輯。我尤其喜歡它在講解過程中，不僅僅是給齣公式和理論，而是穿插瞭很多實際的例子。比如在講到傳遞函數的時候，它會舉例說明一個簡單機械係統的建模過程，讓我能夠很直觀地理解抽象的數學模型是如何來源於物理世界的。而且，書中的圖示非常豐富，各種係統框圖、信號流圖、時域響應麯綫、頻率響應圖，都畫得清晰明瞭，對於理解復雜的概念非常有幫助。有時候，我即使對某個公式不是完全理解，看看對應的圖形，再聯係書中的文字描述，往往豁然開朗。它真的沒有把那些晦澀難懂的理論生硬地堆砌在那裏，而是努力地將它們“翻譯”成更容易被接受的形式。

評分☆☆☆☆☆

說實話，剛開始拿到這本書的時候，我並沒有抱太大的期待，畢竟“十一五”時期的教材，總覺得會有點老舊。但翻開之後，我徹底改變瞭看法。《自動控製原理（第3版）》這本書，完全超齣瞭我的預期。它最大的優點在於，它真的能夠將一些看似高深的控製理論，用一種非常通俗易懂的方式講解清楚。比如在講PID控製器設計的時候，它沒有直接給齣所謂的“經驗公式”，而是從積分、比例、微分三個環節分彆解釋瞭它們的作用，以及如何通過調整這三個參數來改善係統的動態性能。它還特彆強調瞭“整定”的過程，這是很多教材容易忽略的實踐環節。書中甚至還提供瞭一些實際的調試案例，讓我能夠提前預見到在實際應用中可能會遇到的問題。另外，它在概念的引入上也非常循序漸進，從最簡單的開環係統講到閉環係統，再到各種反饋控製策略，邏輯非常嚴謹。讓我印象深刻的是，它在描述某個定理或者方法時，總會先說明它的“適用範圍”和“局限性”，這對於我們避免機械地套用公式，而是理解其根本原理非常有幫助。

評分☆☆☆☆☆

這是一本我從本科用到研究生，再到工作中都會不時翻閱的經典之作。《自動控製原理（第3版）》給我最深刻的感受是，它真的是一本“活”的教材。所謂的“活”，就是它不僅僅是在陳述理論，而是通過各種方式，讓你感受到控製原理在現實世界中的強大力量。我記得在學數字控製部分的時候，書中的例子是關於一個工業機器人的軌跡跟蹤控製，它詳細地分析瞭離散化過程中需要注意的問題，以及如何選擇采樣周期來保證控製精度。這讓我第一次真正地體會到，原來我們生活中看到的很多智能設備，背後都蘊含著如此精妙的自動控製原理。而且，這本書非常強調“係統觀”的培養。在講解每一個控製方法時，它都會提醒我們要注意係統的整體性能，包括穩定性、響應速度、魯棒性等多個方麵。這讓我明白，控製工程不僅僅是解決單一的技術難題，更是一種優化整個係統的藝術。

評分☆☆☆☆☆

正版，印刷清楚，正在使用

評分☆☆☆☆☆

這本書不錯，還行，贊一個

評分☆☆☆☆☆

權威的自動控製原理書

評分☆☆☆☆☆

這本書不錯，還行，贊一個

評分☆☆☆☆☆

權威的自動控製原理書

評分☆☆☆☆☆

有一本書錶皮摺瞭，不是很好，書整體比較髒，不過不影響正常使用

評分☆☆☆☆☆

這本書不錯，還行，贊一個

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權威的自動控製原理書

評分☆☆☆☆☆

有一本書錶皮摺瞭，不是很好，書整體比較髒，不過不影響正常使用