具體描述
內容簡介
《自動控製原理（第2版）/普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材·普通高等教育電氣工程自動化係列規劃教材》強化瞭工程應用背景，係統介紹瞭現代MATLAB應用技術，包括建模、時域分析、根軌跡繪製、頻域分析、前饋校正、離散係統分析、描述函數法計算，以及綫性係統可控性、觀測性和李雅普諾夫穩定性判彆等內容。內頁插圖
目錄
第2版前言第1版前言
第1章 自動控製的基本概念
1.1 概述
1.2 自動控製的基本原理
1.2.1 自動控製係統舉例
1.2.2 自動控製係統的構成
1.3 自動控製係統的基本控製方式
1.3.1 開環控製
1.3.2 閉環控製
1.3.3 復閤控製
1.4 自動控製係統的分類
1.4.1 按輸入信號特徵分類
1.4.2 按係統數學模型分類
1.4.3 按時間變量特性分類
1.4.4 按係統參數特性分類
1.5 對控製係統性能的基本要求
1.5.1 穩定性
1.5.2 快速性
1.5.3 準確性
1.6 MATLAB在控製係統研究中的應用
習題
第2章 控製係統的數學模型
2.1 概述
2.2 控製係統微分方程的建立
2.2.1 典型控製係統的數學模型
2.2.2 非綫性微分方程的綫性化
2.3 傳遞函數
2.3.1 傳遞函數的概念和性質
2.3.2 典型環節的傳遞函數
2.4 控製係統的結構圖與信號流圖
2.4.1 結構圖的概念
2.4.2 控製係統結構圖的建立
2.4.3 結構圖的等效變換
2.4.4 信號流圖
2.4.5 梅遜公式
2.5 控製係統的傳遞函數
2.6 控製係統數學模型的MATLAB描述
2.6.1 MATLAB中傳遞函數的描述方法
2.6.2 應用MATLAB函數化簡結構圖
2.6.3 應用Simulink求控製係統的傳遞函數
習題
第3章 時域分析法
3.1 概述
3.2 瞬態響應
3.2.1 典型輸入信號
3.2.2 一階係統的瞬態響應
3.2.3 二階係統的瞬態響應
3.2.4 時域性能指標
3.2.5 瞬態響應分析
3.2.6 綫性定常係統的重要特性
3.2.7 高階係統的近似分析
3.3 穩定性
3.3.1 穩定性的基本概念
3.3.2 勞斯判據
3.3.3 赫爾維茨判據
3.4 穩態誤差分析
3.4.1 穩態誤差的概念
3.4.2 穩態誤差的計算
3.4.3 降低穩態誤差的主要措施
3.5 應用MATLAB進行控製係統時域分析
3.5.1 係統的穩定性分析
3.5.2 係統的瞬態響應分析
3.5.3 係統的穩態誤差分析
習題
第4章 根軌跡分析法
4.1 概述
4.2 根軌跡的概念
4.3 根軌跡的繪製
4.3.1 繪製根軌跡的基本規則
4.3.2 根軌跡繪製舉例
4.4 廣義根軌跡的繪製
4.4.1 參變量根軌跡的繪製
4.4.2 正反饋係統根軌跡的繪製
4.5 控製係統的根軌跡分析
4.5.1 性能指標在s平麵上的錶示
4.5.2 開環零、極點對根軌跡的影響
4.5.3 閉環零、極點分布與係統性能的關係
4.6 利用MATLAB繪製根軌跡圖
習題
第5章 頻域分析法
5.1 概述
5.2 頻率特性
5.2.1 頻率特性的基本概念
5.2.2 頻率特性的求取
5.3 頻率特性的圖示方法
5.3.1 極坐標圖
5.3.2 對數坐標圖
5.3.3 對數幅相圖
5.4 頻域穩定性判據
5.4.1 映射定理
5.4.2 奈奎斯特穩定判據
5.5 控製係統的穩定裕量
5.5.1 相角裕量
5.5.2 幅值裕量
5.5.3 穩定裕量的計算
5.5.4 穩定裕量與瞬態性能指標之間的關係
5.6 控製係統的閉環頻率特性
5.6.1 閉環頻率特性麯綫的繪製
5.6.2 閉環頻域性能指標
5.6.3 閉環頻域性能指標與瞬態性能指標之間的關係
5.7 利用用MATLAB進行控製係統頻域分析
5.7.1 對數坐標圖的繪製
5.7.2 極坐標圖的繪製
5.7.3 對數幅相圖的繪製
習題
第6章 綫性控製係統的校正
6.1 概述
6.2 校正裝置及其特性
6.2.1 無源校正裝置
6.2.2 有源校正裝置
6.2.3 PID調節器
6.3 串聯校正
6.3.1 串聯超前校正
6.3.2 串聯滯後校正
6.3.3 串聯滯後-超前校正
6.4 反饋校正
6.4.1 反饋校正的原理及特點
6.4.2 反饋校正及其參數確定
6.5 復閤校正
6.5.1 復閤校正的原理及特點
6.5.2 復閤校正及其參數確定
6.6 應用MATLAB進行係統校正
6.6.1 應用MATLAB程序進行係統校正
6.6.2 Simulink環境下的係統設計和校正
習題
第7章 離散控製係統
7.1 概述
7.2 采樣過程與采樣定理
7.2.1 采樣過程及其數學描述
7.2.2 采樣定理
7.2.3 信號的保持
7.3 Z變換理論
7.3.1 Z變換定義和性質
7.3.2 Z變換方法
7.3.3 Z反變換方法
7.4 離散控製係統的數學描述
7.4.1 綫性常係數差分方程
7.4.2 脈衝傳遞函數
7.5 離散控製係統的穩定性分析及瞬態響應
7.5.1 穩定性分析
7.5.2 瞬態響應
7.6 離散控製係統的穩態誤差
7.7 離散係統的數字控製器設計
7.8 MATuB在離散控製係統中的應用
7.8.1 離散係統數學模型的建立
7.8.2 離散控製係統的數學分析
習題
第8章 非綫性係統分析
8.1 概述
8.2 非綫性係統的特點
8.2.1 典型非綫性特性
8.2.2 非綫性係統的運動特點
8.3 相平麵法
8.3.1 相平麵的基本概念
8.3.2 相平麵圖的繪製
8.3.3 奇點和極限環
8.3.4 相平麵分析舉例
8.4 描述函數法
8.4.1 描述函數的基本概念
8.4.2 典型非綫性特性的描述函數
8.4.3 用描述函數法分析非綫性係統
8.5 MATLAB在非綫性控製係統分析中的應用
8.5.1 利用Simulink繪製非綫性係統相軌跡圖
8.5.2 利用MATAB判斷非綫性係統的穩定性及自激振蕩
習題
附錄 部分習題參考答案
參考文獻
前言/序言
在工業生産和科學技術的發展過程中，自動控製起著極其重要的作用。自動控製作為一種技術手段，不僅提高瞭勞動生産率和産品質量，改善瞭人們的勞動條件和生活環境，而且在人類徵服自然、探索新能源、開發太空等方麵都做齣瞭極其重大的貢獻。自動控製理論的發展初期是以反饋理論為基礎的自動調節原理，隨著科學和技術的進步，現已發展成為一門獨立的學科。根據自動控製理論發展的不同階段，自動控製理論一般可分為“經典控製理論”和“現代控製理論”兩大部分。經典控製理論也稱古典控製理論，主要研究單輸入和單輸齣、綫性、定常係統，以及具有典型非綫性環節係統的分析和設計方法；而現代控製理論主要研究多輸入和多輸齣、綫性或非綫性、定常或時變係統的分析和設計方法。本書介紹的是“經典控製理論”部分。
自動控製原理是自動化學科的重要理論基礎，專門研究自動控製係統中的基本概念、基本原理和基本方法，是一門理論性較強的課程。為瞭適應自動控製技術和控製理論發展以及現代化教學的需要，我們在2007年齣版的《自動控製原理》的基礎上，結閤目前本科院校自動化專業“自動控製原理”教學大綱，且以作者30餘年的教學講義為基礎，在廣泛參考國內外優秀教材，集全體參編者多年教學經驗的基礎上進行修訂，適用於自動化專業及其他電氣信息類專業本科生使用。
本次修訂除瞭保持原書深入淺齣、基本理論清晰、係統性和邏輯性強的特點外，側重於工程係統的設計。增加瞭復閤控製的分析及設計方法、離散係統的數字控製器設計方法，以適於實際工程係統的應用。鑒於近年來MATIAB在理工科教學中的廣泛應用，為自動控製係統的分析和設計帶來瞭極大的方便，本書引入瞭MATLAB軟件包應用技術，結閤自動控製理論的基本概念和分析方法的講解，對每章的內容應用MATLAB及控製係統工具箱進行計算機輔助分析和設計，以利於讀者更好地掌握控製理論與應用技術，提高分析問題和解決問題的能力。
本書設計和豐富瞭原書的例題和習題，繼續提供瞭部分習題參考答案，便於讀者自學。
用戶評價
這本書的封麵設計倒是挺吸引我的，那種簡潔大氣的風格，配閤上清晰的字體，一眼就能看齣它是一本專業性很強的學術著作。拿到手裏沉甸甸的，感覺很有分量，頁碼也很厚實，光是翻閱一下目錄，我就知道這絕對不是一本能輕鬆啃完的教材。它似乎涵蓋瞭自動控製理論的方方麵麵，從最基礎的概念到一些比較高深的模型，都列得條條是道。我猜想，對於想深入瞭解自動控製原理的同學或者研究人員來說，這本書會是一個寶庫。尤其是我對其中提到的“狀態空間法”和“頻率響應法”非常感興趣，不知道這本書是怎麼來講解這些核心概念的，是循序漸進，還是直接拋齣復雜的數學公式？我希望它能有足夠的理論推導，但又不至於讓人望而卻步。而且，從“普通高等教育‘十一五’國傢級規劃教材”這個 title 來看，它應該經過瞭嚴格的學術審核，內容上應該是有保障的，不會是什麼野路子。這本書的目標讀者定位也很明確，就是高等教育領域的學生，特彆是電氣工程自動化專業的學生。這讓我對接下來的閱讀充滿瞭期待，畢竟，一本好的教材，不僅要內容紮實，還要有清晰的邏輯和易於理解的闡述方式，纔能真正幫助學習者構建起堅實的知識體係。我特彆希望它能包含一些經典的控製係統案例分析，這樣理論結閤實際，纔能更好地掌握知識。
評分這本書的封麵設計簡潔而專業，配閤“普通高等教育‘十一五’國傢級規劃教材”的標簽，立刻就給人一種權威感和信賴感。從目錄的宏觀布局來看，它應該是一本覆蓋麵很廣的教材，從基礎理論到前沿應用都有涉及。我個人特彆關注“魯棒控製”這個章節。在實際工程中，係統模型總會存在不確定性，而魯棒控製正是為瞭應對這種不確定性而設計的。我希望這本書能夠詳細介紹魯棒控製的基本概念，比如H∞控製、μ分析等，並且能夠提供清晰的數學推導和實際的工程案例，幫助我理解如何設計齣在模型不確定下依然錶現良好的控製係統。此外，我還對“模型預測控製”（MPC）這部分內容感到興趣。MPC作為一種先進的控製策略，在工業界有著廣泛的應用。我希望這本書能夠深入淺齣地講解MPC的原理，包括滾動優化、約束處理等，並且能夠提供一些關於如何利用MPC解決實際工程問題的實例，例如化工過程控製、過程工業等。
評分拿到這本書的那一刻，我腦海中閃過的第一個念頭就是：“這本教材的編排結構一定下瞭不少功夫。”它的目錄看起來相當詳盡，幾乎把自動控製領域的各個分支都囊括進去瞭，從最基礎的係統建模、傳遞函數，到更進階的穩定性分析、根軌跡法、頻率特性法，甚至還包括瞭數字控製係統和一些現代控製理論的內容。我個人對“根軌跡法”一直有些頭疼，不知道這本書是如何講解的，是像其他教材那樣直接給齣一堆公式和步驟，還是會輔以大量的圖示和直觀的解釋？我非常期待它能用一種更易於理解的方式來呈現這部分內容，最好能有清晰的思路引導，讓我能夠真正理解根軌跡背後的物理意義，而不是死記硬背。另外，我注意到它提到瞭“現代控製理論”，這部分內容通常涉及到狀態空間方程、能控性、可觀性等概念，這對我來說是比較陌生的領域。如果這本書能夠在這個部分提供詳細的講解和案例，那對我來說將是巨大的福音。要知道，理論知識的掌握固然重要，但如何將其應用於實際問題，纔是檢驗學習成果的關鍵。我希望這本書能在這方麵有所側重，提供一些高質量的例題和習題，最好還能有詳細的解答和思路分析，這樣纔能幫助我把書本上的理論知識轉化為解決實際問題的能力。
評分這本書的厚重感和精煉的書名，預示著它將是一本內容翔實、體係完整的自動控製理論教材。從“普通高等教育‘十一五’國傢級規劃教材”這個定位來看，這本書的學術價值和實用性應該都毋庸置疑。我個人對於“非綫性控製”這部分內容一直抱有濃厚的興趣，也深知這部分內容的難度。我希望這本書能夠對非綫性係統的建模、分析方法（例如李雅普諾夫穩定性分析、相平麵法等）以及一些經典的非綫性控製策略（如滑模控製、反饋綫性化等）有深入的講解。如果能輔以足夠的數學推導和直觀的圖示，那就再好不過瞭。此外，書中提到“數字控製”，這對我來說是另一個非常重要的關注點。在當今工業自動化領域，數字控製幾乎無處不在。我期待這本書能詳細介紹數字控製係統的基本原理，包括采樣定理、零階保持器、離散化方法，以及數字PID控製器的設計與實現。如果書中能提供一些關於如何利用MATLAB/Simulink等仿真工具來實現數字控製係統設計和仿真的示例，那就更好瞭，這能極大地提高我的實踐能力。
評分這本書的版式設計和內容排布，一看就是經過精心設計的，細節之處體現瞭專業性。作為一本“普通高等教育‘十一五’國傢級規劃教材”，它的內容體係應該非常完整。我個人對“係統辨識”這一章節特彆感興趣。在實際的工程應用中，我們往往很難得到一個精確的係統數學模型，這時候就需要通過實驗數據來辨識係統的模型參數。我希望這本書能夠詳細介紹各種係統辨識的方法，包括參數辨識和結構辨識，比如最小二乘法、最大似然法、子空間辨識法等。並且，如果能夠提供一些關於如何利用這些方法進行模型選擇和驗證的指導，那將對我的實際工作非常有幫助。此外，我還關注“自適應控製”的內容。自適應控製在係統參數發生變化或者存在未知乾擾時，能夠自動調整控製策略以保持係統的性能。我希望這本書能深入淺齣地講解自適應控製的原理，例如梯度法、基於模型的自適應控製等，並且通過實例說明其在機器人控製、航空航天等領域的應用。
評分初次翻閱這本書，就被其嚴謹的學術氣息和紮實的理論功底所吸引。從“普通高等教育電氣工程自動化係列規劃教材”這個身份來看，這本書無疑是為自動化領域的莘莘學子量身打造的。我尤其關注的是書中關於“最優控製”的章節。我知道最優控製理論能夠幫助我們在滿足一定約束條件下，設計齣性能最優的控製係統，這在很多工程領域都具有重要的應用價值。我希望這本書能夠係統地介紹最優控製的基本概念，比如性能指標函數、變分法、龐特裏亞金最小值原理等，並且能夠提供一些經典的例題，例如LQR（綫性二次調節器）等。我期望這本書在講解這些內容時，不僅給齣數學推導，還能幫助我們理解這些方法的物理意義和工程實踐中的應用。另外，對於“模糊控製”和“神經網絡控製”這些智能控製方法，我也非常好奇。它們在處理復雜、不確定係統時錶現齣色，我希望這本書能夠用清晰的邏輯和易於理解的語言來介紹這些方法，並提供一些實際的案例，讓我能夠感受到這些智能控製技術的魅力和應用前景。
評分我對這本書的期望值很高，因為它不僅僅是一本教材，更是“普通高等教育電氣工程自動化係列規劃教材”中的一員，這本身就意味著它在學術上的權威性和內容的嚴謹性。從書名和前言來看，它應該涵蓋瞭自動控製領域的核心理論和方法，例如PID控製、模糊控製、神經網絡控製等，這些都是現代工業自動化不可或缺的技術。我特彆關注的是它對“PID控製器整定”這部分內容的講解。在我過去的學習經曆中，PID控製器的參數整定一直是比較棘手的問題，通常需要依靠經驗或者一些試湊的方法。我希望這本書能夠提供一些係統化的、科學的整定方法，最好是能夠結閤實際的工程案例，讓我能夠真正理解不同整定方法背後的原理，以及它們各自的優缺點。此外，對於“數字控製係統”這部分，我也充滿瞭好奇。隨著計算機技術的飛速發展，數字控製已經成為主流。我希望這本書能夠深入淺齣地介紹數字控製係統的基本原理、采樣定理、離散化方法等，並且能夠通過實例演示如何設計和分析數字控製器。要知道，掌握瞭這些內容，纔能更好地應對未來在自動化領域的工作和研究。
評分這本書的厚度預示著內容的深度和廣度，而“普通高等教育‘十一五’國傢級規劃教材”的定位，則進一步增強瞭其學術可信度。從我個人的學習需求齣發，我最期待的是書中關於“係統穩定性分析”的講解。穩定性是自動控製理論中最核心的概念之一，直接關係到係統的安全可靠運行。我希望這本書能夠詳細闡述各種穩定性判據，例如勞斯判據、奈奎斯特判據、根軌跡法等，並且能夠用清晰的圖示和直觀的語言來解釋這些判據的物理意義，而不僅僅是羅列公式。我尤其希望能夠看到書中對“李雅普諾夫穩定性理論”的深入講解，這是一種非常強大的分析工具。另外，我對書中“多變量控製係統”的章節也充滿期待。在實際工程中，很多係統都是多輸入多輸齣的，如何設計和分析多變量控製係統是一個挑戰。我希望這本書能夠介紹多變量係統的建模方法，比如傳遞函數矩陣、狀態空間描述等，並且能夠講解一些常用的多變量控製策略，比如解耦控製、模型預測控製等，幫助我掌握處理復雜係統的能力。
評分這本書的封麵設計和書名給我的第一印象就是“專業”和“權威”。“普通高等教育‘十一五’國傢級規劃教材”這個標簽，本身就意味著它經過瞭國傢層麵的嚴格評審，內容質量應該是有保障的。從目錄來看，它涵蓋瞭自動控製領域非常廣泛的知識點，從基礎的係統建模、傳遞函數，到一些更高級的分析方法，比如狀態空間法、頻率響應法等等，都應該是重點講解的內容。我特彆想知道的是，這本書對於“係統辨識”這部分是如何處理的。在實際工程中，我們常常麵臨一個問題，就是如何從實際的輸入輸齣數據來建立一個數學模型，這對於後續的控製係統設計至關重要。我希望這本書能夠提供一些行之有效的係統辨識方法，並且最好能給齣一些經典的辨識算法的講解和應用案例。另外，我對於“魯棒控製”和“自適應控製”這些現代控製理論中的內容也非常感興趣。這些理論在處理模型不確定性或者係統參數變化等問題時顯得尤為重要。我希望這本書能夠用清晰易懂的方式來介紹這些理論，並且能夠提供一些實際的應用場景，讓我能夠理解這些高級理論的價值所在。
評分拿到這本書，首先映入眼簾的是它厚實的篇幅和精煉的書名，這預示著它是一本內容詳實、體係嚴謹的學術著作。作為“普通高等教育‘十一五’國傢級規劃教材”，它無疑承載著培養高素質自動化人纔的重任。我對書中關於“模糊邏輯控製”的闡述尤為期待。模糊控製以其處理模糊信息和不確定性的能力，在許多復雜係統中得到瞭廣泛應用。我希望這本書能夠清晰地闡述模糊邏輯控製的基本原理，包括模糊化、模糊推理和解模糊等步驟，並且能夠提供一些具體的實例，比如模糊PID控製器、模糊決策係統等。我希望它能幫助我理解模糊控製的直觀性和靈活性。另外，對於“神經網絡控製”這部分內容，我也充滿好奇。神經網絡強大的學習能力和泛化能力，使其在解決復雜控製問題上具有獨特的優勢。我希望這本書能夠介紹常用的神經網絡模型，比如BP神經網絡，以及它們在控製係統中的應用，比如模型預測、故障診斷等。我渴望通過這本書，能夠構建起對模糊和神經網絡控製的係統認知。
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評分良心齣品 最新版本 自動控製原理第二版
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