自動控製理論（第4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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夏德鈐，翁貽方 著

圖書標籤:

• 自動控製
• 控製理論
• 電氣工程
• 自動化
• 係統工程
• 控製係統
• 高等教育
• 教材
• 規劃教材
• 第四版

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111396970

版次：4

商品編碼：12226462

品牌：機工齣版

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：2017-06-01

用紙：膠版紙

頁數：436

字數：686000

正文語種：中文

內容簡介

　　《自動控製理論（第4版）/普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材》主要介紹分析和設計反饋控製係統的經典理論和應用的方法，全書共九章，內容有自動控製係統的基本概念、綫性係統的數學模型、控製係統的時域分析、根軌跡法、控製係統的頻域分析、自動控製係統的校正、非綫性係統分析、采樣控製係統和平穩隨機信號作用下綫性係統的分析等。
　　《自動控製理論（第4版）/普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材》為高等學校自動化專業的教材，也可作為電氣工程及其自動化、檢測技術與自動化裝置等自動控製類專業教學用書，還可供從事自動控製係統工程的技術人員參考。

作者簡介

　　夏德鈐，1928年生，教授，長期從事自動控製理論與係統的教學和科研工作。主持研製瞭我國首颱全自動仿形銑床進給伺服係統，獲得省、部級科技成果二等奬。曾任中國自動化學會理事、自動化學報編委、電氣自動化專業委員會副主任；全國高等學校工業電氣自動化專業教學指導委員會副主任，參加瞭首部中國大百科全書的編著，並任自動控製與係統工程捲編委和自動控製係統分支主編。主要著述有《反饋控製理論》（獲全國高等學校教材奬）、《自動控製理論》及有關論文十餘篇。

內頁插圖

目錄

第4版前言
第1版前言

第一章 引論
第一節 開環控製和閉環控製
第二節 自動控製係統的類型
第三節 自動控製理論概要
第四節 自動控製係統中的術語和定義
習題

第二章 綫性係統的數學模型
第一節 綫性係統的輸入-輸齣時間函數描述
第二節 綫性係統的輸入-輸齣傳遞函數描述
第三節 非綫性數學模型的綫性化
第四節 典型環節的數學模型
第五節 建立數學模型的實驗方法簡介
第六節 框圖及其化簡方法
第七節 信號流程圖
小結
習題

第三章 綫性係統的時域分析
第一節 典型輸入信號
第二節 綫性定常係統的時域響應
第三節 控製係統時域響應的性能指標
第四節 一階係統的暫態響應
第五節 二階係統的暫態響應
第六節 高階係統的暫態響應
第七節 根據時域響應建立數學模型
第八節 綫性係統的穩定性
第九節 勞斯-赫爾維茨穩定判據
第十節 小參量對閉環控製係統性能的影響
第十一節 控製係統的穩態誤差
第十二節 給定穩態誤差和擾動穩態誤差
第十三節 基於MATAB的綫性係統時域分析
小結
習題

第四章 綫性係統的根軌跡分析
第一節 根軌跡的基本概念
第二節 繪製根軌跡的基本條件和基本規則
第三節 廣義根軌跡
第四節 滯後係統的根軌跡
第五節 利用根軌跡分析係統的性能
第六節 基於MATAB的係統根軌跡分析
小結
習題

第五章 綫性係統的頻域分析
第一節 頻率特性
第二節 典型環節的頻率特性
第三節 係統開環頻率特性的繪製
第四節 奈奎斯特穩定判據和係統的相對穩定性
第五節 係統的頻率特性及頻域性能指標
第六節 頻率特性的實驗確定方法
第七節 基於MATAB的係統頻域分析
小結
習題

第六章 綫性係統的校正
第一節 綫性係統校正的概念
第二節 綫性係統的基本控製規律
第三節 常用校正裝置及其特性
第四節 校正裝置設計的方法和依據
第五節 串聯校正的設計
第六節 反饋校正的設計
第七節 反饋和前饋復閤控製
第八節 MATAB在綫性係統校正中的應用
小結
習題

第七章 非綫性係統的分析
第一節 非綫性係統的基本概念
第二節 二階綫性和非綫性係統的相平麵分析
第三節 非綫性係統的相平麵分析
第四節 非綫性特性的一種綫性近似錶示——描述函數
第五節 典型非綫性特性的描述函數
第六節 分析非綫性係統的諧波平衡法
第七節 非綫性環節的串、並聯及係統的變換
第八節 用對數幅相頻率特性分析非綫性係統
第九節 利用非綫性特性改善綫性係統的性能
第十節 基於MATAB的非綫性係統分析
小結
習題

第八章 采樣控製係統
第一節 采樣過程及采樣定理
第二節 保持器
第三節 差分方程
第四節 z變換
第五節 脈衝傳遞函數
第六節 綫性采樣係統的穩定性分析
第七節 采樣係統的穩態誤差分析
第八節 采樣係統的暫態響應與脈衝傳遞函數極點、零點分布的關係
第九節 采樣控製係統的校正
第十節 基於MATAB的采樣控製係統分析
小結
習題

第九章 平穩隨機信號作用下綫性係統的分析
第一節 隨機信號及其作用下綫性係統的性能指標
第二節 平穩隨機過程的相關函數
第三節 平穩隨機過程的譜密度
第四節 平穩隨機信號作用下綫性係統的均方誤差
第五節 綫性係統的等效噪聲帶寬
第六節 用MATAB進行平穩隨機信號作用下綫性係統的仿真
小結
習題

附錄
附錄A 赫爾維茨穩定判據的證明
附錄B 時間函數的頻譜特性
附錄C 采樣函數的拉普拉斯變換
附錄D MATAB控製係統工具箱功能簡介

英中文控製理論詞匯對照錶
參考文獻

前言/序言

　　《自動控製理論》教材第1版撰寫於1989年，並於2003年修訂、編寫瞭第2版，2007年齣版瞭第3版（普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材）。本教材自齣版以來受到許多高等院校的重視並被采用。現在作者根據我國社會、經濟、科學技術發展對自動化類專業人纔培養的新要求，及長期教學實踐的總結，同時考慮教育、教學理念、手段的進步和用戶的意見、建議，對第3版作瞭修訂，形成瞭第4版。
　　第4版仍然遵循本教材第1版前言中所明確的編寫指導思想及原則，保持瞭原書的體係和特點，力求突齣理論與工程實踐的結閤。與第3版相比，主要修訂之處有：
　　1.重新撰寫瞭第三章至第八章中關於MATLAB應用一節的內容。在這些小節中，不隻限於介紹MATLAB控製係統工具箱的使用方法，而是有目的地運用這一有力工具，將相關章節的重要概念、理論方法，以可視化的形式展示齣來。例如，分析多環控製係統（例6-5-4）校正的模型簡化問題、抑製擾動的能力；又如分析電動機調速係統（例6-6-1）反饋校正過程中的模型簡化條件等。
　　第二章不專門設MATLAB模型建立、變換、簡化的內容，主要是考慮到在學習自動控製理論的開始階段需多進行自主演算訓練。但是，MATLAB的這部分功能在有關章節中仍有應用。
　　2.鑒於目前MATLAB已相當普及，參考書眾多，本教材對第3版中專門介紹MATLAB的原附錄D做瞭精簡，僅圍繞本教材經常使用的部分MATLAB控製係統工具箱功能，給齣便捷的查詢錶。更多細節則可在運行MATLAB後通過help命令獲得。
　　3.對全書的排版進行瞭一些調整，並為有些內容加瞭小標題，使重點更為醒目，層次更清楚。
　　4.對各章的習題做瞭一定的修改和補充，使之更加全麵。還增加瞭一些有利於深入思考和綜閤訓練的習題，力求與對應章節的教學內容配閤更為緊密。
　　最後，衷心希望讀者對本教材提齣進一步的指正和意見，以便不斷修正和完善。

《機械設計基礎》（第4版） 內容簡介 本書是麵嚮機械類專業本科生和研究生精心編寫的一本教材，旨在係統、全麵地介紹機械設計的基本原理、方法和技術。自齣版以來，本書因其嚴謹的理論體係、豐富的工程實例和清晰的邏輯結構，深受廣大師生好評，並多次修訂，不斷更新內容，以適應機械工程領域日新月異的發展。本版在繼承前幾版優良傳統的基礎上，進一步充實瞭內容，更新瞭技術信息，並更加注重工程實踐的應用。 第一章 緒論 本章首先闡述瞭機械在國民經濟中的地位和作用，以及機械設計的任務和基本內容。隨後，係統介紹瞭機械設計的方法論，包括經驗設計法、優化設計法和計算機輔助設計（CAD）等。特彆地，強調瞭創新設計在現代機械工程中的重要性，並引導讀者理解機械設計是一個集科學、技術、藝術於一體的創造性過程。本章還對機械設計的發展趨勢進行瞭展望，如智能化、綠色化、微型化等，為讀者建立起宏觀的學科認知。 第二章 機械零件的常用材料 機械零件的性能和可靠性很大程度上取決於所選用的材料。本章詳細介紹瞭工程材料的分類，重點講解瞭黑色金屬（鋼和鑄鐵）的成分、組織、性能及其在機械設計中的應用。同時，也涵蓋瞭有色金屬及其閤金（如鋁閤金、銅閤金等）的特性和適用範圍。此外，本章還介紹瞭非金屬材料（如塑料、橡膠、陶瓷等）在特定機械設計中的應用，以及復閤材料的優勢。在材料的選擇上，本章強調瞭經濟性、工藝性和環保性等因素的綜閤考慮，為讀者提供選擇材料的科學依據。 第三章 強度理論和材料的強度計算 強度是機械零件最基本的要求之一。本章係統闡述瞭材料的力學性能，包括彈性、塑性、強度、剛度、疲勞和韌性等。在此基礎上，詳細介紹瞭幾種主要的強度理論，如最大拉應力理論、最大剪應力理論、體積應變能密度理論（Von Mises屈服準則）和最大伸長屈服準則（Tresca屈服準則），並分析瞭它們各自的適用範圍。本章的重點在於材料在各種應力狀態下的強度計算方法，包括拉伸、壓縮、剪切、彎麯和扭轉等基本應力狀態下的應力分析與許用應力確定。同時，也講解瞭組閤變形下的強度計算，為零件的設計提供定量的依據。 第四章 機械零件的疲勞強度計算 機械零件在承受周期性或衝擊性載荷時，往往會發生疲勞破壞，即使應力低於材料的屈服極限。本章深入探討瞭疲勞破壞的機理，分析瞭影響零件疲勞壽命的各種因素，如應力集中、錶麵粗糙度、錶麵處理、工作載荷特性等。在此基礎上，本章詳細介紹瞭疲勞強度計算的基本方法，包括應力法和壽命法，並講解瞭不同類型載荷（如變幅載荷、恒幅載荷）下的疲勞強度計算。本章還強調瞭提高零件疲勞強度的設計措施，如優化零件形狀、改進錶麵處理工藝等。 第五章 軸 軸是機械傳動中傳遞扭矩和承受彎矩的關鍵零件。本章首先介紹瞭軸的分類、功用和基本結構。隨後，重點講解瞭軸的強度計算，包括扭轉強度計算、彎麯強度計算和組閤強度計算。在設計過程中，還必須考慮軸的剛度校核，以保證傳動精度。本章詳細闡述瞭軸的剛度計算方法，並講解瞭如何根據強度和剛度要求進行軸的尺寸設計。此外，本章還介紹瞭軸的材料選擇、熱處理、加工工藝以及軸的常見失效形式和防止措施。 第六章 軸承 軸承是用於支撐鏇轉軸或往復運動件，並減小其間摩擦的機械零件。本章介紹瞭軸承的分類，重點講解瞭滾動軸承的結構、工作原理、載荷能力和壽命計算。詳細分析瞭滾動軸承的主要類型，如球軸承、滾子軸承，以及深溝球軸承、調心球軸承、圓柱滾子軸承、調心滾子軸承等，並討論瞭它們在不同工況下的適用性。本章還講解瞭滑動軸承的基本原理、結構和潤滑方式，以及軸承的安裝、維護和失效分析。 第七章 聯軸器和離閤器 聯軸器用於連接主動軸和從動軸，實現動力傳遞，通常是永久性連接。離閤器則用於連接或斷開動力傳遞，實現起步、變速和製動。本章首先介紹瞭聯軸器的分類、功用和選擇原則，重點講解瞭剛性聯軸器、彈性聯軸器和萬嚮聯軸器的結構特點和設計計算。隨後，詳細介紹瞭離閤器的分類、功用和基本工作原理，重點講解瞭摩擦式離閤器（如盤式離閤器）和液力偶閤器的設計與應用。本章還討論瞭聯軸器和離閤器的失效原因及失效防止措施。 第八章 齒輪和齒輪傳動 齒輪傳動是機械中最廣泛應用的一種傳動方式。本章首先介紹瞭齒輪的種類、功用和基本術語，包括齒形、模數、壓力角等。隨後，詳細講解瞭齒輪傳動的基本原理，包括傳動比、中心距等。本章的重點在於齒輪的強度計算，包括齒根彎麯疲勞強度計算和齒麵接觸疲勞強度計算，並介紹瞭齒輪的失效形式（如齒麵磨損、齒根摺斷）和提高齒輪承載能力的設計方法。此外，本章還介紹瞭齒輪材料、熱處理和製造工藝，以及其他類型的齒輪傳動，如蝸輪蝸杆傳動、行星齒輪傳動等。 第九章 蝸輪蝸杆傳動 蝸輪蝸杆傳動是一種能夠實現大傳動比、廣泛應用於起重、包裝等機械設備中的傳動形式。本章詳細介紹瞭蝸輪蝸杆的結構、功用和基本參數。重點講解瞭蝸輪蝸杆傳動的基本原理，包括傳動比、效率等。在此基礎上，深入分析瞭蝸輪蝸杆傳動的強度計算，包括齒麵接觸強度計算和齒根彎麯強度計算，並討論瞭蝸輪蝸杆傳動的失效形式（如膠閤、磨損）和提高效率及承載能力的設計對策。本章還介紹瞭蝸輪蝸杆材料的選擇、潤滑和維護。 第十章 滾動軸承的選用和安裝 本章在前一章的基礎上，進一步聚焦於滾動軸承在實際工程中的應用。詳細介紹瞭滾動軸承的選用原則，包括根據載荷、轉速、精度要求、工作環境和經濟性等因素進行選擇。本章給齣瞭滾動軸承的型號、尺寸係列和基本代號的查詢方法，並重點講解瞭軸承的壽命計算，包括基本額定壽命和當量動載荷的計算。此外，本章還詳細闡述瞭滾動軸承的安裝方法，包括壓入法、加熱法和冷縮法，以及軸承的潤滑、維護和常見故障的診斷與排除。 第十一章 螺紋聯接 螺紋聯接是機械中最常見、最基本的連接方式之一。本章首先介紹瞭螺紋的基本知識，包括螺紋種類、規格、精度和標記方法。隨後，重點講解瞭螺紋聯接的強度計算，包括螺栓的拉伸強度計算、剪切強度計算以及螺紋的剪切強度計算。本章還詳細分析瞭螺紋聯接的失效形式，如螺栓拉斷、螺紋滑扣等，並介紹瞭防止螺紋鬆動的各種措施，如使用開口銷、彈簧墊圈等。此外，本章還討論瞭螺紋聯接的設計要點和常見螺紋聯接件的選用。 第十二章 鍵和花鍵聯接 鍵和花鍵是用來連接軸與輪轂的非螺鏇類緊密配閤聯接件。本章首先介紹瞭鍵的種類、功用和結構特點，重點講解瞭普通平鍵、半圓鍵、斜鍵和花鍵等。隨後，詳細闡述瞭鍵聯接的強度計算，包括鍵的剪切強度計算和擠壓強度計算，以及花鍵聯接的強度計算。本章還討論瞭鍵和花鍵聯接的失效形式和設計注意事項，以及在實際工程中的應用實例。 第十三章 彈簧 彈簧是能夠儲存和釋放能量的彈性元件，在機械中應用廣泛。本章介紹瞭彈簧的種類、功用和基本結構，重點講解瞭螺鏇壓縮彈簧、螺鏇拉伸彈簧、扭轉彈簧和闆彈簧等。隨後，詳細闡述瞭彈簧的強度計算，包括彈簧絲的應力計算和彈簧的剛度計算。本章還討論瞭彈簧的設計要點，如彈簧的疲勞壽命、材料選擇和製造工藝等，並介紹瞭彈簧的失效形式和防止措施。 第十四章 潤滑與密封 潤滑和密封是保證機械設備正常運轉、延長使用壽命的關鍵技術。本章首先介紹瞭潤滑的基本原理，包括潤滑的作用、潤滑劑的種類和性能。詳細講解瞭潤滑方式，如油浴潤滑、飛濺潤滑、壓入潤滑等，以及潤滑係統的設計。隨後，本章介紹瞭密封的基本原理，包括密封的作用、泄漏的類型和影響因素。重點講解瞭各種密封元件的結構、工作原理和選用原則，如油封、O形圈、填料密封等，並討論瞭密封件的失效形式和維護要點。 第十五章 機械的可靠性設計 可靠性是機械産品質量的重要指標，直接關係到設備的安全運行和經濟效益。本章介紹瞭可靠性設計的概念和基本原理，包括失效模式與影響分析（FMEA）、故障樹分析（FTA）等。詳細闡述瞭可靠性指標，如失效率、平均無故障時間（MTTF）、平均故障間隔時間（MTBF）等。本章還介紹瞭提高機械可靠性的設計方法，如冗餘設計、容錯設計、加強件設計等，並講解瞭可靠性數據的收集、分析和應用。 第十六章 機械設計中的計算機輔助技術 隨著計算機技術的發展，CAD/CAE/CAM等技術已廣泛應用於機械設計領域。本章介紹瞭機械設計中的計算機輔助技術，包括計算機輔助設計（CAD）在零件建模、裝配設計、工程圖繪製等方麵的應用；計算機輔助工程（CAE）在應力分析、結構優化、運動仿真等方麵的應用；以及計算機輔助製造（CAM）在數控編程、工藝規劃等方麵的應用。本章旨在引導讀者瞭解和掌握這些先進的設計工具，提高設計效率和設計質量。 總結 本書通過以上各章節的係統講解，力求使讀者掌握機械設計的基本理論、分析方法和設計手段，具備解決實際工程問題的能力。本書內容豐富，結構清晰，語言精練，配有大量圖錶和算例，適閤作為高等院校機械類專業的教材，也可供從事機械設計、製造和研究的工程技術人員參考。通過學習本書，讀者將能夠更好地理解機械的工作原理，掌握機械零件和機構的設計方法，並能夠進行科學閤理的機械係統設計。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計相當樸實，沒有花哨的插圖，就是一本厚厚的、沉甸甸的書。拿到手裏的時候，我感覺它分量十足，這通常意味著內容紮實。打開第一頁，迎麵而來的是密密麻麻的公式和符號，確實是“理論”二字的名副其實。我並非科班齣身，對自動控製理論接觸不多，但齣於工作需要，我決定攻剋一下這本書。最開始，我有點被書中的數學模型和分析方法嚇到，像拉普拉斯變換、傳遞函數、狀態空間等概念，對我來說就像是陌生的語言。但隨著我耐心地跟著書中的例子一步步推導，尤其是那些圖文並茂的章節，我開始慢慢體會到其中的邏輯和美妙。它不是那種可以隨意翻閱的小說，需要靜下心來，一點一點地消化。有時候，我會對著一個公式琢磨半天，或者反復看一個圖示，試圖理解其背後的物理意義。書中對不同類型控製係統的介紹，比如PID控製、模糊控製等，都非常係統，從基本原理到設計方法，再到實際應用，都給齣瞭詳細的講解。雖然有些地方的推導過程稍微有些跳躍，但總體而言，它提供瞭一個非常完整的知識體係。

評分☆☆☆☆☆

從一個初學者的角度來看，這本書確實是一部“硬核”的教材。它不會迎閤讀者，而是直接呈現自動控製理論的核心內容。我最欣賞的是書中對不同控製係統性能指標的清晰定義和分析方法，比如超調量、調節時間、幅值裕度和相位裕度等。這些指標是評價一個控製係統好壞的關鍵，書中對它們的講解非常透徹。我也注意到瞭書中對一些基本概念的反復強調，比如係統模型、反饋原理等，這錶明瞭作者希望讀者能夠真正理解這些基礎的重要性。雖然我還沒有機會將書中的理論應用到實際的工程項目中，但我可以通過仿真軟件來驗證一些控製算法的效果。這本書為我提供瞭一個理論框架，讓我知道在實際操作中，需要關注哪些問題，以及如何去解決它們。它更像是一份“說明書”，詳細地解釋瞭自動控製這颱“機器”是如何工作的，以及如何對其進行調試和優化。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的第一印象是“嚴謹”。它的排版很工整，理論推導一絲不苟，很少有含糊其辭的地方。作為一本“國傢級規劃教材”，它的確展現齣瞭應有的學術水準。我特彆喜歡書中關於係統穩定性和魯棒性的章節，這些內容對於理解控製係統的可靠性和適應性至關重要。作者並沒有止步於理論的介紹，而是結閤瞭一些工程上的實例，比如電機伺服係統、飛行器姿態控製等，這讓我能夠將抽象的理論與實際應用聯係起來。我記得有一個章節詳細講解瞭根軌跡法，通過繪製根軌跡圖，可以直觀地看到係統參數變化對穩定性的影響，這個方法非常實用。書中還介紹瞭頻率響應分析，比如奈奎斯特圖和伯德圖，這些圖示工具在係統分析和設計中有著不可替代的作用。雖然我不能完全深入理解所有推導的細節，但書中提供的清晰的邏輯脈絡和豐富的圖錶，極大地幫助我構建瞭自動控製理論的整體框架。它更像是一部百科全書，雖然我不可能一次性讀懂所有內容，但它為我提供瞭一個學習和研究的堅實基礎。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，這本書的閱讀過程充滿瞭挑戰，但同時也帶來瞭巨大的成就感。每當我成功理解一個復雜的概念，或者推導齣一個關鍵的公式時，都會感到一種滿足。書中大量的例題和習題，雖然有些難度，但卻是鞏固知識、加深理解的絕佳途徑。我發現，很多時候，解決習題比僅僅閱讀文字更能幫助我掌握書中的精髓。書中的一些章節，例如關於非綫性係統的分析，涉及到瞭更深層次的數學工具，這對我來說是一個不小的挑戰。然而，作者在講解這些復雜內容時，努力做到循序漸進，盡量降低理解的門檻。雖然我可能無法在短時間內完全吸收所有內容，但我相信，隨著我經驗的積纍和知識的深入，這本書將成為我反復查閱和學習的寶貴資源。它提供的係統性知識，讓我能夠站在更高的角度去審視自動控製這個領域，並為我未來的學習和工作打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

我嘗試用一種更“實踐”的視角來看待這本書，盡管它以理論為主。書中關於模型辨識和參數估計的部分，讓我對如何從實際數據中提取係統模型有瞭初步的認識。這對於理解工業自動化中許多實際問題非常有幫助，比如一個工廠的生産綫，我們需要知道它的動態特性纔能進行有效的控製。另外，書中關於控製器設計的部分，特彆是對於一些經典控製器（如PI、PID）的詳細闡述，讓我明白為什麼這些控製器在工業界被廣泛應用，以及它們各自的優缺點。雖然書中沒有直接給齣具體的編程代碼，但它所提供的理論基礎，足以讓我去探索和實現相應的控製算法。我尤其對書中提及的“模型預測控製”（MPC）和“自適應控製”等先進控製策略感到好奇，它們展現瞭自動控製理論在應對復雜係統和不確定性方麵的強大能力。雖然我暫時無法完全掌握這些高級技術，但這本書無疑為我打開瞭一扇通往更廣闊領域的大門。