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

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姜增如 著

图书标签:

• 自动控制
• 控制理论
• 实验教学
• 姜增如
• 9787564032043
• 高等教育
• 理工科
• 教材
• 自动化
• 控制工程

店铺： 智博天恒图书专营店

出版社： 北京理工大学出版社

ISBN：9787564032043

商品编码：29345761902

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

《现代控制理论精要与实践》 第一章：系统建模与基础理论 本章将深入探讨自动控制系统的核心——系统建模。我们将从不同领域的典型系统出发，例如机械振动系统、RLC电路、流体液位系统、热力系统等，详细解析如何运用物理定律和数学方法构建这些系统的数学模型。这包括建立微分方程、传递函数以及状态空间方程等。我们将重点关注模型的准确性和适用性，并讨论不同建模方法的优缺点。 在理论基础方面，我们将系统性地回顾和讲解自动控制理论的关键概念。这包括： 反馈控制原理： 阐述反馈控制的定义、作用以及与开环控制的对比，深入理解反馈在提高系统性能、抑制扰动和保证稳定性方面的重要意义。 系统响应特性： 分析系统的时域响应，如单位阶跃响应、单位脉冲响应等，并讲解超调量、调节时间、上升时间等关键性能指标的含义和计算方法。通过这些指标，我们可以量化和评估控制系统的动态性能。 系统稳定性分析： 学习多种稳定性判据，包括Routh-Hurwitz判据、Nyquist判据、根轨迹法等，理解系统稳定性的充要条件，并掌握如何通过分析系统参数来判断和改善系统的稳定性。 频域分析： 介绍频率响应的概念，包括幅频特性和相频特性。学习Bode图、Nyquist图等工具，分析系统的频率特性，并理解幅值裕度和相位裕度在稳定性分析中的作用。 状态空间方法： 引入状态空间描述，讲解状态变量、状态方程和输出方程。探讨状态空间方法的优势，尤其是在处理多输入多输出（MIMO）系统和非线性系统时的灵活性。 本章强调理论与实践相结合，通过大量的实例分析，帮助读者理解抽象的数学概念在实际工程问题中的应用。读者将学会如何根据实际系统选择合适的建模方法，并为后续的控制器设计奠定坚实的基础。 第二章：经典控制器的设计与分析 本章聚焦于自动控制系统中最为普遍和基础的控制器类型——经典控制器。我们将系统地介绍比例（P）、积分（I）、微分（D）控制的原理、作用以及各自的优缺点。 比例（P）控制： 阐述P控制如何根据输出误差的比例来产生控制信号，分析其对系统响应的影响，包括加速响应但可能引入稳态误差。 积分（I）控制： 讲解I控制如何根据误差的累积来产生控制信号，重点分析其消除稳态误差的能力，并讨论可能带来的超调量增加和响应速度变慢的问题。 微分（D）控制： 介绍D控制如何根据误差的变化率来产生控制信号，强调其预测作用，能够提前抑制超调量，提高系统响应速度，但需要注意其对噪声的敏感性。 PID控制器： 深入分析PID控制器，即比例-积分-微分控制器的组合。我们将详细讲解如何根据系统特性和性能要求，通过调整P、I、D三个参数来获得最优的控制效果。这部分内容将包含多种PID参数整定方法，例如Ziegler-Nichols法、试凑法以及基于模型的整定方法。我们将分析不同整定方法的工作原理、适用范围和优缺点。 控制器性能分析： 对于设计的控制器，我们将采用时域和频域的分析方法来评估其性能。这包括分析闭环系统的阶跃响应、频率响应，并计算相应的性能指标，如超调量、调节时间、带宽等。 控制器局限性与改进： 讨论经典控制器在处理复杂系统、非线性系统以及具有时滞的系统时可能遇到的局限性。在此基础上，为后续章节更高级的控制策略做铺垫。 本章通过丰富的实例，让读者掌握PID控制器的设计流程和参数整定技巧，能够独立完成对各种典型系统的经典控制器设计，并对控制器性能进行有效的评估。 第三章：现代控制理论——状态空间方法 本章将深入探讨现代控制理论的核心——状态空间方法。与经典控制理论主要基于传递函数不同，状态空间方法以系统的内部状态变量来描述系统动态，这为处理更复杂的系统提供了强大的工具。 状态空间描述： 详细介绍状态向量、状态方程和输出方程的数学形式。我们将探讨如何从系统的物理结构或传递函数形式推导出其状态空间表示。 可控性与可观性： 这是现代控制理论中至关重要的概念。我们将清晰地定义可控性和可观性的含义，讲解如何利用可控性矩阵和可观性矩阵来判断一个线性定常系统的可控性和可观性。深刻理解这两个概念对于设计状态反馈控制器和状态观测器至关重要。 状态反馈控制： 重点讲解如何设计状态反馈控制器，即通过将系统的状态变量乘以增益矩阵来产生控制输入。我们将深入研究极点配置（Pole Placement）技术，即如何通过选择合适的状态反馈增益，将闭环系统的所有极点配置到期望的位置，从而达到预期的动态性能。 状态观测器： 针对许多实际系统无法直接测量所有状态变量的情况，我们将介绍状态观测器的设计。详细讲解Luenberger观测器的原理和设计方法，包括如何利用观测器来估计系统的不可测状态。我们将讨论全维观测器和降维观测器，以及如何通过调整观测器增益来影响估计的动态响应。 闭环系统的稳定性分析： 在状态反馈和状态观测器设计完成后，我们将分析闭环系统的整体稳定性，包括控制器和观测器共同作用下的稳定性。 模型预测控制（MPC）基础： 引入模型预测控制（MPC）的概念，这是现代控制理论在实践中应用的一个重要方向。简要介绍MPC的核心思想：利用系统模型预测未来一段时间内的系统行为，并通过优化一个成本函数来确定最优的控制序列。这为读者打开了理解更高级先进控制策略的大门。 本章通过严谨的数学推导和直观的图示，帮助读者深刻理解状态空间方法的理论框架，并掌握设计状态反馈控制器和状态观测器的基本方法，为处理更复杂的工程控制问题打下坚实的基础。 第四章：先进控制策略与应用 本章将超越经典和现代控制理论的基础，深入探讨一些更先进、更具挑战性的控制策略，并展示它们在实际工程中的广泛应用。 最优控制理论： 介绍最优控制的基本概念，包括性能指标函数、最优控制律等。我们将重点讲解LQR（Linear Quadratic Regulator）最优控制器的设计方法。LQR能够在线性系统和二次型性能指标下，找到最优的线性状态反馈增益，实现系统性能的最优化。 鲁棒控制： 探讨在系统模型不确定或存在外部扰动的情况下，如何设计能够保证系统稳定性和性能的控制器。我们将介绍鲁棒控制的基本思想，例如H∞控制的初步概念，以及如何处理系统的不确定性。 自适应控制： 介绍自适应控制器的概念，即控制器参数能够根据系统性能的变化或环境的变化而实时调整。我们将讨论一些常见的自适应控制方法，例如模型参考自适应控制（MRAC）和自调谐调节器（STR）的基本原理。 模糊控制： 讲解基于模糊逻辑的控制方法。我们将深入分析模糊化、模糊推理和解模糊化等核心步骤，以及如何设计模糊规则库。模糊控制特别适用于难以建立精确数学模型的非线性系统。 神经网络控制： 介绍利用神经网络的强大学习和逼近能力来设计控制器。我们将探讨如何将神经网络应用于系统辨识、非线性函数逼近以及直接的控制律生成。 模型预测控制（MPC）深入： 在第一章的初步介绍基础上，本章将更深入地探讨MPC的原理和实现。我们将讲解滚动优化、约束处理等关键技术，并介绍MPC在工业过程控制、机器人控制等领域的成功应用案例。 数字控制基础： 讨论将连续时间控制系统转换为离散时间系统的方法，包括采样定理、零阶保持器等。讲解数字控制器设计的基本原理，以及在数字实现过程中需要考虑的量化、饱和等问题。 本章将通过具体的工程案例，展示这些先进控制策略如何解决实际工程中遇到的复杂控制难题，例如航空航天、过程控制、电力系统、机器人等领域的应用。通过学习本章内容，读者将能够理解并初步掌握如何选择和应用适合特定问题的先进控制方法，从而提升解决复杂工程控制问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

作为一名即将步入自动化领域的学生，我对《自动控制理论实验》这本书充满了期待，希望它能成为我理论知识与实际技能之间的桥梁。我特别关注书中关于系统建模和参数辨识的章节，因为我明白，一个准确的系统模型是设计有效控制器的前提。我希望书中能够提供一些实用的建模方法，比如基于物理原理的建模，或者基于实验数据的辨识方法。我期待能够看到如何利用实验数据来估计模型的参数，并且通过模型校验来验证模型的准确性。此外，对于控制器设计的部分，我希望能看到书中介绍几种主流的控制器设计方法，比如PID控制、超前滞后校正、以及更现代的H无穷控制等，并且通过实验来验证这些控制器的性能。我希望这本书能够让我理解不同控制器在处理不同类型系统时的优缺点，并且能够根据实际需求选择和设计合适的控制器。我渴望能够通过这本书，将课堂上学到的理论知识转化为解决实际工程问题的能力，为未来的职业生涯打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本《自动控制理论实验》听起来像是为那些渴望在理论学习之外，找到实践落脚点的人量身打造的。我一直在思考，在掌握了基本的拉普拉斯变换、传递函数、根轨迹等核心概念后，如何才能真正地“玩转”这些理论。我特别希望书中能够提供一套循序渐进的实验项目，从最基础的二阶系统响应分析，到更复杂的模态分析和稳定性判据的验证。我期待能够看到如何通过实验来观察和测量系统参数的变化对系统性能的影响，比如阻尼比和固有频率对瞬态响应曲线的改变。此外，关于模型辨识的部分，我希望书中能提供实用的方法和步骤，让我们能够从实际测量的输入输出数据中，构建出系统的数学模型，这对于分析和设计控制器至关重要。我设想的理想实验环境是能够结合硬件平台，比如微控制器或者PLC，来完成一些实际的控制任务，这样才能更深刻地理解理论在现实世界中的应用。希望这本书能让我真正地“动手”起来，将枯燥的公式转化为鲜活的实验现象。

评分☆☆☆☆☆

一本令人振奋的学习材料，让人迫不及待地想深入探索自动控制的奥秘！尽管我还没有亲自翻阅这本书，但光是想象它的内容就已经足够让我兴奋不已。我特别期待书中能够详细讲解PID控制器的工作原理，以及如何通过调整比例、积分和微分参数来优化系统的响应速度和稳定性。此外，对于模糊控制和神经网络控制这类更高级的主题，我希望书中能提供清晰易懂的理论基础和丰富的实例，让我能够理解它们在解决复杂非线性系统问题时的独特优势。如果书中还能包含一些经典的控制系统案例分析，比如机器人手臂的运动控制、飞行器的姿态稳定等，那将是锦上添花，能让我更直观地感受到自动控制理论的实际应用价值。我很看重理论与实践的结合，所以如果书中能提供一些实验设计的指导，甚至是一些在线仿真工具的推荐，那将是极大的帮助。我希望这本书能够成为我学习自动控制理论的一块坚实基石，为我未来的学术研究和工程实践打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我是一个对实验操作细节有着极高要求的人，因此，《自动控制理论实验》这本书对我来说，最吸引我的地方在于它能否提供清晰、可靠的实验指导。我曾经在学习过程中遇到过一些实验，操作步骤模糊不清，导致实验结果难以复现，甚至产生误导。我希望这本书能够提供详细的实验设备清单、电路图（如果涉及硬件实验）、以及精确的操作步骤说明。对于数据采集和处理的部分，我希望能看到书中介绍一些标准化的方法，比如如何进行噪声的过滤、如何进行数据的拟合，以及如何计算误差。我特别期待能够看到一些关于如何分析实验结果的指导，比如如何根据实验数据来判断系统的类型，如何评估控制器的性能，以及如何对实验结果进行误差分析和讨论。如果书中还能提供一些典型的实验报告模板，那就更完美了，能帮助我规范自己的学习过程。我希望通过这本书，我能真正地掌握实验技能，成为一个独立解决控制系统问题的实践者。

评分☆☆☆☆☆

对于《自动控制理论实验》这本书，我最看重的是它能否帮助我突破理论学习的瓶颈，进入一个更深层次的理解。我脑海中一直有个模糊的概念，就是“系统极点”和“系统零点”对系统行为的影响。我希望这本书能够通过具体的实验，让我直观地看到极点和零点在s平面上的位置如何决定系统的响应特性，比如稳定性、振荡频率、衰减速度等等。我设想的实验场景是，通过调整一个系统的参数，观察其极点和零点的移动，然后实时地看到系统输出信号的变化。此外，关于状态空间分析法，我一直觉得它比传递函数法更为普适和强大，但理解起来也更抽象。我非常期待这本书能提供一些基于状态空间的实验，比如通过测量系统的状态变量，来分析系统的可控性和可观测性，并且基于状态反馈来设计控制器。我希望这本书能够让我不仅仅停留在“知道”的状态，而是能够真正地“理解”和“运用”自动控制的精髓，让那些抽象的数学模型在我的脑海中变得生动起来。