自動控製理論實驗：新版 薑增如 9787564032043 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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薑增如 著

圖書標籤:

• 自動控製
• 控製理論
• 實驗教學
• 薑增如
• 9787564032043
• 高等教育
• 理工科
• 教材
• 自動化
• 控製工程

店鋪： 智博天恒圖書專營店

齣版社： 北京理工大學齣版社

ISBN：9787564032043

商品編碼：29345761902

包裝：平裝

齣版時間：2010-06-01

圖書基本信息
圖書名稱	自動控製理論實驗：新版
作者	薑增如
定價	20.00元
齣版社	北京理工大學齣版社
ISBN	9787564032043
齣版日期	2010-06-01
字數
頁碼
版次	1
裝幀	平裝
開本	16開
商品重量	0.259Kg

內容簡介

本書包含兩大部分，其中部分(、二單元)為軟件設計，第二部分(第三、四單元)為硬件設計。單元介紹MATLAB在自動控製理論中應用的綫性係統分析與設計，主要內容是使用MATLAB工具對控製係統的穩定性、正確性和快速性進行分析計算等。第二單元介紹設計和建模的工具箱等問題。第三單元為數字模擬混閤實驗設計，主要是利用模擬實驗箱的放大器、電阻、電容等分立元件，搭接綫性、非綫性電路等。第四單元為控製理論中自行設計實驗，讓學生在掌握控製理論原理的基礎上，使用時域和頻域的手段設計控製器參數。

作者簡介

目錄

部分 MATLAB在自動控製理論中應用 單元 綫性係統分析與設計 一、傳遞函數描述法 二、自動控製係統結構框圖的模型錶示 三、綫性係統的時域分析 四、綫性係統的頻域分析 五、綫性係統的根軌跡分析 六、狀態空間描述法 七、極點配置 八、優二次型設計 第二單元 MATLAB仿真的使用 一、基本模塊 二、模塊的參數和屬性設置 三、離散係統仿真 四、PID校正的仿真 五、子係統 六、條件執行子係統 七、子係統的封裝 八、用MATLAB命令創建和運行Simulink模型 第二部分 自動控製理論原理實驗 第三單元 原理驗證實驗 實驗一 典型環節的模擬研究 實驗二 二階係統瞬態響應和穩定性 實驗三 三階係統的穩定性和瞬態響應 實驗四 綫性控製係統的頻域分析 實驗五 一階與二階係統的頻率法建模 實驗六 二階開環及閉環係統的頻率特性麯綫 實驗七 綫性係統的校正與狀態反饋 一、頻域法串聯超前校正 二、頻域法串聯滯後校正 實驗八 時域法校正 一、時域法串聯比例微分校正 二、時域法局部比例反饋校正 三、時域法微分反饋校正 實驗九 綫性係統的狀態反饋及極點配置 實驗十 非綫性係統的相平麵分析 一、典型非綫性環節 二、二階非綫性控製係統 三、三階非綫性控製係統 實驗十一 采樣控製係統分析 實驗十二 數字PID控製實驗 第四單元 自行設計實驗 實驗一 PID參數自整定 實驗二 頻率法分析與設計 參考文獻

編輯推薦

文摘

序言

《現代控製理論精要與實踐》 第一章：係統建模與基礎理論 本章將深入探討自動控製係統的核心——係統建模。我們將從不同領域的典型係統齣發，例如機械振動係統、RLC電路、流體液位係統、熱力係統等，詳細解析如何運用物理定律和數學方法構建這些係統的數學模型。這包括建立微分方程、傳遞函數以及狀態空間方程等。我們將重點關注模型的準確性和適用性，並討論不同建模方法的優缺點。 在理論基礎方麵，我們將係統性地迴顧和講解自動控製理論的關鍵概念。這包括： 反饋控製原理： 闡述反饋控製的定義、作用以及與開環控製的對比，深入理解反饋在提高係統性能、抑製擾動和保證穩定性方麵的重要意義。 係統響應特性： 分析係統的時域響應，如單位階躍響應、單位脈衝響應等，並講解超調量、調節時間、上升時間等關鍵性能指標的含義和計算方法。通過這些指標，我們可以量化和評估控製係統的動態性能。 係統穩定性分析： 學習多種穩定性判據，包括Routh-Hurwitz判據、Nyquist判據、根軌跡法等，理解係統穩定性的充要條件，並掌握如何通過分析係統參數來判斷和改善係統的穩定性。 頻域分析： 介紹頻率響應的概念，包括幅頻特性和相頻特性。學習Bode圖、Nyquist圖等工具，分析係統的頻率特性，並理解幅值裕度和相位裕度在穩定性分析中的作用。 狀態空間方法： 引入狀態空間描述，講解狀態變量、狀態方程和輸齣方程。探討狀態空間方法的優勢，尤其是在處理多輸入多輸齣（MIMO）係統和非綫性係統時的靈活性。 本章強調理論與實踐相結閤，通過大量的實例分析，幫助讀者理解抽象的數學概念在實際工程問題中的應用。讀者將學會如何根據實際係統選擇閤適的建模方法，並為後續的控製器設計奠定堅實的基礎。 第二章：經典控製器的設計與分析 本章聚焦於自動控製係統中最為普遍和基礎的控製器類型——經典控製器。我們將係統地介紹比例（P）、積分（I）、微分（D）控製的原理、作用以及各自的優缺點。 比例（P）控製： 闡述P控製如何根據輸齣誤差的比例來産生控製信號，分析其對係統響應的影響，包括加速響應但可能引入穩態誤差。 積分（I）控製： 講解I控製如何根據誤差的纍積來産生控製信號，重點分析其消除穩態誤差的能力，並討論可能帶來的超調量增加和響應速度變慢的問題。 微分（D）控製： 介紹D控製如何根據誤差的變化率來産生控製信號，強調其預測作用，能夠提前抑製超調量，提高係統響應速度，但需要注意其對噪聲的敏感性。 PID控製器： 深入分析PID控製器，即比例-積分-微分控製器的組閤。我們將詳細講解如何根據係統特性和性能要求，通過調整P、I、D三個參數來獲得最優的控製效果。這部分內容將包含多種PID參數整定方法，例如Ziegler-Nichols法、試湊法以及基於模型的整定方法。我們將分析不同整定方法的工作原理、適用範圍和優缺點。 控製器性能分析： 對於設計的控製器，我們將采用時域和頻域的分析方法來評估其性能。這包括分析閉環係統的階躍響應、頻率響應，並計算相應的性能指標，如超調量、調節時間、帶寬等。 控製器局限性與改進： 討論經典控製器在處理復雜係統、非綫性係統以及具有時滯的係統時可能遇到的局限性。在此基礎上，為後續章節更高級的控製策略做鋪墊。 本章通過豐富的實例，讓讀者掌握PID控製器的設計流程和參數整定技巧，能夠獨立完成對各種典型係統的經典控製器設計，並對控製器性能進行有效的評估。 第三章：現代控製理論——狀態空間方法 本章將深入探討現代控製理論的核心——狀態空間方法。與經典控製理論主要基於傳遞函數不同，狀態空間方法以係統的內部狀態變量來描述係統動態，這為處理更復雜的係統提供瞭強大的工具。 狀態空間描述： 詳細介紹狀態嚮量、狀態方程和輸齣方程的數學形式。我們將探討如何從係統的物理結構或傳遞函數形式推導齣其狀態空間錶示。 可控性與可觀性： 這是現代控製理論中至關重要的概念。我們將清晰地定義可控性和可觀性的含義，講解如何利用可控性矩陣和可觀性矩陣來判斷一個綫性定常係統的可控性和可觀性。深刻理解這兩個概念對於設計狀態反饋控製器和狀態觀測器至關重要。 狀態反饋控製： 重點講解如何設計狀態反饋控製器，即通過將係統的狀態變量乘以增益矩陣來産生控製輸入。我們將深入研究極點配置（Pole Placement）技術，即如何通過選擇閤適的狀態反饋增益，將閉環係統的所有極點配置到期望的位置，從而達到預期的動態性能。 狀態觀測器： 針對許多實際係統無法直接測量所有狀態變量的情況，我們將介紹狀態觀測器的設計。詳細講解Luenberger觀測器的原理和設計方法，包括如何利用觀測器來估計係統的不可測狀態。我們將討論全維觀測器和降維觀測器，以及如何通過調整觀測器增益來影響估計的動態響應。 閉環係統的穩定性分析： 在狀態反饋和狀態觀測器設計完成後，我們將分析閉環係統的整體穩定性，包括控製器和觀測器共同作用下的穩定性。 模型預測控製（MPC）基礎： 引入模型預測控製（MPC）的概念，這是現代控製理論在實踐中應用的一個重要方嚮。簡要介紹MPC的核心思想：利用係統模型預測未來一段時間內的係統行為，並通過優化一個成本函數來確定最優的控製序列。這為讀者打開瞭理解更高級先進控製策略的大門。 本章通過嚴謹的數學推導和直觀的圖示，幫助讀者深刻理解狀態空間方法的理論框架，並掌握設計狀態反饋控製器和狀態觀測器的基本方法，為處理更復雜的工程控製問題打下堅實的基礎。 第四章：先進控製策略與應用 本章將超越經典和現代控製理論的基礎，深入探討一些更先進、更具挑戰性的控製策略，並展示它們在實際工程中的廣泛應用。 最優控製理論： 介紹最優控製的基本概念，包括性能指標函數、最優控製律等。我們將重點講解LQR（Linear Quadratic Regulator）最優控製器的設計方法。LQR能夠在綫性係統和二次型性能指標下，找到最優的綫性狀態反饋增益，實現係統性能的最優化。 魯棒控製： 探討在係統模型不確定或存在外部擾動的情況下，如何設計能夠保證係統穩定性和性能的控製器。我們將介紹魯棒控製的基本思想，例如H∞控製的初步概念，以及如何處理係統的不確定性。 自適應控製： 介紹自適應控製器的概念，即控製器參數能夠根據係統性能的變化或環境的變化而實時調整。我們將討論一些常見的自適應控製方法，例如模型參考自適應控製（MRAC）和自調諧調節器（STR）的基本原理。 模糊控製： 講解基於模糊邏輯的控製方法。我們將深入分析模糊化、模糊推理和解模糊化等核心步驟，以及如何設計模糊規則庫。模糊控製特彆適用於難以建立精確數學模型的非綫性係統。 神經網絡控製： 介紹利用神經網絡的強大學習和逼近能力來設計控製器。我們將探討如何將神經網絡應用於係統辨識、非綫性函數逼近以及直接的控製律生成。 模型預測控製（MPC）深入： 在第一章的初步介紹基礎上，本章將更深入地探討MPC的原理和實現。我們將講解滾動優化、約束處理等關鍵技術，並介紹MPC在工業過程控製、機器人控製等領域的成功應用案例。 數字控製基礎： 討論將連續時間控製係統轉換為離散時間係統的方法，包括采樣定理、零階保持器等。講解數字控製器設計的基本原理，以及在數字實現過程中需要考慮的量化、飽和等問題。 本章將通過具體的工程案例，展示這些先進控製策略如何解決實際工程中遇到的復雜控製難題，例如航空航天、過程控製、電力係統、機器人等領域的應用。通過學習本章內容，讀者將能夠理解並初步掌握如何選擇和應用適閤特定問題的先進控製方法，從而提升解決復雜工程控製問題的能力。

評分☆☆☆☆☆

對於《自動控製理論實驗》這本書，我最看重的是它能否幫助我突破理論學習的瓶頸，進入一個更深層次的理解。我腦海中一直有個模糊的概念，就是“係統極點”和“係統零點”對係統行為的影響。我希望這本書能夠通過具體的實驗，讓我直觀地看到極點和零點在s平麵上的位置如何決定係統的響應特性，比如穩定性、振蕩頻率、衰減速度等等。我設想的實驗場景是，通過調整一個係統的參數，觀察其極點和零點的移動，然後實時地看到係統輸齣信號的變化。此外，關於狀態空間分析法，我一直覺得它比傳遞函數法更為普適和強大，但理解起來也更抽象。我非常期待這本書能提供一些基於狀態空間的實驗，比如通過測量係統的狀態變量，來分析係統的可控性和可觀測性，並且基於狀態反饋來設計控製器。我希望這本書能夠讓我不僅僅停留在“知道”的狀態，而是能夠真正地“理解”和“運用”自動控製的精髓，讓那些抽象的數學模型在我的腦海中變得生動起來。

評分☆☆☆☆☆

一本令人振奮的學習材料，讓人迫不及待地想深入探索自動控製的奧秘！盡管我還沒有親自翻閱這本書，但光是想象它的內容就已經足夠讓我興奮不已。我特彆期待書中能夠詳細講解PID控製器的工作原理，以及如何通過調整比例、積分和微分參數來優化係統的響應速度和穩定性。此外，對於模糊控製和神經網絡控製這類更高級的主題，我希望書中能提供清晰易懂的理論基礎和豐富的實例，讓我能夠理解它們在解決復雜非綫性係統問題時的獨特優勢。如果書中還能包含一些經典的控製係統案例分析，比如機器人手臂的運動控製、飛行器的姿態穩定等，那將是錦上添花，能讓我更直觀地感受到自動控製理論的實際應用價值。我很看重理論與實踐的結閤，所以如果書中能提供一些實驗設計的指導，甚至是一些在綫仿真工具的推薦，那將是極大的幫助。我希望這本書能夠成為我學習自動控製理論的一塊堅實基石，為我未來的學術研究和工程實踐打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

作為一名即將步入自動化領域的學生，我對《自動控製理論實驗》這本書充滿瞭期待，希望它能成為我理論知識與實際技能之間的橋梁。我特彆關注書中關於係統建模和參數辨識的章節，因為我明白，一個準確的係統模型是設計有效控製器的前提。我希望書中能夠提供一些實用的建模方法，比如基於物理原理的建模，或者基於實驗數據的辨識方法。我期待能夠看到如何利用實驗數據來估計模型的參數，並且通過模型校驗來驗證模型的準確性。此外，對於控製器設計的部分，我希望能看到書中介紹幾種主流的控製器設計方法，比如PID控製、超前滯後校正、以及更現代的H無窮控製等，並且通過實驗來驗證這些控製器的性能。我希望這本書能夠讓我理解不同控製器在處理不同類型係統時的優缺點，並且能夠根據實際需求選擇和設計閤適的控製器。我渴望能夠通過這本書，將課堂上學到的理論知識轉化為解決實際工程問題的能力，為未來的職業生涯打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

我是一個對實驗操作細節有著極高要求的人，因此，《自動控製理論實驗》這本書對我來說，最吸引我的地方在於它能否提供清晰、可靠的實驗指導。我曾經在學習過程中遇到過一些實驗，操作步驟模糊不清，導緻實驗結果難以復現，甚至産生誤導。我希望這本書能夠提供詳細的實驗設備清單、電路圖（如果涉及硬件實驗）、以及精確的操作步驟說明。對於數據采集和處理的部分，我希望能看到書中介紹一些標準化的方法，比如如何進行噪聲的過濾、如何進行數據的擬閤，以及如何計算誤差。我特彆期待能夠看到一些關於如何分析實驗結果的指導，比如如何根據實驗數據來判斷係統的類型，如何評估控製器的性能，以及如何對實驗結果進行誤差分析和討論。如果書中還能提供一些典型的實驗報告模闆，那就更完美瞭，能幫助我規範自己的學習過程。我希望通過這本書，我能真正地掌握實驗技能，成為一個獨立解決控製係統問題的實踐者。

評分☆☆☆☆☆

這本《自動控製理論實驗》聽起來像是為那些渴望在理論學習之外，找到實踐落腳點的人量身打造的。我一直在思考，在掌握瞭基本的拉普拉斯變換、傳遞函數、根軌跡等核心概念後，如何纔能真正地“玩轉”這些理論。我特彆希望書中能夠提供一套循序漸進的實驗項目，從最基礎的二階係統響應分析，到更復雜的模態分析和穩定性判據的驗證。我期待能夠看到如何通過實驗來觀察和測量係統參數的變化對係統性能的影響，比如阻尼比和固有頻率對瞬態響應麯綫的改變。此外，關於模型辨識的部分，我希望書中能提供實用的方法和步驟，讓我們能夠從實際測量的輸入輸齣數據中，構建齣係統的數學模型，這對於分析和設計控製器至關重要。我設想的理想實驗環境是能夠結閤硬件平颱，比如微控製器或者PLC，來完成一些實際的控製任務，這樣纔能更深刻地理解理論在現實世界中的應用。希望這本書能讓我真正地“動手”起來，將枯燥的公式轉化為鮮活的實驗現象。