自动控制原理(第2版)(高等学校电子信息类系列教材) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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苗宇，蒋大明 著

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• 系统控制
• 反馈控制
• 第2版

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出版社： 北京交通大学出版社

ISBN：9787512112940

商品编码：29692198250

包装：平装

出版时间：2013-01-01

基本信息

书名:自动控制原理(第2版)(高等学校电子信息类系列教材)

：36.00元

售价：24.5元,便宜11.5元,折扣68

作者:苗宇,蒋大明

出版社：北京交通大学出版社

出版日期：2013-01-01

ISBN：9787512112940

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.540kg

编辑推荐

内容提要

　　《高等学校电子信息类系列教材：自动控制原理（第2版）》是针对工科院校的教学特点，集多年的教学经验和科研工作的实际而编写的。全书共分七章，包括控制系统的一般概念、控制系统的数学模型、时域分析法、根轨迹法、频率分析法、系统校正、采样系统分析等内容，各章均加入了应用MATLAB进行控制理论设计与仿真的内容，另外为了便于读者自学，在每章后面都备有小结、习题及部分习题参考答案。全书涵盖了经典控制理论和现代控制理论的基本内容，淡化烦锁的理论推导，加强理论与实际的结合，注重工业特色的生产实践背景。
　　《高等学校电子信息类系列教材：自动控制原理（第2版）》适合于自动化专业及其他相近专业控制理论课程的教学，也可作为研究生或其他科技人员自学参考。

目录

章 自动控制的一般概念
　1.1 开环控制与闭环控制
　　1.1.1 自动控制系统
　　1.1.2 开环控制
　　1.1.3 闭环（反馈）控制
　1.2 控制系统举例
　　1.2.1 随动系统
　　1.2.2 恒值控制系统
　　1.2.3 数字控制系统
　　1.2.4 计算机控制系统
　1.3 控制系统的组成与对控制系统的基本要求
　　1.3.1 控制系统的组成
　　1.3.2 对控制系统的基本要求
　1.4 控制系统设计概述
　本章小结
　习题
第2章 模型
　2.1 模型的定义和分类
　2.2 控制系统的数学模型
　2.3 建立系统微分方程的一般方法
　2.4 用拉氏变换解线性微分方程
　　2.4.1 拉普拉斯变换的定义
　　2.4.2 几种典型函数的拉氏变换
　　2.4.3 拉氏变换的积分下限问题
　　2.4.4 拉氏变换的几个基本法则
　　2.4.5 拉普拉斯反变换
　　2.4.6 用拉氏变换求解微分方程
　2.5 传递函数
　　2.5.1 传递函数的概念及定义
　　2.5.2 关于传递函数的几点说明
　　2.5.3 典型环节的传递函数
　2.6 动态结构图
　　2.6.1 动态结构图的概念
　　2.6.2 系统动态结构图的建立
　　2.6.3 结构图的基本形式
　　2.6.4 结构图的等效变换法则
　　2.6.5 结构图变换举例
　2.7 自动控制系统的传递函数
　2.8 信号流图及梅逊增益公式
　　2.8.1 信号流图的组成
　　2.8.2 信号流图的绘制
　　2.8.3 梅逊增益公式
　2.9 控制系统分析仿真工具MATLAB简介
　　2.9.1 常量及变量的说明
　　2.9.2基本运算
　　2.9.3 基本绘图操作
　　2.9.4 SIMULINK与控制系统仿真
　2.10 应用MATLAB进行分析及运算
　　2.10.1 多项式描述及解代数方程
　　2.10.2 应用MATLAB进行拉普拉斯逆变换
　　2.10.3 控制系统数学模型的MATLAB实现
　本章小结
　习题
第3章 自动控制系统的时域分析
　3.1 典型控制过程及性能指标
　　3.1.1 典型控制过程
　　3.1.2 阶跃响应的性能指标
　3.2 一阶系统分析
　　3.2.1 一阶系统的数学模型
　　3.2.2 一阶系统的单位阶跃响应
　　3.2.3 一阶系统的单位脉冲响应
　　3.2.4 一阶系统的单位斜坡响应
　　3.2.5 三种响应之间的关系
　3.3 二阶系统分析
　　3.3.1 二阶系统的数学模型
　　3.3.2 二阶系统的单位阶跃响应
　　3.3.3 二阶系统的单位脉冲响应
　　3.3.4 二阶系统的单位斜坡响应
　　3.3 5 改善二阶系统响应特性的措施
　3.4 高阶系统分析
　　3.4.1 三阶系统的单位阶跃响应
　　3.4.2 高阶系统的单位阶跃响应
　　3.4.3 闭环主导极点
　……
第4章 根轨迹法
第5章 频率法
第6章 控制系统的校正
第7章 采样系统分析
部分习题参考答案
参考文献

作者介绍

文摘

序言

【书名】 自动控制原理 (第2版) (高等学校电子信息类系列教材) 【内容简介】 本书是一部系统阐述自动控制理论基础、方法和应用的专著，旨在为高等院校电子信息类专业的学生提供扎实的专业知识和实践能力。全书内容丰富，结构严谨，涵盖了自动控制领域的经典理论和前沿进展，理论深度与工程实践紧密结合，是学习和研究自动控制的理想参考。 第一篇 基础理论 本篇旨在为读者建立起对自动控制系统的基本认知和理论框架。 第一章 自动控制系统概述 本章首先介绍自动控制系统的基本概念、组成部分（传感器、控制器、执行器）以及其在现代科学技术和社会发展中的重要作用。通过对不同类型自动控制系统的分类（如开环与闭环控制、线性与非线性控制、连续与离散控制等），让读者对自动控制系统有一个宏观的认识。随后，深入探讨自动控制系统的基本组成，强调反馈在提高系统性能、克服干扰方面不可或缺的作用。最后，通过丰富的实例，如飞机自动驾驶仪、工业生产过程控制、机器人系统等，形象地展示自动控制系统的应用场景，激发读者的学习兴趣，并为后续章节的学习打下坚实的基础。 第二章 自动控制系统的数学模型 本章是后续分析和设计的基础。我们从系统建模的必要性出发，详细阐述了建立自动控制系统数学模型的几种常用方法，包括： 微分方程描述： 重点介绍如何根据物理定律（如牛顿定律、基尔霍夫定律等）列写系统微分方程，并讲解如何将高阶微分方程转化为标准形式。 传递函数描述： 深入解析拉普拉斯变换在求解线性常系数微分方程中的应用，以及如何通过传递函数来表示系统的动态特性，强调传递函数的物理意义和适用范围。 方块图和信号流图： 介绍如何利用方块图和信号流图来简洁直观地表示复杂系统的结构和变量之间的关系，并演示如何应用梅森公式等工具进行化简，从而得到系统的总传递函数。 状态空间描述： 引入现代控制理论中更为通用的状态空间方法，讲解状态变量的概念、状态方程和输出方程的建立，以及状态空间模型与传递函数模型之间的相互转换。 本章通过大量具体的工程实例，如RLC电路、机械振动系统、电机控制系统等，指导读者如何将实际的物理系统转化为精确的数学模型，为后续的系统分析和设计提供定量依据。 第三章 自动控制系统的时域分析 本章聚焦于研究自动控制系统在时间域内的响应特性。 单位阶跃响应： 详细分析系统在单位阶跃输入信号下的暂态响应和稳态响应，引入超调量、峰值时间、调节时间、稳态误差等关键性能指标，并探讨这些指标与系统参数之间的关系。 稳态误差分析： 深入分析系统在不同典型输入信号（单位阶跃、单位斜坡、单位抛物线）下的稳态误差，介绍系统型别与稳态误差的关系，以及如何通过系统结构改进（如增加积分环节）来减小稳态误差。 时域性能指标的优化： 讨论如何根据实际应用需求，在满足系统稳定性的前提下，通过调整系统参数来优化时域性能指标，以获得满意的动态响应。 第四章 自动控制系统的根轨迹分析 根轨迹是分析系统动态性能的强大工具。本章详细讲解： 根轨迹的定义和绘制法则： 系统性地介绍绘制根轨迹的十个基本法则，包括根轨迹与实轴的交点、渐近线、起终点、虚轴上的点、分离点和重合点等，并指导读者如何根据系统开环传递函数一步步绘制出根轨迹。 根轨迹与系统性能的关系： 深入分析根轨迹在复平面上的位置与系统闭环极点之间的关系，进而阐述根轨迹的移动如何影响系统的稳定性、响应速度和超调量。 根轨迹法的应用： 演示如何利用根轨迹法来分析系统参数变化对性能的影响，以及如何设计控制器（如比例、比例-积分、比例-微分控制器）以满足性能要求。 第五章 自动控制系统的频域分析 频域分析是研究系统频率响应特性的重要方法，本章主要介绍： 频率响应： 讲解系统对正弦输入信号的响应，引入幅频特性和相频特性，并介绍Bode图、Nyquist图等可视化工具。 稳定性判据： 奈奎斯特稳定性判据： 详细阐述奈奎斯特判据的原理和应用，包括如何根据奈奎斯特图判断闭环系统的稳定性，以及如何确定稳定裕度。 根轨迹法与稳定性： 结合根轨迹的分析，再次强调闭环极点在s平面上的位置与系统稳定性的关系。 幅相裕度： 引入幅相裕度等概念，它们是衡量系统稳定性的重要指标，并指导读者如何通过分析Bode图来获取这些裕度。 系统性能分析： 讨论如何通过频域指标（如带宽、截止频率、幅相裕度）来表征系统的动态性能，以及如何选择合适的控制器来改善系统性能。 第六章 自动控制系统的稳定性 稳定性是自动控制系统最基本的要求。本章重点关注： 稳定性概念： 明确定义系统稳定性（强稳定性、弱稳定性、不稳定）的内涵，并阐述其在系统设计中的重要性。 代数稳定性判据： 劳斯-赫尔维茨判据： 详细讲解劳斯表的确立和判据的应用，能够判断闭环特征方程的根是否全部位于s平面的左半平面，从而判断系统的稳定性。 根轨迹法与稳定性： 再次强调根轨迹穿越虚轴的条件，以及如何根据根轨迹的位置判断系统稳定性。 动态稳定性： 介绍Lyapunov稳定性理论（第一方法和第二方法），这是分析非线性系统稳定性的重要工具，尽管本书侧重线性系统，但对Lyapunov理论的介绍能为读者进一步学习非线性控制打下基础。 第七章 自动控制系统的综合与校正 本章将前面介绍的理论方法应用于实际的系统设计。 系统综合的基本思想： 介绍系统综合的目标，即在满足性能指标的前提下，设计合适的控制器。 串联校正： 详细介绍比例（P）、比例-积分（PI）、比例-微分（PD）、比例-积分-微分（PID）控制器的工作原理、传递函数以及它们对系统性能的影响。重点讲解如何根据系统的时域和频域特性，选择和整定PID控制参数（如Ziegler-Nichols方法），以达到期望的控制效果。 反馈校正： 介绍反馈校正（如测速反馈、位移反馈）的作用，以及如何通过反馈信号的引入来改善系统的动态性能和抗干扰能力。 综合校正实例： 通过一系列典型的工程实例，如电机速度控制、温度控制系统等，演示如何综合运用时域、根轨迹和频域分析方法，以及各种校正装置，来完成自动控制系统的设计与优化。 第二篇 现代控制理论 本篇将深入介绍基于状态空间描述的现代控制理论。 第八章 状态空间模型与变换 状态空间表示： 进一步深化状态空间模型的概念，阐述其在描述多输入多输出（MIMO）系统和时变系统中的优越性。 模型变换： 介绍如何进行状态向量的线性变换，以及不同状态空间表示之间的转换关系，为后续的分析和设计奠定基础。 可控性与可观测性： 引入可控性矩阵和可观测性矩阵的概念，讲解它们在判断系统是否能够被控制和其内部状态是否能够被观测的重要性。 第九章 状态空间系统的时域响应 状态转移矩阵： 讲解状态转移矩阵的定义、性质及其在求解齐次和非齐次状态方程中的应用。 零输入响应和零状态响应： 分别分析系统在零初始状态下由输入引起的响应（零状态响应）和零输入下由初始状态引起的响应（零输入响应），以及它们的叠加性。 离散时间系统： 介绍离散时间系统的状态空间表示，以及如何利用Z变换进行分析。 第十章 状态反馈与状态观测器 极点配置： 介绍如何通过状态反馈来实现任意极点配置，即通过设计反馈增益矩阵，将闭环系统的极点放置到期望的位置，从而任意改变系统的动态特性。 状态观测器： 讲解当系统状态变量不能直接测量时，如何设计状态观测器来估计系统的状态，并阐述不同类型观测器（如Luenberger观测器）的原理和设计方法。 闭环系统分析： 结合状态反馈和状态观测器，分析闭环系统的稳定性和性能。 第三篇 高级主题与应用 本篇将涉及一些自动控制领域的前沿和交叉学科内容。 第十一章 非线性自动控制系统 非线性系统的特点： 介绍非线性系统与线性系统的区别，包括叠加性不满足、稳态特性复杂等。 分析方法： 介绍几种分析非线性系统的方法，如相平面法、李雅普诺夫稳定性理论（详细介绍第二方法）等，以及描述函数法在分析具有饱和、死区等非线性特性的系统中的应用。 常见非线性控制器： 简单介绍一些常用的非线性控制策略，如滑模控制、模糊控制等。 第十二章 数字自动控制系统 采样系统： 介绍采样过程的原理，以及如何将连续时间信号转化为离散时间信号。 脉冲传递函数： 介绍脉冲传递函数的概念，以及如何利用Z变换分析离散时间系统的稳定性。 数字控制器设计： 介绍数字PID控制器、零极点匹配等设计方法，以及如何在数字域进行系统校正。 第十三章 鲁棒控制与自适应控制 鲁棒控制： 介绍系统模型不确定性对控制性能的影响，以及鲁棒控制的目标——在模型不确定性存在的情况下，仍然保证系统的稳定性和性能。 自适应控制： 介绍自适应控制的基本思想，即当系统参数发生变化时，控制器能够实时调整其参数以维持系统的良好性能。 第十四章 自动控制系统的工程应用 本章通过大量的实际工程案例，将理论知识与实际工程问题相结合。 工业过程控制： 介绍在化工、冶金、电力等行业中自动控制技术的应用，如温度、压力、流量、液位等参数的控制。 机器人与自动化： 探讨自动控制在机器人运动控制、轨迹跟踪、路径规划等方面的应用。 航空航天与汽车： 分析自动控制在飞机姿态控制、自动驾驶、导航系统中的作用。 其他应用： 简要介绍自动控制在医疗器械、智能家居等新兴领域的应用。 本书特色： 理论与实践并重： 既有严谨的数学推导和理论分析，又结合大量的工程实例，帮助读者理解理论在实际中的应用。 内容全面深入： 覆盖了自动控制领域的经典理论和部分前沿内容，适合不同层次的读者。 结构清晰逻辑性强： 各章节之间衔接自然，层层递进，便于读者逐步掌握自动控制的精髓。 配有大量例题和习题： 帮助读者巩固所学知识，提高解决实际问题的能力。 通过学习本书，读者将能够深刻理解自动控制系统的基本原理，掌握分析和设计自动控制系统的基本方法，并能够将所学知识应用于实际工程问题中，为将来从事相关领域的研究与开发奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我一开始对这种类型的书籍抱持着比较谨慎的态度，毕竟很多教材读起来枯燥乏味，如同嚼蜡。然而，这本书的叙事方式却出乎意料地生动。它不是简单地罗列定理和公式，而是将抽象的理论置于具体的工程背景下进行阐述，仿佛在讲述一个技术发展的故事。作者在引入新概念时，总能找到一个非常贴切且易于理解的类比，这极大地降低了初学者的入门门槛。我尤其欣赏其中对历史沿革的穿插介绍，这使得知识点不再是孤立的存在，而是有了深厚的文化和技术积淀。读着读着，我甚至能感受到作者作为资深学者的那种深厚的学养和对教学艺术的精湛把握，这绝对不是那种照本宣科的教条式写作，而是一种充满热情的知识传递。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和装帧设计实在让人眼前一亮，拿到手里就感觉质感非凡。封面那种沉稳又不失现代感的配色，让人忍不住想立刻翻开阅读。内页的纸张选择也十分考究，文字清晰度高，阅读起来眼睛一点也不累，即便是长时间沉浸其中，也不会产生明显的视觉疲劳。更值得称赞的是，编排的逻辑性极强，章节之间的过渡自然流畅，仿佛有一条清晰的脉络牵引着读者的思路。图表和公式的呈现方式更是下了大功夫，不仅专业性十足，而且排版得当，关键信息一目了然，这对于理解复杂概念来说至关重要。作者在细节处理上的用心程度，从书脊的粘合到页码的字体选择，都体现了一种对知识的尊重和对读者的体贴。一本好书，不仅内容要扎实，阅读体验同样不可或缺，而这本教材在视觉和触觉上的双重享受，绝对是教科书级别的典范。

评分☆☆☆☆☆

与其他同类书籍相比，我感觉这本书的“人文关怀”做得特别到位。很多技术书籍往往忽略了学习过程中的心理体验。然而，这本书在各个章节的末尾，都会设置一些“思考与展望”的板块，引导读者跳出具体的公式计算，去思考该分支领域未来的发展方向和它在整个科学体系中的地位。这种宏观视野的培养，对于培养一个合格的工程师至关重要。它教会我如何保持终身学习的热情，如何看待技术的迭代与创新。这种对读者思维成长的潜移默化影响，是任何单一的技术点讲解都无法比拟的，它培养的不仅仅是解决问题的能力，更是一种科学的思维框架和探索未知的勇气。

评分☆☆☆☆☆

我最近正在为一个大型项目进行系统集成，对理论知识的深度和广度要求极高。这本书在内容覆盖的全面性上，展现出了惊人的野心和能力。它不仅系统地梳理了基础的控制系统分析方法，更深入探讨了许多前沿和高级的主题，比如鲁棒控制、最优控制等，并且对这些复杂理论的数学推导过程进行了详尽且严谨的解析。我发现，即便是那些我自认为已经掌握得比较牢固的知识点，通过书中的重新阐释，也得到了更深层次的理解和升华。特别是对于那些复杂的数学模型和系统辨识流程，作者的处理方式兼顾了理论的严谨性和工程的实用性，提供了大量的案例分析来佐证观点，极大地增强了理论指导实践的可操作性。

评分☆☆☆☆☆

作为一名工程技术人员，我最看重教材的实用价值和解决实际问题的能力。这本书在这方面可以说是做到了极致。它没有停留在纯理论的象牙塔中，而是非常巧妙地将理论与实际工程中的难点和痛点结合起来。书中提供的例题和习题设计得非常巧妙，它们不仅仅是检验知识掌握程度的工具，更像是小型工程问题的缩影。完成这些习题的过程，就像是完成了一次次小型的设计与优化任务，让人在反复的实践操作中真正内化了所学的知识。我甚至注意到，很多习题的难度设置非常贴合当前行业对初级工程师的要求，这让这本书不仅仅是一本学习资料，更像是一本宝贵的“技能提升手册”。