自動控製原理(第2版)(高等學校電子信息類係列教材) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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苗宇，蔣大明 著

圖書標籤:

• 自動控製原理
• 控製理論
• 電子信息
• 教材
• 高等教育
• 電子工程
• 自動化
• 係統控製
• 反饋控製
• 第2版

店鋪： 博學精華圖書專營店

齣版社： 北京交通大學齣版社

ISBN：9787512112940

商品編碼：29692198250

包裝：平裝

齣版時間：2013-01-01

基本信息

書名:自動控製原理(第2版)(高等學校電子信息類係列教材)

：36.00元

售價：24.5元,便宜11.5元,摺扣68

作者:苗宇,蔣大明

齣版社：北京交通大學齣版社

齣版日期：2013-01-01

ISBN：9787512112940

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版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

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編輯推薦

內容提要

　　《高等學校電子信息類係列教材：自動控製原理（第2版）》是針對工科院校的教學特點，集多年的教學經驗和科研工作的實際而編寫的。全書共分七章，包括控製係統的一般概念、控製係統的數學模型、時域分析法、根軌跡法、頻率分析法、係統校正、采樣係統分析等內容，各章均加入瞭應用MATLAB進行控製理論設計與仿真的內容，另外為瞭便於讀者自學，在每章後麵都備有小結、習題及部分習題參考答案。全書涵蓋瞭經典控製理論和現代控製理論的基本內容，淡化煩鎖的理論推導，加強理論與實際的結閤，注重工業特色的生産實踐背景。
　　《高等學校電子信息類係列教材：自動控製原理（第2版）》適閤於自動化專業及其他相近專業控製理論課程的教學，也可作為研究生或其他科技人員自學參考。

目錄

章 自動控製的一般概念
　1.1 開環控製與閉環控製
　　1.1.1 自動控製係統
　　1.1.2 開環控製
　　1.1.3 閉環（反饋）控製
　1.2 控製係統舉例
　　1.2.1 隨動係統
　　1.2.2 恒值控製係統
　　1.2.3 數字控製係統
　　1.2.4 計算機控製係統
　1.3 控製係統的組成與對控製係統的基本要求
　　1.3.1 控製係統的組成
　　1.3.2 對控製係統的基本要求
　1.4 控製係統設計概述
　本章小結
　習題
第2章 模型
　2.1 模型的定義和分類
　2.2 控製係統的數學模型
　2.3 建立係統微分方程的一般方法
　2.4 用拉氏變換解綫性微分方程
　　2.4.1 拉普拉斯變換的定義
　　2.4.2 幾種典型函數的拉氏變換
　　2.4.3 拉氏變換的積分下限問題
　　2.4.4 拉氏變換的幾個基本法則
　　2.4.5 拉普拉斯反變換
　　2.4.6 用拉氏變換求解微分方程
　2.5 傳遞函數
　　2.5.1 傳遞函數的概念及定義
　　2.5.2 關於傳遞函數的幾點說明
　　2.5.3 典型環節的傳遞函數
　2.6 動態結構圖
　　2.6.1 動態結構圖的概念
　　2.6.2 係統動態結構圖的建立
　　2.6.3 結構圖的基本形式
　　2.6.4 結構圖的等效變換法則
　　2.6.5 結構圖變換舉例
　2.7 自動控製係統的傳遞函數
　2.8 信號流圖及梅遜增益公式
　　2.8.1 信號流圖的組成
　　2.8.2 信號流圖的繪製
　　2.8.3 梅遜增益公式
　2.9 控製係統分析仿真工具MATLAB簡介
　　2.9.1 常量及變量的說明
　　2.9.2基本運算
　　2.9.3 基本繪圖操作
　　2.9.4 SIMULINK與控製係統仿真
　2.10 應用MATLAB進行分析及運算
　　2.10.1 多項式描述及解代數方程
　　2.10.2 應用MATLAB進行拉普拉斯逆變換
　　2.10.3 控製係統數學模型的MATLAB實現
　本章小結
　習題
第3章 自動控製係統的時域分析
　3.1 典型控製過程及性能指標
　　3.1.1 典型控製過程
　　3.1.2 階躍響應的性能指標
　3.2 一階係統分析
　　3.2.1 一階係統的數學模型
　　3.2.2 一階係統的單位階躍響應
　　3.2.3 一階係統的單位脈衝響應
　　3.2.4 一階係統的單位斜坡響應
　　3.2.5 三種響應之間的關係
　3.3 二階係統分析
　　3.3.1 二階係統的數學模型
　　3.3.2 二階係統的單位階躍響應
　　3.3.3 二階係統的單位脈衝響應
　　3.3.4 二階係統的單位斜坡響應
　　3.3 5 改善二階係統響應特性的措施
　3.4 高階係統分析
　　3.4.1 三階係統的單位階躍響應
　　3.4.2 高階係統的單位階躍響應
　　3.4.3 閉環主導極點
　……
第4章 根軌跡法
第5章 頻率法
第6章 控製係統的校正
第7章 采樣係統分析
部分習題參考答案
參考文獻

作者介紹

文摘

序言

【書名】 自動控製原理 (第2版) (高等學校電子信息類係列教材) 【內容簡介】 本書是一部係統闡述自動控製理論基礎、方法和應用的專著，旨在為高等院校電子信息類專業的學生提供紮實的專業知識和實踐能力。全書內容豐富，結構嚴謹，涵蓋瞭自動控製領域的經典理論和前沿進展，理論深度與工程實踐緊密結閤，是學習和研究自動控製的理想參考。 第一篇 基礎理論 本篇旨在為讀者建立起對自動控製係統的基本認知和理論框架。 第一章 自動控製係統概述 本章首先介紹自動控製係統的基本概念、組成部分（傳感器、控製器、執行器）以及其在現代科學技術和社會發展中的重要作用。通過對不同類型自動控製係統的分類（如開環與閉環控製、綫性與非綫性控製、連續與離散控製等），讓讀者對自動控製係統有一個宏觀的認識。隨後，深入探討自動控製係統的基本組成，強調反饋在提高係統性能、剋服乾擾方麵不可或缺的作用。最後，通過豐富的實例，如飛機自動駕駛儀、工業生産過程控製、機器人係統等，形象地展示自動控製係統的應用場景，激發讀者的學習興趣，並為後續章節的學習打下堅實的基礎。 第二章 自動控製係統的數學模型 本章是後續分析和設計的基礎。我們從係統建模的必要性齣發，詳細闡述瞭建立自動控製係統數學模型的幾種常用方法，包括： 微分方程描述： 重點介紹如何根據物理定律（如牛頓定律、基爾霍夫定律等）列寫係統微分方程，並講解如何將高階微分方程轉化為標準形式。 傳遞函數描述： 深入解析拉普拉斯變換在求解綫性常係數微分方程中的應用，以及如何通過傳遞函數來錶示係統的動態特性，強調傳遞函數的物理意義和適用範圍。 方塊圖和信號流圖： 介紹如何利用方塊圖和信號流圖來簡潔直觀地錶示復雜係統的結構和變量之間的關係，並演示如何應用梅森公式等工具進行化簡，從而得到係統的總傳遞函數。 狀態空間描述： 引入現代控製理論中更為通用的狀態空間方法，講解狀態變量的概念、狀態方程和輸齣方程的建立，以及狀態空間模型與傳遞函數模型之間的相互轉換。 本章通過大量具體的工程實例，如RLC電路、機械振動係統、電機控製係統等，指導讀者如何將實際的物理係統轉化為精確的數學模型，為後續的係統分析和設計提供定量依據。 第三章 自動控製係統的時域分析 本章聚焦於研究自動控製係統在時間域內的響應特性。 單位階躍響應： 詳細分析係統在單位階躍輸入信號下的暫態響應和穩態響應，引入超調量、峰值時間、調節時間、穩態誤差等關鍵性能指標，並探討這些指標與係統參數之間的關係。 穩態誤差分析： 深入分析係統在不同典型輸入信號（單位階躍、單位斜坡、單位拋物綫）下的穩態誤差，介紹係統型彆與穩態誤差的關係，以及如何通過係統結構改進（如增加積分環節）來減小穩態誤差。 時域性能指標的優化： 討論如何根據實際應用需求，在滿足係統穩定性的前提下，通過調整係統參數來優化時域性能指標，以獲得滿意的動態響應。 第四章 自動控製係統的根軌跡分析 根軌跡是分析係統動態性能的強大工具。本章詳細講解： 根軌跡的定義和繪製法則： 係統性地介紹繪製根軌跡的十個基本法則，包括根軌跡與實軸的交點、漸近綫、起終點、虛軸上的點、分離點和重閤點等，並指導讀者如何根據係統開環傳遞函數一步步繪製齣根軌跡。 根軌跡與係統性能的關係： 深入分析根軌跡在復平麵上的位置與係統閉環極點之間的關係，進而闡述根軌跡的移動如何影響係統的穩定性、響應速度和超調量。 根軌跡法的應用： 演示如何利用根軌跡法來分析係統參數變化對性能的影響，以及如何設計控製器（如比例、比例-積分、比例-微分控製器）以滿足性能要求。 第五章 自動控製係統的頻域分析 頻域分析是研究係統頻率響應特性的重要方法，本章主要介紹： 頻率響應： 講解係統對正弦輸入信號的響應，引入幅頻特性和相頻特性，並介紹Bode圖、Nyquist圖等可視化工具。 穩定性判據： 奈奎斯特穩定性判據： 詳細闡述奈奎斯特判據的原理和應用，包括如何根據奈奎斯特圖判斷閉環係統的穩定性，以及如何確定穩定裕度。 根軌跡法與穩定性： 結閤根軌跡的分析，再次強調閉環極點在s平麵上的位置與係統穩定性的關係。 幅相裕度： 引入幅相裕度等概念，它們是衡量係統穩定性的重要指標，並指導讀者如何通過分析Bode圖來獲取這些裕度。 係統性能分析： 討論如何通過頻域指標（如帶寬、截止頻率、幅相裕度）來錶徵係統的動態性能，以及如何選擇閤適的控製器來改善係統性能。 第六章 自動控製係統的穩定性 穩定性是自動控製係統最基本的要求。本章重點關注： 穩定性概念： 明確定義係統穩定性（強穩定性、弱穩定性、不穩定）的內涵，並闡述其在係統設計中的重要性。 代數穩定性判據： 勞斯-赫爾維茨判據： 詳細講解勞斯錶的確立和判據的應用，能夠判斷閉環特徵方程的根是否全部位於s平麵的左半平麵，從而判斷係統的穩定性。 根軌跡法與穩定性： 再次強調根軌跡穿越虛軸的條件，以及如何根據根軌跡的位置判斷係統穩定性。 動態穩定性： 介紹Lyapunov穩定性理論（第一方法和第二方法），這是分析非綫性係統穩定性的重要工具，盡管本書側重綫性係統，但對Lyapunov理論的介紹能為讀者進一步學習非綫性控製打下基礎。 第七章 自動控製係統的綜閤與校正 本章將前麵介紹的理論方法應用於實際的係統設計。 係統綜閤的基本思想： 介紹係統綜閤的目標，即在滿足性能指標的前提下，設計閤適的控製器。 串聯校正： 詳細介紹比例（P）、比例-積分（PI）、比例-微分（PD）、比例-積分-微分（PID）控製器的工作原理、傳遞函數以及它們對係統性能的影響。重點講解如何根據係統的時域和頻域特性，選擇和整定PID控製參數（如Ziegler-Nichols方法），以達到期望的控製效果。 反饋校正： 介紹反饋校正（如測速反饋、位移反饋）的作用，以及如何通過反饋信號的引入來改善係統的動態性能和抗乾擾能力。 綜閤校正實例： 通過一係列典型的工程實例，如電機速度控製、溫度控製係統等，演示如何綜閤運用時域、根軌跡和頻域分析方法，以及各種校正裝置，來完成自動控製係統的設計與優化。 第二篇 現代控製理論 本篇將深入介紹基於狀態空間描述的現代控製理論。 第八章 狀態空間模型與變換 狀態空間錶示： 進一步深化狀態空間模型的概念，闡述其在描述多輸入多輸齣（MIMO）係統和時變係統中的優越性。 模型變換： 介紹如何進行狀態嚮量的綫性變換，以及不同狀態空間錶示之間的轉換關係，為後續的分析和設計奠定基礎。 可控性與可觀測性： 引入可控性矩陣和可觀測性矩陣的概念，講解它們在判斷係統是否能夠被控製和其內部狀態是否能夠被觀測的重要性。 第九章 狀態空間係統的時域響應 狀態轉移矩陣： 講解狀態轉移矩陣的定義、性質及其在求解齊次和非齊次狀態方程中的應用。 零輸入響應和零狀態響應： 分彆分析係統在零初始狀態下由輸入引起的響應（零狀態響應）和零輸入下由初始狀態引起的響應（零輸入響應），以及它們的疊加性。 離散時間係統： 介紹離散時間係統的狀態空間錶示，以及如何利用Z變換進行分析。 第十章 狀態反饋與狀態觀測器 極點配置： 介紹如何通過狀態反饋來實現任意極點配置，即通過設計反饋增益矩陣，將閉環係統的極點放置到期望的位置，從而任意改變係統的動態特性。 狀態觀測器： 講解當係統狀態變量不能直接測量時，如何設計狀態觀測器來估計係統的狀態，並闡述不同類型觀測器（如Luenberger觀測器）的原理和設計方法。 閉環係統分析： 結閤狀態反饋和狀態觀測器，分析閉環係統的穩定性和性能。 第三篇 高級主題與應用 本篇將涉及一些自動控製領域的前沿和交叉學科內容。 第十一章 非綫性自動控製係統 非綫性係統的特點： 介紹非綫性係統與綫性係統的區彆，包括疊加性不滿足、穩態特性復雜等。 分析方法： 介紹幾種分析非綫性係統的方法，如相平麵法、李雅普諾夫穩定性理論（詳細介紹第二方法）等，以及描述函數法在分析具有飽和、死區等非綫性特性的係統中的應用。 常見非綫性控製器： 簡單介紹一些常用的非綫性控製策略，如滑模控製、模糊控製等。 第十二章 數字自動控製係統 采樣係統： 介紹采樣過程的原理，以及如何將連續時間信號轉化為離散時間信號。 脈衝傳遞函數： 介紹脈衝傳遞函數的概念，以及如何利用Z變換分析離散時間係統的穩定性。 數字控製器設計： 介紹數字PID控製器、零極點匹配等設計方法，以及如何在數字域進行係統校正。 第十三章 魯棒控製與自適應控製 魯棒控製： 介紹係統模型不確定性對控製性能的影響，以及魯棒控製的目標——在模型不確定性存在的情況下，仍然保證係統的穩定性和性能。 自適應控製： 介紹自適應控製的基本思想，即當係統參數發生變化時，控製器能夠實時調整其參數以維持係統的良好性能。 第十四章 自動控製係統的工程應用 本章通過大量的實際工程案例，將理論知識與實際工程問題相結閤。 工業過程控製： 介紹在化工、冶金、電力等行業中自動控製技術的應用，如溫度、壓力、流量、液位等參數的控製。 機器人與自動化： 探討自動控製在機器人運動控製、軌跡跟蹤、路徑規劃等方麵的應用。 航空航天與汽車： 分析自動控製在飛機姿態控製、自動駕駛、導航係統中的作用。 其他應用： 簡要介紹自動控製在醫療器械、智能傢居等新興領域的應用。 本書特色： 理論與實踐並重： 既有嚴謹的數學推導和理論分析，又結閤大量的工程實例，幫助讀者理解理論在實際中的應用。 內容全麵深入： 覆蓋瞭自動控製領域的經典理論和部分前沿內容，適閤不同層次的讀者。 結構清晰邏輯性強： 各章節之間銜接自然，層層遞進，便於讀者逐步掌握自動控製的精髓。 配有大量例題和習題： 幫助讀者鞏固所學知識，提高解決實際問題的能力。 通過學習本書，讀者將能夠深刻理解自動控製係統的基本原理，掌握分析和設計自動控製係統的基本方法，並能夠將所學知識應用於實際工程問題中，為將來從事相關領域的研究與開發奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我一開始對這種類型的書籍抱持著比較謹慎的態度，畢竟很多教材讀起來枯燥乏味，如同嚼蠟。然而，這本書的敘事方式卻齣乎意料地生動。它不是簡單地羅列定理和公式，而是將抽象的理論置於具體的工程背景下進行闡述，仿佛在講述一個技術發展的故事。作者在引入新概念時，總能找到一個非常貼切且易於理解的類比，這極大地降低瞭初學者的入門門檻。我尤其欣賞其中對曆史沿革的穿插介紹，這使得知識點不再是孤立的存在，而是有瞭深厚的文化和技術積澱。讀著讀著，我甚至能感受到作者作為資深學者的那種深厚的學養和對教學藝術的精湛把握，這絕對不是那種照本宣科的教條式寫作，而是一種充滿熱情的知識傳遞。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和裝幀設計實在讓人眼前一亮，拿到手裏就感覺質感非凡。封麵那種沉穩又不失現代感的配色，讓人忍不住想立刻翻開閱讀。內頁的紙張選擇也十分考究，文字清晰度高，閱讀起來眼睛一點也不纍，即便是長時間沉浸其中，也不會産生明顯的視覺疲勞。更值得稱贊的是，編排的邏輯性極強，章節之間的過渡自然流暢，仿佛有一條清晰的脈絡牽引著讀者的思路。圖錶和公式的呈現方式更是下瞭大功夫，不僅專業性十足，而且排版得當，關鍵信息一目瞭然，這對於理解復雜概念來說至關重要。作者在細節處理上的用心程度，從書脊的粘閤到頁碼的字體選擇，都體現瞭一種對知識的尊重和對讀者的體貼。一本好書，不僅內容要紮實，閱讀體驗同樣不可或缺，而這本教材在視覺和觸覺上的雙重享受，絕對是教科書級彆的典範。

評分☆☆☆☆☆

作為一名工程技術人員，我最看重教材的實用價值和解決實際問題的能力。這本書在這方麵可以說是做到瞭極緻。它沒有停留在純理論的象牙塔中，而是非常巧妙地將理論與實際工程中的難點和痛點結閤起來。書中提供的例題和習題設計得非常巧妙，它們不僅僅是檢驗知識掌握程度的工具，更像是小型工程問題的縮影。完成這些習題的過程，就像是完成瞭一次次小型的設計與優化任務，讓人在反復的實踐操作中真正內化瞭所學的知識。我甚至注意到，很多習題的難度設置非常貼閤當前行業對初級工程師的要求，這讓這本書不僅僅是一本學習資料，更像是一本寶貴的“技能提升手冊”。

評分☆☆☆☆☆

我最近正在為一個大型項目進行係統集成，對理論知識的深度和廣度要求極高。這本書在內容覆蓋的全麵性上，展現齣瞭驚人的野心和能力。它不僅係統地梳理瞭基礎的控製係統分析方法，更深入探討瞭許多前沿和高級的主題，比如魯棒控製、最優控製等，並且對這些復雜理論的數學推導過程進行瞭詳盡且嚴謹的解析。我發現，即便是那些我自認為已經掌握得比較牢固的知識點，通過書中的重新闡釋，也得到瞭更深層次的理解和升華。特彆是對於那些復雜的數學模型和係統辨識流程，作者的處理方式兼顧瞭理論的嚴謹性和工程的實用性，提供瞭大量的案例分析來佐證觀點，極大地增強瞭理論指導實踐的可操作性。

評分☆☆☆☆☆

與其他同類書籍相比，我感覺這本書的“人文關懷”做得特彆到位。很多技術書籍往往忽略瞭學習過程中的心理體驗。然而，這本書在各個章節的末尾，都會設置一些“思考與展望”的闆塊，引導讀者跳齣具體的公式計算，去思考該分支領域未來的發展方嚮和它在整個科學體係中的地位。這種宏觀視野的培養，對於培養一個閤格的工程師至關重要。它教會我如何保持終身學習的熱情，如何看待技術的迭代與創新。這種對讀者思維成長的潛移默化影響，是任何單一的技術點講解都無法比擬的，它培養的不僅僅是解決問題的能力，更是一種科學的思維框架和探索未知的勇氣。