自動控製原理及應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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廉振芳 等 著

圖書標籤:

• 自動控製
• 控製理論
• 控製係統
• 自動控製原理
• 係統分析
• 反饋控製
• 現代控製
• MATLAB控製
• 工程控製
• 控製工程

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齣版社： 北京理工大學齣版社

ISBN：9787564065010

商品編碼：29764684337

包裝：平裝

齣版時間：2012-08-01

基本信息

書名：自動控製原理及應用

定價：46.00元

作者：廉振芳 等

齣版社：北京理工大學齣版社

齣版日期：2012-08-01

ISBN：9787564065010

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版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.341kg

編輯推薦

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廉振芳等編著的《自動控製原理及應用》重點介紹瞭自動控製原理的經典控製理論部分，內容包括：自動控製係統的基本概念，自動控製係統的數學模型，自動控製係統的時域分析法，控製係統的頻域分析法，自動控製係統的校正和自動控製原理的應用等。本書可作為高職高專自動控製相關專業的教材。

內容提要

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目錄

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章 緒論 1.1 自動控製理論概述 1.2 自動控製係統的基本概念 1.2.1 自動控製係統的基本原理和基本概念 1.2.2 自動控製係統的控製方式 1.2.3 自動控製係統的組成 1.2.4 自動控製係統舉例 1.3 自動控製係統的分類 1.3.1 按輸入信號變化的規律分類 1.3.2 按係統傳輸信號對時間的關係分類 1.3.3 按係統的輸齣量和輸入量間的關係分類 l.3.4 按係統中的參數對時間的變化情況分類 1.4 對自動控製係統的基本要求 1.5 自動控製係統實例分析 本章小結與練習第2章 拉普拉斯變換及其應用 2.1 拉普拉斯變換的概念 2.1.1 定義 2.1.2 常見函數的拉氏變換 2.2 常用的性質和定理 2.2.1 綫性性質 2.2.2 微分定理 2.2.3 積分定理 2.2.4 位移性質(也稱復位移性質) 2.2.5 延遲定理(也稱實位移性質) 2.2.6 初值定理 2.2.7 終值定理 2.3 拉氏反變換 本章小結與練習第3章 控製係統的數學模型 3.1 控製係統的微分方程 3.1.1 電路係統 3.1.2 綫性定常微分方程的求解 3.2 傳遞函數 3.2.1 傳遞函數的基本概念 3.2.2 傳遞函數的定義 3.2.3 傳遞函數的性質 3.2.4 傳遞函數的求法 3.3 典型環節的數學模型及其動態響應 3.3.1 比例環節 3.3.2 積分環節 3.3.3 微分環節 3.3.4 慣性環節 3.3.5 振蕩環節 3.3.6 延遲環節 3.4 控製係統的動態結構圖 3.4.1 動態結構圖 3.4.2 動態結構圖的繪製 3.4.3 動態結構圖的等效變換和化簡 3.4.4 信號流圖與梅遜公式 3.5 自動控製係統的傳遞函數 3.5.1 閉環控製係統的開環傳遞函數 3.5.2 給定輸入信號R(s)作用下的閉環傳遞函數 3.5.3 擾動信號Ⅳ(s)作用下的閉環傳遞函數 3.5.4 閉環係統的誤差傳遞函數 本章小結與練習 任務訓練1 任務訓練2第4章 時域分析法 4.1 典型輸入信號及性能指標 4.1.1 典型輸入信號 4.1.2 典型初始狀態 4.1.3 典型時間響應 4.1.4 係統性能指標的定義 4.2 一階係統分析 4.2.1 一階係統的數學模型 4.2.2 一階係統的單位階躍響應 4.2.3 一階係統的單位階躍響應的性能指標 4.3 二階係統分析 4.3.1 二階係統的數學模型 4.3.2 二階係統的特徵根及性質 4.3.3 二階係統的單位階躍響應 4.4 係統穩定性分析 4.4.1 穩定的基本概念 4.4.2 穩定的數學條件 4.4.3 勞斯判據 4.5 係統穩態誤差分析 4.5.1 誤差與穩態誤差 4.5.2 穩態誤差計算 4.5.3 係統型彆 4.5.4 典型輸入信號r(t)作用下的穩態誤差與靜態誤差係數 4.5.5 乾擾n(t)作用下的穩態誤差 本章小結與練習 任務訓練3 任務訓練4第5章 控製係統的頻域分析法 5.1 係統頻率特性的基本概念 5.1.1 基本概念 5.1.2 頻率特性的性質 5.1.3 頻率特性的圖形錶示方法 5.2 典型環節的頻率特性 5.3 係統開環對數頻率特性麯綫的繪製 5.3.1 係統開環對數頻率特性及繪製步驟 5.3.2 係統開環對數頻率特性繪製舉例 5.4 係統穩定性的頻域分析 5.4.1 奈奎斯特穩定判據 5.4.2 對數頻率穩定判據 5.4.3 穩定裕量 5.4.4 動態性能的頻域分析 5.4.5 典型係統頻域分析 本章小結與練習 任務訓練5第6章 根軌跡法 6.1 根軌跡與根軌跡方程 6.1.1 根軌i亦的基本概念 6.1.2 根軌跡方程 6.2 繪製根軌跡的基本法則 6.2.1 根軌跡的個數 6.2.2 根軌跡的對稱性 6.2.3 根軌跡的起點和終點 6.2.4 實軸上的根軌跡 6.2.5 根軌跡的漸近綫 6.2.6 起始角與終止角 6.2.7 分離點 6.2.8 分離角與會閤角 6.2.9 虛軸交點 6.2.10 根之和 6.3 控製係統的根軌跡分析法 6.3.1 閉環零、極點與階躍響應的定 6.3.2 利用主導極點估算係統性能指標 6.3.3 根軌跡的改造對係統的影響 6.3.4 根軌跡法係統動態特性中的應用 本章小結與練習第7章 自動控製係統的校正 7.1 係統校正概述 7.1.1 係統校正的基本概念 7.1.2 係統校正的方式 7.1.3 常用校正裝置 7.1.4 係統指標的確定 7.2 串聯校正 7.2.1 比例(P)校正 7.2.2 比例一微分(PD)校正 7.2.3 比例一積分(PI)校正 7.2.4 比例一積分一微分(PID)校正 7.3 反饋校正 7.3.1 反饋校正的原理 7.3.2 反饋校正的分類與應用 7.4 復閤校正 7.4.1 按輸入補償的復閤校正 7.4.2 按擾動補償的復閤校正 7.5 自動控製係統的一般設計方法 7.5.1 自動控製係統設計的基本步驟 7.5.2 係統固有部分開環頻率特性的確定 7.5.3 係統預期開環對數頻率特性的確定 本章小結與練習第8章 直流調速係統 8.1 單閉環轉速負反饋晶閘管直流調速係統 8.1.1 係統的組成 8.1.2 係統的框圖 8.1.3 係統的自動調節過程 8.1.4 係統的性能分析 8.2 轉速電流雙閉環直流調速係統 8.2.1 雙閉環直流調速係統的組成 8.2.2 係統動態結構圖 8.2.3 雙閉環直流調速係統的工作原理和自動調節過程 8.2.4 係統性能分析 8.2.5 係統的穩定性分析 8.2.6 雙閉環直流調速係統的優點 8.2.7 給定積分器的應用 8.3 任務訓練——轉速電流雙閉環直流調速係統設計實例 本章小結與練習 任務訓練6參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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《現代信號處理理論與實踐》 內容簡介 本書深入探討瞭現代信號處理的核心理論，並結閤實際應用場景，旨在為讀者構建一個全麵而深刻的信號處理知識體係。我們將從信號的基本概念齣發，逐步深入到復雜的信號分析、變換、濾波以及估計等關鍵技術，並輔以大量實際案例，展示這些理論如何在工程實踐中發揮巨大作用。 第一篇 信號的數學基礎 本篇是理解後續內容的基礎。我們將首先迴顧和梳理信號處理所需的必要數學工具，包括但不限於： 復變函數與傅裏葉級數/變換： 深入剖析周期信號和非周期信號的頻域錶示，理解信號的頻譜特性。我們將詳細講解傅裏葉變換的性質、求解方法，並探討其在信號分析中的地位，例如如何通過傅裏葉變換來識彆信號的頻率成分、帶寬等重要信息。 拉普拉斯變換與Z變換： 介紹連續時間和離散時間係統分析的強大工具。拉普拉斯變換對於分析連續時間綫性時不變（LTI）係統的穩定性、頻率響應至關重要；Z變換則在離散時間係統分析，特彆是數字濾波器設計中不可或缺。我們將詳細推導其收斂域的概念，以及如何利用它們來解決微分方程和差分方程。 概率論與隨機過程： 信號處理往往需要處理帶有噪聲的實際信號，因此理解隨機信號的統計特性是必不可少的。我們將介紹隨機變量、概率分布、期望、方差等基本概念，並重點闡述平穩隨機過程、功率譜密度等核心概念，為後續的信號估計和濾波奠定理論基礎。 綫性代數基礎： 嚮量空間、矩陣運算、特徵值分解等概念在多維信號處理、主成分分析等方麵有著廣泛應用。我們將迴顧必要的內容，為理解高階統計量和更復雜的信號模型提供支持。 第二篇 信號分析與錶示 本篇將聚焦於如何有效地分析和錶示各種類型的信號。 時域分析： 學習如何從時間軸上觀察和理解信號的特性，包括信號的幅度、相位、周期性、瞬時頻率等。我們將探討信號的包絡、瞬時相位等概念，尤其是在調製信號分析中的應用。 頻域分析： 傅裏葉變換是頻域分析的基石。我們將深入研究功率譜密度（PSD）和能量譜密度（ESD）的概念，理解信號在不同頻率上的能量分布。通過對信號進行頻譜分析，我們可以揭示信號的內在結構，例如識彆噪聲、提取有用信息、判斷係統特性等。 時-頻分析： 很多信號的頻率特性會隨時間變化，例如語音信號、地震信號等。傳統的傅裏葉變換隻能給齣全局的頻率信息，無法體現時間上的變化。本篇將介紹短時傅裏葉變換（STFT）及其改進方法，如加窗傅裏葉變換，並探討更先進的時-頻分析技術，如小波變換。小波變換能夠提供多分辨率的分析，同時兼顧時間和頻率的信息，在圖像處理、信號去噪等方麵錶現齣色。我們將詳細講解不同類型的小波基函數及其性質，以及如何根據信號特點選擇閤適的小波。 第三篇 信號變換與濾波 本篇是信號處理的核心技術之一，即如何通過變換和濾波來改變信號的特性，以達到去噪、增強、提取等目的。 離散傅裏葉變換（DFT）與快速傅裏葉變換（FFT）： 詳細介紹DFT的定義、性質及其在數字信號處理中的地位。重點講解FFT算法，包括蝶形運算、基-2 FFT等，以及其在實際計算中的效率優勢。 數字濾波器設計： IIR濾波器設計： 介紹無限脈衝響應（IIR）濾波器的基本原理，包括巴特沃斯、切比雪夫、橢圓等經典逼近方法，以及如何從模擬濾波器原型嚮數字濾波器進行轉換（如脈衝不變法、雙綫性變換法）。重點分析IIR濾波器的優勢（如階數低）和劣勢（如相位失真）。 FIR濾波器設計： 介紹有限脈衝響應（FIR）濾波器的基本原理。重點講解窗函數法（如矩形窗、漢寜窗、海明窗、布萊剋曼窗）和頻率采樣法，以及Parks-McClellan算法用於最優FIR濾波器設計。闡述FIR濾波器具有綫性相位，且易於穩定實現的優點。 自適應濾波器： 介紹能夠根據輸入信號的統計特性自動調整自身參數的濾波器。重點講解LMS（最小均方）算法及其變種，以及RLS（遞歸最小二乘）算法。自適應濾波器在噪聲消除、迴聲消除、信道均衡等領域有廣泛應用。 其他信號變換： 簡要介紹沃爾什-哈達瑪變換、離散餘弦變換（DCT）等在特定領域的應用，例如DCT在圖像和音頻壓縮中的重要作用。 第四篇 信號估計與檢測 本篇將探討如何從含有噪聲的信號中估計齣有用信息，以及如何從噪聲中檢測齣目標信號。 譜估計： 介紹不同於傅裏葉分析的譜估計方法。包括經典譜估計（如周期圖法、Welch法）和現代譜估計（如AR模型、ARMA模型、最大熵譜估計）。重點分析這些方法的優缺點以及適用場景。 維納濾波： 介紹最優綫性濾波器，即維納濾波器。通過最小化均方誤差，維納濾波器能夠在噪聲存在的情況下，盡可能準確地恢復原始信號。我們將詳細推導維納濾波器的形式，並分析其在信號去噪和預測中的應用。 卡爾曼濾波： 介紹用於估計動態係統狀態的遞歸算法。卡爾曼濾波能夠融閤來自傳感器測量值和係統模型的信息，得到最優的係統狀態估計。我們將詳細闡述卡爾曼濾波的預測和更新過程，並探討其在導航、目標跟蹤、經濟預測等領域的應用。 信號檢測： 介紹如何從背景噪聲中檢測齣已知或未知信號。我們將探討 Neyman-Pearson 準則，以及匹配濾波器在檢測已知信號中的作用。 第五篇 實際應用與案例分析 本篇將通過具體的應用場景，展示信號處理理論的強大生命力。 通信係統中的信號處理： 調製與解調： 介紹AM, FM, PSK, QAM等調製技術，以及相應的解調方法。 信道均衡： 講解如何利用信號處理技術剋服多徑效應和頻率選擇性衰落，提高通信質量。 噪聲抑製與抗乾擾： 應用濾波器和自適應技術來消除噪聲，提高信號的可懂度。 音頻與語音信號處理： 語音識彆與閤成： 介紹MFCC（梅爾頻率倒譜係數）等特徵提取方法，以及 Hidden Markov Model (HMM) 和深度學習在語音識彆中的應用。 音頻編碼與壓縮： 講解 MP3, AAC 等音頻編碼格式的原理，涉及感知編碼等概念。 聲源定位與分離： 應用陣列信號處理技術來確定聲源位置或分離混閤聲音。 圖像與視頻信號處理： 圖像增強與去噪： 介紹濾波器（如高斯濾波、中值濾波）在圖像去噪中的應用，以及直方圖均衡化等增強技術。 圖像壓縮： 講解 JPEG, MPEG 等圖像視頻壓縮標準中DCT、小波變換等核心技術。 特徵提取與目標識彆： 介紹邊緣檢測、角點檢測等圖像特徵提取方法，以及模式識彆技術在目標識彆中的應用。 生物醫學信號處理： ECG/EEG信號分析： 介紹心電圖、腦電圖信號的濾波、特徵提取和模式識彆，用於疾病診斷。 醫學影像處理： 包括MRI, CT等圖像的重建、增強和分割。 其他應用領域： 簡要介紹雷達信號處理、地震信號分析、機械振動分析等。 本書的特點 理論與實踐相結閤： 每一章的理論講解都力求深入淺齣，並緊密結閤實際應用，通過大量的工程實例來加深讀者對理論的理解。 數學工具的係統梳理： 在介紹核心信號處理理論之前，對必要的數學基礎進行迴顧和講解，確保讀者能夠無障礙地學習。 覆蓋麵廣： 涵蓋瞭信號處理從基礎到進階的各個方麵，既適閤初學者入門，也為有一定基礎的讀者提供更深入的探討。 注重計算實現： 在介紹算法時，也考慮瞭其在實際計算中的可行性和效率。 案例豐富多樣： 旨在通過多元化的應用場景，讓讀者感受到信號處理技術的廣泛應用前景。 通過學習本書，讀者將能夠係統地掌握現代信號處理的理論精髓，並具備分析和解決實際工程問題的能力。本書適用於電子工程、通信工程、計算機科學、自動化等相關專業的學生、研究人員以及工程師。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計得很有現代感，簡潔的藍白配色，中間是一個抽象的、充滿幾何感的係統框圖，讓人一眼就能感受到它的專業性。我一個剛接觸自動化領域的學生，抱著試試看的心態翻開瞭它。首先吸引我的是它的緒論部分，作者沒有直接堆砌復雜的公式，而是通過幾個非常貼近生活的例子，比如恒溫器的工作原理、汽車巡航係統的基本邏輯，把“控製”這個概念講得栩栩如生。我記得裏麵提到一個經典的“反饋迴路”模型，用一個小小的水杯和水龍頭來比喻，瞬間就打通瞭我的認知壁壘。在初讀這幾章的時候，我感覺自己像是在閱讀一本優秀的科普讀物，而不是教科書。它對經典控製理論的引入非常平滑，沒有那種突然掉入數學深淵的恐慌感。即便是拉普拉斯變換這樣讓很多同學頭疼的內容，作者也花瞭大量的篇幅去解釋其物理意義，而不是僅僅停留在數學推導上，這點對於自學者來說簡直是太友好瞭。它成功地搭建瞭一個堅實的理論基礎，為後續深入學習打下瞭非常紮實的地基，讓人對整個控製係統的運行脈絡有瞭清晰的圖景。

評分☆☆☆☆☆

說實話，這本書的深度和廣度都超齣瞭我的預期，尤其是在現代控製理論那一塊的處理上，簡直是教科書級彆的典範。我特彆欣賞作者在講解狀態空間法時所采取的漸進式教學策略。他們沒有急於展示那些眼花繚亂的矩陣運算，而是先用非常直觀的例子展示瞭為什麼需要用狀態變量來描述係統，以及相比於傳統的傳遞函數模型，狀態空間模型在處理多輸入多輸齣（MIMO）係統時的巨大優勢。書中對可控性和可觀測性這兩個核心概念的闡述極為透徹，通過構建各種奇異的係統案例，清晰地展示瞭隻有當係統具備特定屬性時，我們纔能有效地進行設計和分析。我記得書中還穿插瞭好幾個大型工業案例的剖析，比如機械臂的軌跡規劃和高精度定位係統，這些案例的數學建模過程詳略得當，既保證瞭嚴謹性，又不會讓讀者感到枯燥乏味。讀完這一部分，我感覺自己不僅僅是學會瞭求解矩陣的技巧，更是領悟瞭如何用更宏觀、更係統的視角去看待復雜的工程問題。

評分☆☆☆☆☆

我是一個跨專業學習者，之前對信號處理和綫性代數有基礎，但對控製論一竅不通。這本書對我最大的幫助在於它的案例選擇和難度遞進的設置，簡直是為我這種背景的讀者量身定做。初學者常常會因為概念的抽象性而感到沮喪，但這本書通過對各種“經典控製”問題的深入剖析——比如如何利用根軌跡法來直觀地判斷係統穩定性邊界，或者如何通過伯德圖來設計頻率響應特性——讓我逐步建立起對係統的直覺判斷力。特彆是它對非綫性係統的介紹，沒有直接跳到復雜的李雅普諾夫穩定性理論，而是先通過相平麵法和描述函數法，讓讀者領略到非綫性係統的獨有魅力和挑戰。這種循序漸進、先易後難的敘事方式，讓我在閱讀過程中始終保持著一種“我能理解”的積極心態，極大地激發瞭我持續學習的動力，這對於一本厚重的專業書籍來說，是極其難得的品質。

評分☆☆☆☆☆

與其他一些側重理論推導、鮮有實際應用的教材相比，這本《自動控製原理及應用》的“應用”二字絕非虛名。它非常注重控製係統設計中的工程權衡藝術。比如，書中討論到最佳控製和優化控製時，並沒有僅僅停留在推導哈密頓-雅可比方程，而是深入分析瞭算子復雜性、計算實時性與控製性能之間的矛盾。在設計魯棒控製器時，它清晰地闡述瞭在麵對模型不確定性時，是選擇犧牲一部分動態性能來換取絕對的穩定性邊界，還是接受更高的風險去追求更快的響應速度。這種對實際工程約束的深刻理解和討論，讓這本書的價值超越瞭一般的標準教材。它教會瞭我，控製工程的核心在於解決問題，而不是僅僅證明定理。對於那些計劃進入研發崗位或者從事實際係統調試的讀者來說，這種對工程哲學層麵的探討，比單純的計算技巧更有啓發性。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和圖錶質量簡直是業界良心，這對於一本技術書籍來說至關重要。我手裏這本精裝版紙張厚實，油墨清晰，即便是長時間閱讀也不會感到眼睛疲勞。最讓我感到驚喜的是它對仿真實驗的重視程度。書中在講解每一個控製算法——無論是PID的改進型，還是更復雜的魯棒控製——之後，都會緊跟著一組詳細的MATLAB/Simulink仿真步驟和結果分析。這些仿真模型不是那種簡單跑通瞭事的“樣闆房”，而是真正反映瞭工程實踐中可能遇到的非綫性、延遲和噪聲乾擾。我跟著書本一步步操作下來，親眼見證瞭一個原本不穩定、振蕩劇烈的係統，在應用瞭書中所講的超前滯後補償後，性能得到質的飛躍。這種理論與實踐緊密結閤的學習體驗，極大地增強瞭我解決實際工程問題的信心。它不是高高在上的理論堆砌，而是手把手教你如何把紙麵上的公式變成現實中可運行的代碼和可控製的設備。