自动控制原理(双语教材)(21世纪高等学校规划教材 电子信息) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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摆玉龙 著

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302325741

商品编码：29764723439

包装：平装

出版时间：2013-08-01

基本信息

书名:自动控制原理(双语教材)(21世纪高等学校规划教材 电子信息)

：34.50元

售价：23.5元,便宜11.0元,折扣68

作者:摆玉龙

出版社：清华大学出版社

出版日期：2013-08-01

ISBN：9787302325741

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版次：1

装帧：平装

开本：16开

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编辑推荐

内容提要

《自动控制原理（双语教材）/21世纪高等学校规划教材·电子信息》采用中英双语相结合的方式，全面地阐述了自动控制系统的基本理论与方法。

目录

章 自动控制系统概述

　1.1 引言

　1.2 自动控制系统的基本概念

　1.3 自动控制理论的发展

　1.4 自动控制系统的基本原理及组成

　　1.4.1 开环控制

　　1.4.2 闭环控制

　　1.4.3 自动控制系统的基本组成

　　1.4.4 自动控制系统的实例分析

　1.5 自动控制系统的分类

　　1.5.1 恒值控制系统和随动控制系统

　　1.5.2 连续系统和离散系统

　　1.5.3 单输入单输出系统和多输人多输出系统

　　1.5.4 线性系统和非线性系统

　　1.5.5 定常系统和时变系统

　　1.5.6 其他类型

　1.6 控制系统的基本要求

　1.7 控制系统的设计概述

　1.8 MATLAB在本章中的应用

　本章小结

　习题

第2章 控制系统的数学模型

　2.1 引言

　2.2 控制系统的时域数学模型

　　2.2.1 电气系统

　　2.2.2 机械系统

　2.3 线性系统的传递函数

　　2.3.1 传递函数的定义

　　2.3.2 典型环节及其传递函数

　　2.3.3 电气网络的运算阻抗与传递函数

　2.4 控制系统的结构图及其等效变换

　　2.4.1 结构图的组成

　　2.4.2 控制系统结构图的建立

　　2.4.3 结构图的等效变换

　　2.4.4 信号相加点和分支点的移动和互换

　　2.4.5 结构图简化示例

　2.5 信号流图和梅逊公式

　　2.5.1 信号流图

　　2.5.2 梅逊公式

　2.6 闭环传递函数的定义

　　2.6.1 闭环系统概述

　　2.6.2 闭环系统的传递函数

　2.7 非线性系统模型概述

　2.8 MATLAB在本章中的应用

　本章小结

　习题

第3章 线性系统的时域分析

　3.1 引言

　3.2 系统时间响应的性能指标

　3.3 一阶系统的时域分析

　　3.3.1 一阶系统的数学模型和结构图

　　3.3.2 一阶系统的单位阶跃响应

　　3.3.3 一阶系统的单位脉冲响应

　　3.3.4 一阶系统的单位斜坡响应

　　3.3.5 一阶系统的单位加速度响应

　3.4 二阶系统的时域分析

　　3.4.1 二阶系统的单位阶跃响应

　　3.4.2 阻尼二阶系统的动态性能分析

　3.5 高阶系统时域分析法概述

　3.6 控制系统的稳定性分析

　　3.6.1 稳定的基本概念和稳定的充分必要条件

　　3.6.2 代数稳定判据

　3.7 控制系统稳态误差的分析及计算

　　3.7.1 稳态误差的定义

　　3.7.2 系统类型与稳态误差

　　3.7.3 给定输入信号下的稳态误差计算

　……

第4章 根轨迹法

第5章 线性系统的频域分析法

第6章 线性系统的校正方法

第7章 计算机控制系统概述

附录A 拉普拉斯变换及反变换

附录B z变换定义及对照表

附录C 常用校正网络

附录D Bode图的绘制规则

附录E 常用MATLAB命令

参考文献

作者介绍

文摘

序言

《精密机械设计与制造》 第一章 引言 精密机械是现代工业的基础，其设计与制造水平直接关系到国家在高科技领域的竞争力。本书旨在系统介绍精密机械的设计理念、关键技术、制造工艺及相关的理论知识，为从事精密机械领域的工程技术人员、科研人员和高等院校师生提供一本全面而深入的学习参考。 精密机械的设计与制造涉及多学科的交叉融合，包括机械设计、材料科学、制造工艺、检测技术、自动化控制等。随着科学技术的飞速发展，精密机械的应用领域不断拓宽，例如航空航天、生物医药、集成电路、光学仪器、精密测量等，对机械的精度、性能、可靠性和小型化、智能化提出了越来越高的要求。因此，掌握先进的精密机械设计与制造技术，对于推动相关产业升级和技术创新至关重要。 本书的编写力求理论与实践相结合，既有扎实的理论基础，又注重实际应用中的工程问题。内容涵盖了精密机械设计的基本原则、关键零部件的设计方法、高精度加工技术、先进制造工艺、表面处理技术、精密测量与质量控制等多个方面。同时，本书还将介绍一些当前精密机械领域的前沿技术和发展趋势，以期帮助读者更好地把握行业动态。 第二章 精密机械的设计基础 2.1 高精度要求与设计原则 精密机械的设计首先要明确其所要求的“精度”内涵，包括尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度以及动态性能等。这些精度要求往往是相互关联、相互制约的，需要在设计过程中进行综合考虑和优化。 尺寸精度： 指零件实际尺寸与理论尺寸的接近程度。在精密机械中，尺寸精度通常要求达到微米甚至纳米级别。 形状精度： 指零件实际形状与理想形状的接近程度，包括直线度、平面度、圆度、圆柱度等。 位置精度： 指零件之间相对位置的精确程度，包括平行度、垂直度、同轴度、对称度等。 表面粗糙度： 指零件表面微观几何形状的起伏程度，直接影响零件的摩擦、磨损、密封性能以及光学性能。 动态性能： 对于运动部件，还需考虑其在运动过程中的稳定性、平稳性、振动和噪声等。 精密机械的设计原则需要遵循以下几个方面： 高刚度设计： 保证零件和结构的变形在允许范围内，减少因外力或自重引起的形变。 高稳定性设计： 减少热变形、振动和应力松弛对精度的影响。 低摩擦与磨损设计： 选用合适的材料和润滑方式，减小运动部件的摩擦和磨损，延长使用寿命。 易于加工与装配设计： 考虑零件的可加工性和装配的便利性，降低制造成本。 集成化与小型化设计： 随着技术发展，精密机械趋向于功能集成和体积小型化。 2.2 关键零部件的设计 精密机械的核心在于其关键零部件的设计与制造。本书将重点介绍几种常见的精密机械关键零部件的设计方法。 2.2.1 轴承设计 轴承是精密机械中实现运动副的关键部件，其性能直接影响机械的精度、寿命和运行平稳性。 滚动轴承： 包括球轴承和滚子轴承。设计时需考虑额定寿命、承载能力、精度等级、游隙、润滑方式以及安装与拆卸的方便性。精密滚动轴承在材料选择、滚道加工、表面处理等方面有特殊要求。 滑动轴承： 包括液体润滑轴承、固体润滑轴承和磁悬浮轴承。液体润滑轴承的设计关键在于油膜的形成和维持，需计算油膜压力、流量及润滑区；固体润滑轴承则需要选择合适的自润滑材料；磁悬浮轴承是近年来发展迅速的无接触轴承，设计涉及电磁学、控制理论和结构力学。 2.2.2 传动装置设计 传动装置用于传递运动和动力，在精密机械中，传动装置的精度和稳定性至关重要。 齿轮传动： 包括圆柱齿轮、锥齿轮、蜗轮蜗杆等。精密齿轮的设计需考虑传动比、功率、转速、精度等级（ISO标准）、齿形参数、材料选择、热处理工艺以及噪声和振动控制。 丝杠螺母副： 是实现直线运动和精密位移的关键部件，广泛应用于机床、测量仪器等。设计时需考虑传动精度、刚度、摩擦、磨损、防尘、润滑以及预紧力的施加。滚珠丝杠副因其低摩擦、高效率和高精度而成为主流。 直线导轨： 提供直线运动的支撑和导向。根据工作原理可分为滑动导轨、滚动导轨（如滚珠导轨、滚子导轨）、气浮导轨和磁悬浮导轨。精密导轨的设计需考虑刚度、摩擦、磨损、精度保持性、安装和调整的便捷性。 2.2.3 密封装置设计 密封对于防止润滑剂泄漏、防止外部污染物侵入以及保持工作环境的清洁至关重要，尤其是在精密仪器和真空设备中。 静态密封： 如O形圈、垫片等。设计时需考虑材料的耐腐蚀性、耐温性、弹性和压缩永久变形。 动态密封： 如油封、机械密封等。设计时需考虑密封件与运动件的接触压力、材料的耐磨性、自润滑性以及润滑油膜的形成。机械密封在高速、高压、高温和腐蚀性介质等严苛条件下应用广泛。 2.3 材料选择与性能分析 精密机械的设计离不开高性能材料的支持。材料的选择直接影响零件的强度、刚度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性、热稳定性以及加工性能。 结构材料： 包括各类钢材（如高碳钢、合金钢、不锈钢）、铝合金、钛合金、陶瓷等。精密机械常用高强度、高刚度和低热膨胀系数的材料。 工程塑料： 如聚四氟乙烯（PTFE）、聚甲醛（POM）、聚醚醚酮（PEEK）等，因其自润滑性、耐腐蚀性和易于加工性，在某些精密部件中得到应用。 功能材料： 如压电陶瓷、形状记忆合金、磁性材料等，用于实现特定的功能，如精密位移、传感和驱动。 材料的性能分析包括力学性能（强度、刚度、韧性）、物理性能（密度、热膨胀系数、导热性）和化学性能（耐腐蚀性）。同时，还需要关注材料的加工性能和成本。 第三章 精密制造工艺 精密制造是实现精密机械设计目标的关键环节。本章将介绍几种主要的精密制造技术。 3.1 高精度切削加工 高精度切削加工是获取高精度零件表面的基本手段。 超精密车削： 使用金刚石或立方氮化硼刀具，在专用的超精密车床上对工件进行车削，可获得纳米级的表面粗糙度。适用于光学元件、硬盘磁头等。 高精度磨削： 包括外圆磨削、内圆磨削、平面磨削等。选用合适的砂轮、磨削参数和冷却润滑液，可获得微米甚至亚微米级的表面。 精密铣削： 采用先进的铣削刀具和数控技术，实现高精度零件的加工。 精密镗削： 用于加工高精度孔。 3.2 非切削加工技术 非切削加工技术在某些情况下可以获得比切削加工更高的精度和更优的表面质量，且对材料的损伤更小。 电火花加工（EDM）： 包括电火花成形加工（EDC）和电火花线切割（WEDM）。适用于加工硬质合金、淬火钢等难加工材料，可获得复杂的型腔和精度较高的模具。 激光加工： 利用高能激光束进行切割、焊接、打孔、表面处理等。具有加工速度快、精度高、热影响区小等优点。 超声波加工（USM）： 利用超声波振动驱动磨料对工件进行刻蚀，适用于加工脆性材料和硬质材料。 3.3 表面处理技术 表面处理技术能够改善零件的表面性能，如提高硬度、耐磨性、耐腐蚀性、降低摩擦系数等。 热处理： 包括淬火、回火、渗碳、氮化等，用于提高材料的硬度和强度。 表面强化： 如渗氮、渗碳、镀层（硬质合金、陶瓷、DLC等）、PVD/CVD技术等。 抛光与研磨： 通过物理或化学方法对表面进行精加工，获得极低的表面粗糙度。 3.4 增材制造（3D打印）在精密机械中的应用 增材制造技术通过逐层堆积材料来构建三维物体，为精密机械的设计和制造带来了新的可能性。 选择性激光熔化（SLM）、电子束熔化（EBM）： 用于制造金属精密零件，可实现复杂结构和高精度。 光固化成型（SLA）、数字光处理（DLP）： 用于制造高精度聚合物零件，常用于原型制作和功能性部件。 熔融沉积（FDM）： 成本较低，适用于制作尺寸精度要求相对较低但结构复杂的部件。 增材制造在轻量化设计、功能集成、定制化生产等方面展现出巨大潜力。 第四章 精密测量与质量控制 4.1 测量基准与测量误差 精密机械的质量控制离不开精确的测量。理解测量基准的建立和测量误差的分析是精确测量的基础。 测量基准： 包括尺寸基准、角度基准、位置基准等，是进行尺寸和位置测量的参照。 测量误差： 包括系统误差、随机误差和人为误差。需要通过合理的测量方法和数据处理技术来减小和消除误差。 4.2 精密测量仪器与技术 三坐标测量机（CMM）： 能够进行三维尺寸和形状的测量，是现代精密测量的主力设备。 光学测量仪器： 如光学影像测量仪、激光扫描仪、白光干涉仪等，用于高精度表面形貌和尺寸测量。 粗糙度仪与轮廓仪： 用于测量表面粗糙度和轮廓特征。 圆度仪与测长仪： 用于测量零件的圆度、直线度、平行度等。 计量工具： 如千分尺、百分表、量块等，是基础的精密测量工具。 4.3 质量控制体系 过程控制： 在制造过程中对关键参数进行实时监控，确保产品质量稳定。 统计过程控制（SPC）： 利用统计学方法分析生产过程中的数据，预测和控制产品质量。 质量检验： 对最终产品进行全面检测，确保其符合设计要求。 第五章 精密机械的发展趋势 微机电系统（MEMS）： 将机械、电子、材料、光学等学科融合，实现微米甚至纳米级的功能器件。 纳米技术与超精密制造： 推动制造精度向纳米尺度迈进，满足更高性能的需求。 智能化与集成化： 结合传感器、执行器和控制系统，实现精密机械的智能化操作和功能集成。 新材料的应用： 探索和应用具有优异性能的新型材料，如高性能复合材料、智能材料等。 绿色制造与可持续发展： 关注制造过程的环境影响，发展节能、环保的制造技术。 本书对精密机械的设计与制造进行了系统性的阐述，希望能为读者提供有价值的参考和启发。在实际工作中，应结合具体应用场景，深入理解相关理论知识，并不断学习和探索新的技术，以应对日益严峻的市场挑战和技术革新。

评分☆☆☆☆☆

这本《自动控制原理》的教材，说实话，入手的时候抱着挺大的期望，毕竟是“21世纪高等学校规划教材”的系列，还带个“双语”的标签。刚翻开目录，那种严谨的结构感就扑面而来，感觉像是走进了老派工程学课堂。一开始对系统的时域分析、频域分析那几章，讲解得还算扎实，公式推导虽然有点繁琐，但跟着一步步走，基础框架是能立起来的。不过，个人感觉，它在“直观理解”这块做得稍显不足。很多时候，公式推出来后，对于这个数学表达背后的物理意义，特别是对于初学者，书本给的解释有点过于精炼，像是在对已经掌握了基础的学生说话。举个例子，讲到根轨迹法时，虽然步骤清晰，但为什么“增益K的变化会导致极点移动到哪个区域”，那种“为什么”的工程直觉，书里给的篇幅太少了。我花了大量时间去查阅其他补充资料，才真正把那份“感觉”给找回来。对于想快速建立直觉认知的人来说，这本书的深度是有的，但广度和启发性可能需要读者自己去挖掘。总的来说，它更像是一个扎实的工具箱，工具都在，但怎么用出精妙的活儿，还得靠自己摸索。

评分☆☆☆☆☆

我必须得说，这本教材的语言组织和逻辑推进，简直是一场对耐心的考验。它走的路线是极其“理论先行”的，像一个步步为营的数学家在构建他的大厦，每一步的论证都密不透风。我特别注意到，它在引入状态空间法时，那种从微分方程到矩阵形式的转化，处理得非常细致和规范，这对于后续进行现代控制理论的学习绝对是打下了坚实的基础。但问题在于，这种极致的规范性牺牲了教学的流畅性。书中的例子相对比较“教科书化”，都是标准的、理想化的系统模型，很少能看到那些充满了实际工程中非线性和扰动的“野路子”案例。当你合上书本，试着去分析一个真实工业流程中的反馈回路时，会发现书里教的那些标准步骤，在实际应用中经常需要大量的“变通”和“经验修正”，而这些修正恰恰是这本书里最缺乏的部分。对于希望毕业后能马上应对复杂工程实践的读者，这本书可能需要搭配大量的仿真软件操作和实际案例分析才能真正发挥作用，否则，它更像是一份完美的“理论参考手册”，而非一本“实战指导书”。

评分☆☆☆☆☆

关于它的“双语”特色，坦白讲，我感觉这部分更像是锦上添花，而非锦上添花。英文部分的翻译质量总体上是过关的，术语对应准确，保证了跨语言阅读的连贯性。然而，这种双语的排版方式，有时反而成了阅读的干扰项。当你在读一个复杂的公式推导时，目光需要在中文和英文之间快速切换，尤其是在处理那些长长的、包含大量希腊字母的控制律表达式时，这种频繁的切换会打断思考的节奏。我个人更倾向于选择单一语言的权威教材，这样能让注意力更集中于内容的深度上。如果教材的设计初衷是服务于外语水平一般的学生，那么或许可以将英文作为“注释”或“拓展阅读”，而不是与主体内容并列呈现。在核心概念的阐述上，我感觉中文部分的表达已经足够清晰和精准，增加英文原文似乎并未带来额外的知识增量，反而略微拉低了阅读的效率。

评分☆☆☆☆☆

这本书的习题部分设计，是检验学习成果的关键。我花了相当大的精力去啃那些课后练习题，它们的难度梯度设置得相当合理。从最基础的传递函数求取，到中等的根轨迹绘制与校正，再到最后的不可控、不可观测性判断，练习题覆盖了教材内容的主要知识点。但有趣的是，虽然理论部分写得如此严谨，但少数几道涉及到具体参数计算的习题，其给出的参数值似乎过于“理想化”，以至于计算结果非常“漂亮”，这在真实的工程计算中是极少发生的。这种“为了教学而设计的完美数据”让我产生了一种疏离感，总觉得书中描绘的控制世界和现实世界的摩擦力是缺失的。尽管如此，对于检验对基本算法的掌握程度，这套习题集依然是顶级的资源，只要能独立完成大部分计算题，说明对经典控制理论的理解已经非常到位了，足以应对期末考试的挑战。

评分☆☆☆☆☆

这本书在处理系统的稳定性分析方面，展现出了极强的学术功底。特别是对于李雅普诺夫稳定性理论的讲解，它没有回避那些抽象的能量函数构建过程，而是力求将数学工具与系统能量的耗散或守恒联系起来，试图让读者感受到这种分析方法的深刻性。这一点我很欣赏，因为它触及了控制工程的“内功心法”。然而，正如很多国内传统教材的特点一样，它在面向“现代控制”的深入内容，比如最优控制、鲁棒控制的引入上，显得略微保守和浅尝辄止。它花了大量篇幅确保读者对经典控制理论（如频域分析、根轨迹）的掌握达到教科书级别，但对于当前工程界热点的前沿技术，比如H-无穷控制或者自适应控制的初步概念，介绍得不够深入。这使得这本书更像是为传统电气、机械控制专业设计的“基石课程”，对于面向前沿信息、智能控制方向的学生来说，可能需要另一本更偏向“现代与前沿”的教材来补充其知识结构的后半部分。