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出版者:北京大学出版社

作者:沈辉

出品人:

页数:268

译者:

出版时间:2003-1

价格:24.00元

装帧:

isbn号码:9787301061015

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深入浅出，掌握现代控制理论的基石——《现代控制理论与应用》 本书旨在为读者提供一个全面而深入的现代控制理论体系。我们从最基础的概念出发，循序渐进地构建起复杂的理论框架，并辅以丰富的工程实例，帮助读者理解理论如何指导实际的系统设计与优化。 第一部分：系统建模与表示 本部分将引导您理解如何对动态系统进行数学描述。我们将从经典系统分析的基础——线性定常（LTI）系统开始，深入探讨传递函数、脉冲响应以及频域分析方法，例如伯德图、奈奎斯特图和根轨迹图，这些工具对于理解系统的稳定性、动态响应特性以及设计控制器至关重要。 在此基础上，我们将引入状态空间法的概念。这种方法能够更全面地描述系统的内部状态，对于多输入多输出（MIMO）系统以及非线性系统的分析尤为强大。您将学习如何建立系统的状态空间方程，理解可控性和可观测性的概念，以及它们在系统设计中的重要作用。我们还将探讨不同表示法之间的转换，确保您能够灵活运用各种工具。 第二部分：线性系统分析 在掌握了系统模型之后，本部分将聚焦于线性系统的关键特性分析。首先，我们将深入研究系统的稳定性，包括李雅普诺夫稳定性理论，理解系统在扰动下是否能恢复到平衡状态。我们将详细讲解判断系统稳定性的各种判据，例如劳斯-霍尔维茨判据和代数稳定性准则。 其次，我们将分析系统的动态响应，包括瞬态响应和稳态响应。您将学习如何通过闭环系统的极点位置来预测和控制系统的响应速度、超调量和稳态误差。我们将详细介绍PID控制器的原理及其在工程实践中的应用，探讨参数整定的方法，如齐格勒-尼科尔斯法等，并分析PID控制器在不同系统中的优缺点。 第三部分：控制器设计 本部分是本书的核心，将引领您进入控制器设计领域。我们将从经典的PID控制器设计入手，深入探讨其工作原理、设计步骤以及调优技巧。在此基础上，我们将拓展到更先进的控制器设计方法。 您将学习如何利用状态反馈来设计更优化的控制器，实现期望的系统性能，例如快速响应、零稳态误差或特定的阻尼比。我们将详细讲解极点配置（Pole Placement）的设计技术，以及如何通过状态观测器来估计不可直接测量的系统状态，从而实现状态反馈控制。 此外，我们还将介绍最优控制理论的基础，例如LQR（线性二次调节器）控制器。您将理解如何通过最小化一个代价函数来设计控制器，以在性能和控制能量之间取得最佳平衡。 第四部分：非线性系统与鲁棒控制 现实世界中的许多系统并非总是线性的。本部分将为您揭示非线性系统的特点及其分析方法。我们将介绍一些常见的非线性现象，如饱和、死区、滞后等，并探讨如何对这些系统进行建模和初步分析。 在此基础上，我们将引入鲁棒控制的概念。您将理解在存在模型不确定性或外部干扰的情况下，如何设计能够保持良好性能的控制器。我们将介绍一些基本的鲁棒控制方法，例如H-无穷控制的初步思想，帮助您理解如何权衡控制器的性能和鲁棒性。 第五部分：现代控制在工程中的应用 理论的目的是为了解决实际问题。本部分将通过一系列具体的工程案例，展示现代控制理论的强大应用能力。我们将选取不同领域的典型系统，例如航空航天、机器人、过程控制、电力系统等，详细分析这些系统在应用现代控制理论时遇到的挑战，以及如何利用本书所学的知识来解决这些问题。 您将看到如何将状态空间方法应用于飞行器姿态控制，如何利用PID控制器实现机器人关节的精确运动，以及如何通过最优控制来优化生产过程的能源消耗。通过这些案例，您将深刻体会到现代控制理论在提升系统性能、效率和可靠性方面的巨大价值。 本书特色： 理论与实践相结合： 每一章都围绕核心理论展开，并紧密结合工程实际，提供丰富的案例分析。 循序渐进的难度： 从基础概念到高级主题，逐步深入，适合不同背景的读者。 强调概念理解： 注重对控制系统背后原理的深入剖析，而非死记硬背公式。 面向工程应用： 旨在培养读者运用现代控制理论解决实际工程问题的能力。 无论您是希望深入理解动态系统运行机制的学生，还是希望提升工程系统性能的工程师，亦或是对智能控制充满好奇的研究者，《现代控制理论与应用》都将是您不可或缺的学习伴侣。它将为您打开一扇通往复杂系统理解与控制的大门。

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这本书的排版和装帧实在是太用心了，简直就像是一件艺术品。拿到手里的时候，那种沉甸甸的质感和纸张的细腻触感，立刻就让人觉得这是一本值得收藏的珍品。封面设计充满了现代感又不失严谨，色彩搭配得恰到好处，让人在众多技术书籍中一眼就能被它吸引。内页的字体选择非常人性化，大小适中，行距留白合理，长时间阅读下来眼睛也不会感到疲劳。更值得称赞的是，书中大量的图表和流程图绘制得极其清晰、专业，复杂概念的阐释完全依赖于这些高质量的视觉辅助，让原本枯燥的技术内容变得生动易懂。作者在细节上的把控，从章节标题到索引的编排，都体现出一种对读者体验极致的追求，这在很多技术书籍中是很少见的。这种精美的制作水平，无疑极大地提升了阅读体验，让人在学习知识的同时，也能享受到阅读的愉悦感。

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这本书的叙事逻辑简直是教科书级别的流畅，完全没有传统技术书籍那种生硬的、片段式的知识堆砌感。作者似乎有一种魔力，能将原本跨越多个学科领域的复杂概念，串联成一条清晰、连贯的学习路径。从最基本的模块搭建，到复杂的系统集成与优化，每一步的过渡都处理得自然而然，让人在不知不觉中就完成了知识体系的构建。我特别欣赏作者在讲解关键算法时所采用的“循序渐进、层层递进”的手法，他总是先用一个简单的例子引出核心思想，然后再逐步引入更复杂的约束条件和参数调整，使得读者在构建知识的“骨架”时不会感到迷茫。这种精心设计的学习流程，极大地降低了自学者入门的门槛，真正做到了“化繁为简，深入浅出”。

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这本书的价值远超出了预期的性价比。我原以为一本内容如此详尽、印刷如此精美的专业书籍，价格会非常昂贵，但拿到手后才发现，它提供的知识密度和学习体验，与市面上那些价格高出数倍的同类书籍相比，简直是物超所值。更重要的是，这本书不仅仅是一本“读完即束之高阁”的参考书，它更像是一个可以陪伴我职业生涯持续成长的工具箱。书中所提供的问题解决框架和设计思想，使我能够灵活应对未来不断出现的新型仿真挑战。它教会我的不仅是如何操作一个软件，更是如何用一种系统化、工程化的思维去思考和解决实际问题。在当前技术快速迭代的环境下，能够找到一本兼具深度、广度和实用性的优质教材，无疑是为自己的专业成长投资了一笔非常明智的财富。

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我花了很长时间在市面上寻找一本能够系统梳理现代控制理论与仿真工具结合的书籍，这本书的出现简直是雪中送炭。它不仅仅是简单地罗列软件功能，而是深入剖析了如何将抽象的数学模型转化为实际可操作的仿真环境。书中对基础理论的讲解非常扎实，没有那种为介绍工具而介绍工具的空泛感，而是紧密结合实际工程问题的求解过程。特别是关于非线性系统建模的部分，作者展示了多种处理复杂工况的策略，这些都是我在实际工作中摸索了很久才略有心得的经验。更让我惊喜的是，它对最新仿真技术的发展趋势也有所涉猎，不像有些老旧教材那样滞后于时代。阅读过程中，我感觉自己仿佛有了一位经验丰富的导师在身边，随时指导我如何搭建一个健壮、高效的仿真验证平台，这对于提升我的工程实践能力是里程碑式的帮助。

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作为一名资深的软件工程师，我对技术文档的严谨性有着近乎苛刻的要求。这本书在代码示例和公式推导方面展现出的精确性令人印象深刻。每一个仿真代码块都经过了充分的测试和验证，并且对关键参数的设置给出了详细的解释和物理意义的阐述，这避免了“复制代码粘贴但不知道为什么”的尴尬境地。公式部分，作者不仅给出了最终结果，还追溯了推导过程中的关键假设和适用范围，这种深度挖掘使其内容具有极高的学术价值和应用参考价值。我尝试复现书中几个高难度案例的仿真模型，结果都与预期结果高度吻合，这充分证明了作者在技术准确性上的投入和功力。可以说，这本书的每一个公式、每一行代码背后，都凝聚着作者大量的实践和严谨的学术态度。

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