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出版者:机械工业出版社

作者:[美] 布朗

出品人:

页数:211

译者:徐德鸿

出版时间:2004-5

价格:23.00元

装帧:平装

isbn号码:9787111134510

丛书系列:

图书标签:

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好的，这是一份关于一本名为《现代控制系统理论与实践》的图书的详细介绍，这份介绍力求内容翔实、专业，且不涉及《开关电源设计指南》中的任何内容。 --- 图书名称：现代控制系统理论与实践 图书简介 《现代控制系统理论与实践》是一本全面深入探讨现代控制理论基础、分析方法以及工程应用的高级教材与参考手册。本书旨在为系统工程、自动化、电子信息、机械工程等领域的学生、研究人员及一线工程师提供一个扎实的理论框架和实用的工程指导，以应对复杂动态系统的精确控制需求。 本书结构严谨，内容涵盖了从经典控制理论向现代控制理论过渡的核心概念，并深入剖析了当前最前沿的先进控制技术。全书共分为六大部分，约计三十章，总字数超过百万字，旨在提供一个既具学术深度又贴近工业实际的综合性视角。 第一部分：控制系统的数学基础与状态空间描述 本部分是全书的理论基石，重点在于构建和理解连续时间与离散时间系统的数学模型。 第一章：回顾与过渡 本章首先对经典的传递函数（拉普拉斯变换域）和频率响应分析方法进行了简要回顾，指出了其在多输入多输出（MIMO）系统和复杂耦合系统分析中的局限性。随后，引入了现代控制理论的核心工具——状态空间描述。 第二章：状态空间模型的建立 详细阐述了如何将物理系统（如机电系统、热力学系统、航空航天系统）转化为标准的、一阶微分方程组形式的状态空间模型。讨论了模态分析、约当标准型（Jordan canonical form）以及如何处理非线性系统的线性化问题。 第三章：线性定常系统（LTI）的解与分析 深入探讨了状态空间方程的解析解——基态矩阵（State Transition Matrix）的计算方法，包括利用相似变换和矩阵指数函数。系统分析部分重点关注系统的能控性（Controllability）和能观性（Observability）判据，这是设计有效控制器的前提。 第四章：离散时间系统理论 与连续时间系统并行的另一重要分支，详细介绍了Z变换、脉冲响应函数、离散时间状态空间模型（零阶保持器与一阶保持器模型转换）以及离散系统的能控能观性判据。 第二部分：反馈设计与可控性/可观测性应用 本部分聚焦于如何利用状态空间信息进行控制器和观测器的设计，这是现代控制工程的核心内容。 第五章：极点配置（Pole Placement）理论 基于系统的能控性，本章详细推导了状态反馈线性组合 $u = -Kx$ 的设计方法，确保系统闭环极点位于期望的位置，从而满足暂态响应的要求（如快速性、阻尼比）。引入了 Ackermann 公式和子空间法等具体计算技术。 第六章：状态观测器的设计 针对无法直接测量所有状态变量的实际情况，本章讲解了如何利用输入和输出信息来估计系统内部状态。重点介绍了 Luenberger 观测器（全阶和简化型），并利用 可观测性 判据来确保估计误差最终收敛。 第七章：最小阶观测器与滤波理论基础 进一步讨论了最小阶观测器的构造，并引入了最优估计的先驱——卡尔曼滤波（Kalman Filtering） 的理论基础，虽然卡尔曼滤波的详细设计放在第三部分，但本章为理解最优估计提供了必要的铺垫。 第三部分：最优控制与随机系统 本部分将理论提升到优化和不确定性处理的层面，是现代控制理论最具挑战性和实用价值的部分。 第八章：二次型最优控制（LQR/LQG） 详细阐述了线性二次型调节器（LQR）的设计，通过最小化一个包含状态误差和控制输入的二次型性能指标函数，求解最优反馈增益 $K$。同时，系统介绍了 LQG 控制器——结合 LQR 控制器和卡尔曼滤波器的综合框架，用于处理具有高斯白噪声的随机系统。 第九章：离散时间最优控制 将 LQR/LQG 方法扩展到离散系统，重点分析了黎卡提方程（Riccati Equation）在离散域的求解，以及其在数字控制器实现中的重要性。 第十章：鲁棒性分析简介 初步介绍控制系统面对参数摄动和外部扰动时的稳定性问题。探讨了结构性不确定性对闭环性能的影响，为后续的鲁棒控制章节打下基础。 第四部分：先进控制技术：非线性与鲁棒性 本部分聚焦于处理实际工程中普遍存在的非线性现象和对外部干扰的抵抗能力。 第十一章：非线性系统基础 系统回顾了非线性系统的基本特性，如多平衡点、极限环、混沌现象等。重点介绍了描述函数法、相位平面分析法在简单非线性系统稳定性判断中的应用。 第十二章：基于反馈线性化的设计 对于具有特定结构（可反馈线性化）的非线性系统，本章详细讲解了如何通过巧妙的坐标变换和状态反馈，将非线性系统转化为等效的线性系统，进而应用 LQR 或极点配置技术进行控制。 第十三章：Lyapunov 稳定性理论 作为分析非线性系统稳定性的黄金标准，本章详尽阐述了直接法（Lyapunov 函数构造）和间接法（线性化分析），并介绍了稳定性的不同等级（如渐近稳定、指数稳定）。 第十四章：鲁棒控制入门： $mathcal{H}_infty$ 理论概述 本章系统介绍了 $mathcal{H}_infty$ 控制的基本思想，即在最坏情况下，将系统对扰动的敏感度（增益）最小化。解释了性能指标与稳定性之间的权衡，并概述了求解加权 $mathcal{H}_infty$ 控制器的步骤（如 $ ext{Riccat}i$ 方程的求解）。 第五部分：辨识与自适应控制 本部分关注如何从实验数据中提取系统模型（辨识），以及如何在模型不精确或时变的情况下实现有效控制（自适应）。 第十五章：系统辨识基础 系统介绍了参数估计的基本原理。详细对比了离线辨识方法（如最小二乘法）和在线辨识方法（如递推最小二乘法 RLS）。讨论了输入信号的选择（激励信号设计）和模型结构的选择对辨识精度至关重要的影响。 第十六章：自适应控制概述 阐述了自适应控制器的基本结构（参数估计器和控制器），并重点介绍了 间接自适应控制 和 直接自适应控制 的原理。 第十七章：基于 MRAC 的自适应律 详细讲解了模型参考自适应控制（MRAC）的设计，特别是基于误差信号的稳定自适应律（如 $ ext{Lyapunov}$ 方法推导出的自适应律），确保闭环系统性能与参考模型一致。 第六部分：工程应用与前沿趋势 本部分将理论与实际工程问题相结合，并展望了控制领域的发展方向。 第十八章：离散化与数字实现 讨论了将连续时间控制器（如 LQR 或 PID）转换为数字形式（如零阶保持法、双线性变换法）的工程细节，以及有限字长、采样时间选择对控制性能的影响。 第十九章：大型系统与分布式控制 针对高维或空间上分散的系统，介绍了降阶模型技术（如模态截断法、平衡截断法）以及多层级控制结构的设计原则。 第二十章：网络化控制系统（NCS） 分析了由于网络延迟、丢包和抖动引入的不确定性，以及如何设计具有稳定性和性能保证的网络化控制器。 --- 本书特色 1. 理论深度与广度兼备： 覆盖了从经典到现代，再到最优、鲁棒和自适应控制的全套理论体系。 2. 强调工程实现： 每一项主要理论推导后，均附有详细的工程实现案例分析和注意事项，确保读者能够将理论转化为实际可用的代码或硬件实现。 3. 丰富的数学工具： 提供了处理状态空间矩阵、李雅普诺夫方程、黎卡提方程的详细代数和数值方法。 4. 案例驱动学习： 穿插了大量实际工程案例，例如无人机姿态控制、精确机械臂轨迹跟踪、电力系统稳定性分析等，帮助读者理解不同理论的适用场景。 本书适合作为高等院校自动化、控制工程、航空航天工程、车辆工程等专业的研究生教材或高年级本科生的选修教材。对于希望从经典 PID 控制转向先进控制技术的工程师而言，本书亦是提升专业技能的权威参考书。

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对于一个在电源行业摸爬滚打多年的老兵来说，这本书的价值在于它对开关电源设计中那些“隐形”的细节进行了深入的挖掘和梳理。很多时候，我们习惯于用理论公式来计算，但实际电路的性能往往受到很多非理想因素的影响，比如PCB走线的电感、电容，元器件的寄生参数，甚至环境温度的变化。《开关电源设计指南》就非常敏锐地捕捉到了这些“细节魔鬼”。书中关于“热管理”和“瞬态响应”的讨论，给我留下了深刻的印象。它不仅仅是简单地告诉你要注意散热，而是详细分析了不同散热方式的优缺点，以及如何通过 PCB 布局和元件选择来优化散热效果。在瞬态响应方面，它给出的分析工具和优化方法，能够帮助我更精准地预测和改善电源在负载变化时的表现，这对于要求苛刻的应用场景至关重要。这本书让我重新审视了许多习以为常的设计习惯，发现了很多可以提升和优化的空间，可以说是一本能够“刷新认知”的工具书。

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我是一名产品经理，虽然不直接参与技术设计，但了解开关电源的性能和设计考量对于我评估技术方案、与工程师沟通至关重要。《开关电源设计指南》这本书，用一种非常易于理解的方式，把复杂的电源设计过程呈现在我面前。它让我能够更清晰地理解不同电源方案的优缺点，以及在成本、性能、可靠性之间如何权衡。书中关于“效率优化”和“待机功耗”的讲解，让我对绿色能源和节能设计有了更深刻的认识，这对于我负责的产品来说，是一个重要的卖点。我尤其欣赏书中对于“元器件选择”的详细介绍，它不仅仅是给出选择标准，还解释了为什么这样做，以及不同选择可能带来的后果。这让我能够和工程师进行更有效的沟通，理解他们提出的技术要求背后的逻辑。即使是对于非技术背景的我，这本书也提供了一个非常好的视角，让我能够更全面地把握产品的技术脉络，为做出更明智的产品决策打下基础。

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我是一名电子工程专业的学生，正处于学习开关电源设计的关键时期。学校的教材虽然提供了理论框架，但往往缺乏足够的工程实践指导。《开关电源设计指南》的出现，简直是我的“救星”！这本书的内容深度和广度都恰到好处，既有对基础原理的详细阐述，又包含了大量的实用技巧和工程经验。我特别喜欢书中关于“噪声与纹波控制”的章节，这部分内容在很多教科书中都讲得比较笼统，而这本书却提供了非常具体的方法，比如如何选择合适的滤波元件、如何进行 PCB 布局以减小耦合，甚至是一些看似微不足道的接地技巧，都写得非常细致。通过阅读这本书，我不仅理解了开关电源的工作原理，更学会了如何从一个“功能实现”转变为一个“高性能、高可靠性”的设计。书中也提到了许多我在课堂上接触不到的，但在实际产品中至关重要的考量因素，例如成本控制、可靠性分析以及产品生命周期等。这本书为我打下了坚实的实践基础，让我对接下来的毕业设计和未来的职业生涯充满了信心。

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从一个资深硬件工程师的角度来看，这本书的价值在于它提供了一个非常扎实的理论基础，同时又将这些理论与实际工程应用紧密结合。我过去在设计开关电源时，常常会遇到一些棘手的问题，例如电源纹波过大、效率不达标，或者在 EMI 测试中频频失败。以往解决这些问题，更多是凭借经验和反复试错。而《开关电源设计指南》系统地梳理了这些问题的根源，并提供了科学的分析方法和解决方案。书中对于各种拓扑结构（如 Buck, Boost, Flyback, Forward）的优缺点、适用场景以及核心设计参数的讲解，非常到位，能够帮助工程师在项目初期就做出更明智的选择。特别是关于环路补偿的设计部分，我发现书中给出的方法论清晰易懂，而且能够有效地指导我去优化系统的稳定性和动态响应。此外，它在器件选型上的建议也相当实用，不仅仅是罗列参数，更强调了在不同工作条件下的考量，比如寄生参数的影响、散热问题等等。这本书的逻辑结构清晰，条理分明，让我能够快速定位到自己需要的信息，并且能够融会贯通，将书中知识应用到我目前正在负责的多个项目中，显著提升了我的设计效率和产品性能。

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这本书简直是为我这种动手能力不太强，但又想深入了解开关电源原理的读者量身定做的！我一直对电脑、手机充电器这些日常用品背后的黑科技感到好奇，尤其是它们如何能够高效、稳定地将高压电转化为我们所需的低压电。之前也尝试过看一些技术文档，但那些公式和专业术语简直像天书一样，看得我头晕眼花。而这本《开关电源设计指南》完全不同，它从最基础的概念讲起，循序渐进，就像一位经验丰富的老工程师在手把手教你一样。书中大量的插图和图表，把复杂的电路原理形象化了，我这种“视觉型”学习者也能轻松理解。更让我惊喜的是，它不仅讲解了原理，还深入到实际设计的方方面面，从元器件的选择、PCB布局的技巧，到 EMC/EMI 的优化，再到过流、过压保护的设计思路，几乎涵盖了开关电源设计的全流程。我尤其喜欢它在讲解每一个设计点时，都会给出一些实际应用中的案例和注意事项，这让我觉得学到的知识不仅仅是理论，而是可以直接应用到实际项目中的。这本书的语言风格也很亲切，不会一上来就堆砌晦涩的专业词汇，而是用通俗易懂的方式来解释，即使是我这种刚入门的菜鸟，也能读得津津有味，并且产生强烈的动手实践的冲动。

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