数字电路与FPGA pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:人民邮电出版社

作者:赵雅兴

出品人:

页数:284

译者:

出版时间:2004-8-1

价格:29.0

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787115125224

丛书系列:

图书标签:

• 数字电路
• FPGA
• Verilog
• VHDL
• 数字逻辑
• 可编程逻辑器件
• 电子工程
• 计算机硬件
• 嵌入式系统
• 电路设计

好的，这是一本关于现代控制系统理论与应用的图书简介。 --- 现代控制系统理论与应用 本书全面而深入地探讨了现代控制系统的核心理论、分析方法以及在工程实践中的应用。它旨在为控制工程、自动化、电子信息工程等领域的学生、研究人员及工程师提供一个坚实的理论基础和前沿的技术视野。 --- 第一部分：经典控制理论的巩固与扩展 本书的开篇部分，我们首先对控制理论的基石——经典控制理论进行了系统性的回顾与深化。 第一章：系统建模与时域分析 本章详细介绍了线性时不变（LTI）系统的数学描述，包括微分方程表示法、传递函数模型以及状态空间模型的建立。重点解析了如何根据物理系统（如电机、RC电路、机械臂）的物理规律，准确推导出高阶系统模型。在时域分析方面，深入探讨了标准系统的瞬态响应特性，如超调量、调整时间、静差等性能指标的计算与优化。此外，引入了系统的稳定性判据，如Routh-Hurwitz判据，并结合根轨迹法对系统参数变化对系统性能的影响进行了直观的图形化分析。 第二章：频域分析与系统校正 频域分析是理解系统稳定裕度和动态性能的关键工具。本章着重讲解了频率响应的概念，并详细阐述了Bode图、Nyquist图的绘制与应用。通过对开环频率响应的分析，系统地介绍了相位裕度和增益裕度对闭环系统稳定性的贡献。针对系统性能不佳的问题，本章详细介绍了经典校正技术，包括PID控制器（比例-积分-微分）的设计原理、参数整定方法（如Ziegler-Nichols法），以及引入超前滞后补偿器（Lead-Lag Compensators）以改善系统的动态响应和稳态精度。 --- 第二部分：现代控制理论的核心：状态空间方法 进入第二部分，本书将视角转向更具通用性和适用性的现代控制理论——状态空间方法。状态空间方法是处理多输入多输出（MIMO）、时变系统乃至非线性系统的基石。 第三章：状态空间表示与可控性、可观测性 本章首先定义了系统的状态变量，并推导了LTI系统的标准状态空间形式。重点讲解了如何进行状态变量的选取与变换，以简化分析。可控性与可观测性是现代控制理论中的两大基本性质，本章详尽介绍了判据的推导过程和实际工程意义。理解这些性质是进行系统极点配置和观测器设计的前提。 第四章：极点配置与状态反馈 在现代控制理论中，系统性能的设计目标被转化为对系统极点的精确配置。本章系统阐述了利用全状态反馈实现期望极点配置的方法，包括Ackermann公式的应用。同时，探讨了基于反馈增益矩阵 $K$ 的设计过程，并深入分析了状态反馈对系统结构的影响。对于无法完全测量的状态变量，本章引出了观测器设计的概念，重点讲解了Luenberger观测器的原理和构造。 第五章：最优控制基础：LQR设计 最优控制是使系统性能达到某种“最佳”标准的设计方法。本章引入了二次型优化问题，并详细推导了线性二次型调节器（LQR）的设计原理。LQR方法通过权衡状态误差和控制输入的能量，自动生成最优反馈增益。本书不仅展示了代数Riccati方程的求解方法，还通过算例说明了如何根据性能要求调整权重矩阵 $Q$ 和 $R$ 来获得满意的控制性能。 --- 第三部分：先进控制技术与工程实现 本书的第三部分聚焦于当前控制工程中的热点和难点问题，涵盖了系统辨识、鲁棒控制以及先进控制器的应用。 第六章：系统辨识与模型获取 在许多实际应用中，精确的数学模型难以直接获得。本章系统介绍了系统辨识的基本流程和常用算法。从实验设计到数据采集，再到参数估计，详细讲解了子空间辨识法和基于最小二乘法的参数估计方法。辨识所得的模型是后续控制器设计的基础。 第七章：鲁棒控制导论：H∞与$M$值设计 面对模型的不确定性、参数摄动和外部扰动，控制器必须具备一定的鲁棒性。本章引入了鲁棒控制的概念，重点介绍了$ ext{H}_infty$控制的设计思想，即通过最小化加权误差范数来保证系统在最坏情况下的性能。此外，还探讨了基于 $M$ 值的经典控制器的鲁棒性分析方法，帮助工程师在经典与现代方法之间架起桥梁。 第八章：非线性系统分析与滑模控制 现实世界中的许多系统本质上是非线性的。本章简要介绍了非线性系统分析的基础工具，如平衡点分析和李雅普诺夫稳定性理论。在此基础上，重点深入讲解了滑模控制（SMC）的设计与实现。SMC以其对模型不确定性和外部干扰的强鲁棒性而著称，本章详细阐述了滑模面的设计、切换函数的选择以及颤振现象的抑制策略。 --- 附录与工具应用 附录A：MATLAB/Simulink在控制工程中的应用 本附录提供了使用主流仿真工具（MATLAB/Simulink）进行控制系统设计与验证的实用指南。内容涵盖了如何使用Control System Toolbox进行模型建立、时域频域分析、根轨迹绘制、PID整定以及LQR/H∞控制器的自动生成与仿真验证。 附录B：经典控制理论的进阶数学 对拉普拉斯变换、Z变换的性质以及线性代数中矩阵分解（如Jordan标准型）进行回顾，为深入理解现代控制理论的推导过程提供必要的数学支撑。 --- 本书特色： 理论与实践紧密结合： 每一核心理论讲解后，均附有详细的工程案例分析，展示其在航空航天、精密机械、过程控制等领域的应用。 结构逻辑严谨： 从经典到现代，从基础到前沿，循序渐进，确保读者构建完整的知识体系。 强调系统思维： 引导读者跳出单一环节的思考，以整体系统的视角来分析和设计复杂的控制方案。 目标读者： 自动化、电子工程、机械工程、航空航天工程等专业的高年级本科生、研究生，以及需要系统性提升控制工程能力的现场工程师。

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