具体描述
《电工基础(第3版)》是高职高专机电类规划教材《电工基础》的修订本（第3版），主要内容包括电路的基本概念和基本定律、电路的等效变换、线性网络的一般分析方法及基本定理、正弦稳态电路、互感电路、三相电路、非正弦周期电流电路、线性电路过渡过程的时域分析和复频域分析、二端口网络、非线性电阻电路、磁路和铁心线圈电路。
《电工基础(第3版)》可作为高等工程专科学校、高等职业技术学校电气类专业的教材，也可供职业大学、继续教育学院、中等专业学校等各类院校的相关专业教学使用，并可供工程技术人员参考。
《现代控制理论与应用》 书籍简介 本书系统深入地阐述了现代控制理论的核心概念、基本原理及其在工程实践中的广泛应用。全书内容涵盖了从经典控制理论的局限性出发，逐步过渡到状态空间法、最优控制、鲁棒控制以及智能控制等前沿领域，旨在为读者提供一个全面、扎实的现代控制系统分析与设计知识体系。 第一部分：现代控制理论基础与状态空间描述 本书伊始，我们首先回顾了经典控制理论的不足之处，特别是其难以处理多输入多输出（MIMO）系统以及无法充分利用系统内部状态信息的局限性。在此基础上，本书引入了现代控制理论的基石——状态空间（State-Space）描述方法。 1.1 状态空间表示法： 详细介绍了如何将线性时不变（LTI）系统的微分方程或传递函数模型转换为标准状态空间形式。重点讲解了系统矩阵 $mathbf{A}$、输入矩阵 $mathbf{B}$、输出矩阵 $mathbf{C}$ 和反馈矩阵 $mathbf{D}$ 的物理意义及其在系统动态特性描述中的作用。引入了相似变换的概念，阐述了如何将系统转换到更易于分析的规范形，如约旦标准形或对角形。 1.2 系统性能分析： 深入探讨了系统的基本性能指标，包括稳定性、可控性（Controllability）和可观测性（Observability）。通过李雅普诺夫（Lyapunov）稳定性判据和对可控性/可观测性矩阵的秩分析，读者将掌握判断复杂系统动态特性的数学工具。特别地，本书详细推导了可观测性规范形，为后续状态观测器的设计奠定基础。 1.3 线性系统的解与时间响应： 详尽分析了线性时不变系统的状态转移矩阵 $mathbf{Phi}(t)$ 的求解方法，包括利用拉普拉斯逆变换、矩阵指数法（Cayley-Hamilton 定理）以及特征分解法。通过对阶跃响应、脉冲响应和任意输入响应的分析，读者能够精确预测系统在各种激励下的动态行为。 第二部分：控制律的设计与实现 在掌握了系统的状态空间描述和性能分析方法后，本书的核心内容转向如何设计有效的反馈控制律以实现期望的系统性能目标。 2.1 基于极点的配置（Pole Placement）： 阐述了通过状态反馈控制 $u = -Kx$ 来修改系统闭环特征多项式，从而将系统极点配置到预定位置的设计思想。详细介绍了通过 Ackermann 公式和通过求解 LCR 方程（Lyapunov-Klein-Riccati 方程的简化形式）来确定反馈增益矩阵 $mathbf{K}$ 的具体步骤。 2.2 状态观测器设计： 鉴于实际工程中往往无法直接测量所有状态变量，状态观测器（State Observer）的设计至关重要。本书详细介绍了 Luenberger 观测器的设计原理，包括如何利用系统的可观测性来设计一个估算出所有状态变量的辅助系统。同时，讨论了具有反馈校正项的观测器，并结合极点配置原理，阐述了分离原理（Separation Principle），即控制器设计和观测器设计可以独立进行。 2.3 积分器与抗干扰控制： 针对系统稳态误差问题，引入了包含积分项的控制结构（例如 PID 结构在状态空间中的体现）。此外，还初步探讨了如何利用状态估计来改善系统对外部干扰和模型不确定性的抵抗能力。 第三部分：最优控制理论 最优控制是现代控制理论中最具理论深度和工程价值的分支之一，它关注在满足特定约束条件下，使性能指标（代价函数）达到最优的控制策略。 3.1 性能指标函数（代价函数）： 引入了常用的二次型代价函数 $J = int_{0}^{infty} (x^T Q x + u^T R u) dt$，其中 $Q$ 和 $R$ 分别是状态和输入的权重矩阵。讨论了代价函数形式对控制性能和控制能量消耗的影响。 3.2 线性二次型调节器（LQR）： 这是最优控制的核心内容。本书详细推导了 LQR 控制器的设计过程，即求解代数黎卡提方程（Algebraic Riccati Equation, ARE）以确定最优反馈增益 $mathbf{K}^$。重点分析了 ARE 的求解方法及其在保证系统稳定性和最优性能之间的权衡。 3.3 离散时间最优控制： 将连续时间系统的最优控制概念推广到离散时间系统，介绍离散时间 Riccati 方程（DRE）及其在数字控制系统中的应用。 第四部分：鲁棒控制与先进主题简介 现代工程系统面临着模型不确定性、参数摄动和外部干扰等挑战。本章将读者引入如何设计对这些不确定性具有高容忍度的控制系统。 4.1 鲁棒性分析基础： 简要介绍了小增益定理（Small Gain Theorem）和频率响应在鲁棒性分析中的作用。对比了传统 PID 控制器在面对模型微小变化时可能出现的性能下降现象。 4.2 $mathbf{H}_{infty}$ 控制简介： 作为一种重要的鲁棒控制方法，本书对 $mathbf{H}_{infty}$ 控制进行了概念性介绍。它将系统性能优化问题转化为一个最小化闭环系统从外部干扰到性能输出传递函数范数的问题，从而保证系统在所有允许的干扰输入下，输出性能指标不超过预设的界限。 4.3 智能控制与非线性系统初步： 简要介绍了模糊逻辑、神经网络等智能技术在解决复杂非线性系统控制问题中的潜力。此外，对依赖于状态信息的非线性系统的反馈线性化（Feedback Linearization）思想进行了初步探讨，展示了现代控制理论向更广阔的非线性领域延伸的方向。 总结与展望 《现代控制理论与应用》旨在提供一个从理论基础到前沿应用的完整知识链条。本书的编写风格严谨，理论推导详尽，并辅以丰富的工程实例说明，使得读者不仅能理解现代控制的数学本质，更能熟练运用这些工具解决实际工程中的动态系统控制难题。本书适合高等院校控制工程、自动化、电子信息工程等专业的高年级本科生和研究生作为教材或参考书，同时也为工程技术人员提供了一个深入学习现代控制方法的坚实平台。
作者简介
目录信息
第3版前言第2版前言第1版前言第一章 电路的基本概念和基本定律 第一节 电路和电路模型 第二节 电路的基本物理量 第三节 电阻元件和欧姆定律 第四节 电压源和电流源 第五节 电路的工作状态 第六节 基尔霍夫定律 习题第二章 电路的等效变换 第一节 电阻的串、并、混联及等效变换 第二节 电阻的星形与三角形联结及等效变换 第三节 电源模型的连接及等效变换 第四节 受控源及含受控源电路的等效变换 习题第三章 线性网络的一般分析方法 第一节 支路电流法 第二节 回路电流法 第三节 节点电压法 习题第四章 线性网络的基本定理 第一节 叠加定理 第二节 替代定理 第三节 戴维南定理与诺顿定理 第四节 最大功率传输定理 习题第五章 正弦稳态电路 第一节 正弦量的基本概念 第二节 正弦量的相量表示法 第三节 电阻元件伏安关系的相量形式 第四节 电感元件及其伏安关系的相量形式 第五节 电容元件及其伏安关系的相量形式 第六节 基尔霍夫定律的相量形式 第七节 R、L、C串联电路及复阻抗 第八节 R、L、C并联电路及复导纳 第九节 无源二端网络的等效复阻抗和复导纳 第十节 正弦电流电路的分析计算 第十一节 正弦交流电路中电阻、电感、电容元件的功率 第十二节 二端网络的功率 第十三节 功率因数的提高及有功功率的测量 第十四节 串联电路的谐振 第十五节 并联电路的谐振 习题第六章 互感电路 第一节 互感电压及互感系数 第二节 互感线圈的同名端 第三节 互感线圈的连接及等效电路 第四节 互感电路的计算 第五节 空心变压器 习题第七章 三相电路 第一节 三相电源 第二节 三相电源的连接 第三节 三相负载的连接 第四节 对称三相电路的计算 第五节 不对称三相电路的分析 第六节 三相电路的功率及其测量 习题第八章 非正弦周期电流电路 第一节 非正弦周期信号及其分解 第二节 非正弦周期电流电路中的有效值、乎均值、乎均功率 第三节 非正弦周期电流电路的分析 第四节 滤波器简介 习题第九章 线性电路过渡过程的时域分析 第一节 电路的动态过程及初始值的确定 第二节 一阶电路的零输入响应 第三节 一阶电路的零状态响应 第四节 一阶电路的全响应．三要素法 第五节 阶跃函数和阶跃响应 第六节 二阶电路的响应 习题第十章 线性电路过渡过程的复频域分析 第一节 拉普拉斯变换及其性质 第二节 拉普拉斯反变换 第三节 运算形式的电路定律 第四节 用运算法分析线性网络 习题第十一章 二端口网络 第一节 二端口网络的概念 第二节 二端口网络的参数方程 第三节 二端口网络的特性阻抗 第四节 二端口网络的等效电路 第五节 二端口网络的连接 第六节 理想变压器 习题第十二章 非线性电阻电路 第一节 非线性电阻元件 第二节 图解法 第三节 小信号分析法 第四节 折线法 习题第十三章 磁路和铁心线圈电路 第一节 磁场的基本物理量及基本性质 第二节 铁磁物质的磁化 第三节 磁路及磁路定律 第四节 恒定磁通磁路的计算 第五节 交变磁通下的铁心损耗 第六节 交流铁心线圈中的电压、电流及磁通 第七节 交流铁心线圈的等效电路 第八节 电磁铁 习题习题参考答案参考文献
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