机械原理·学习要点与习题解析 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:国防科技大学

作者:杨昂岳

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2004-8

价格:28.0

装帧:精装

isbn号码:9787810990875

丛书系列:

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现代控制工程基础与应用 内容简介 本书深入浅出地系统阐述了现代控制理论的核心概念、基本方法及其在工程实践中的广泛应用。全书以提升工程技术人员和高年级本科生、研究生解决实际控制问题能力为目标，注重理论与实践的紧密结合。 第一部分：控制系统的基础与时域分析 本书首先回顾了经典控制理论中的基本元件和系统结构，如传感器、执行器、反馈回路等。随后，详细介绍了描述动态系统的数学模型——线性常微分方程，并重点讲解了如何利用拉普拉斯变换将微分方程转化为代数方程，从而简化系统的分析过程。 系统建模部分是本书的基石。我们不仅涵盖了机电、热力学系统的建模方法，还引入了状态空间表示法，这是现代控制理论的通用语言。针对复杂的物理系统，本书提供了传递函数的推导过程，以及如何通过框图代数简化复杂的系统结构。 在时域分析方面，本书详细分析了标准测试信号（如阶跃信号、脉冲信号、斜坡信号）对系统的响应特性。通过引入时间响应指标，如超调量、调整时间、稳态误差，读者可以量化评估系统的性能。特别地，书中对一阶系统和二阶系统的瞬态响应进行了细致的解析，这是理解更高阶系统行为的关键。 第二部分：频率域分析与系统稳定性 频率响应分析是理解系统在周期性输入下表现的重要工具。本书系统地介绍了频率响应函数的计算与特性，并着重讲解了如何利用波德图（Bode Plot）和奈奎斯特图（Nyquist Plot）进行图形分析。 稳定性判据是控制工程的核心。本书详细阐述了劳斯-赫尔维茨（Routh-Hurwitz）判据，该判据无需求解特征方程的根即可判断系统的稳定性。在此基础上，本书将频率响应分析与稳定性紧密结合，通过奈奎斯特图的幅角裕度和相角裕度，直观地评估系统的相对稳定性以及设计裕度。 根轨迹法作为一种强大的设计工具，在本书中得到了详尽的阐述。通过绘制根轨迹，工程师可以直观地观察到引入控制器参数变化时，闭环系统的极点变化趋势，从而指导控制器的设计，以满足特定的瞬态性能要求。 第三部分：现代控制理论——状态空间方法 进入现代控制理论的核心，本书将分析的重点从传递函数转移到状态空间表示。这不仅适用于单输入单输出（SISO）系统，更适用于复杂的多输入多输出（MIMO）系统。 状态空间模型的建立、能控性和能观测性的判据是本部分的关键内容。我们解释了系统的能控性和能观测性是如何决定我们能否通过输入完全改变系统状态或完全确定系统状态的。 状态反馈控制设计是实现高性能控制的基石。本书详细介绍了极点配置（Pole Placement）技术，包括如何利用Ackermann公式或约旦标准型实现所需的闭环极点位置。随后，引入了状态观测器（State Observer）的设计，如Luenberger观测器，用于估计系统中无法直接测量的状态变量。 最优控制基础部分，本书引入了线性二次型调节器（LQR）的设计方法。LQR 提供了一种在性能（跟踪误差）和控制作用（控制能量）之间进行权衡的优化框架，是现代控制设计中非常实用且优雅的方法。 第四部分：经典控制器与系统补偿 尽管采用了现代控制的视角，本书并未忽视在实际工程中应用最广泛的PID（比例-积分-微分）控制器。我们不仅分析了PID控制器的基本原理、参数整定方法（如Ziegler-Nichols法），还探讨了PID在数字实现中可能遇到的问题。 为改善系统性能，本书详细讨论了前馈控制和串联/并联补偿器的设计。重点介绍了超前-滞后（Lead-Lag）补偿器的设计过程，这些补偿器旨在修改系统的频率响应特性，以在频域内满足稳定性裕度和瞬态响应的要求。 第五部分：数字控制系统基础 在当前以微处理器和DSP为核心的工程实践中，数字控制已成为主流。本书专门设立章节介绍离散时间系统的分析。 从Z变换的理论基础到脉冲响应的分析，本书指导读者如何将连续时间系统（s域）转换为离散时间系统（z域）。详细介绍了双线性变换（Tustin's Method）等在连续/离散系统转换中的应用。 最后，本书还简要介绍了离散PID控制器的设计和数字滤波器的基础，为读者进入更高级的数字控制和嵌入式系统设计打下坚实的基础。 本书特色 结构清晰，逻辑严密： 从时域到频域，再到状态空间，层层递进，确保读者建立完整的知识体系。 注重工程应用： 理论推导后紧跟具体的工程实例分析，展示不同方法在实际场景中的适用性。 配有丰富的习题与解析： 每章末尾均设计有不同难度的习题，帮助读者巩固理解和提高分析能力（请注意，此处仅为简介描述，不包含具体习题内容）。 本书旨在成为控制工程领域中，兼顾理论深度与工程实践广度的权威参考资料。

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我是一个动手能力比较强，但对纯理论感到头疼的学生。坦白说，拿到这本书之前，我对“齿轮传动设计”那一章是敬而远之的，感觉那些参数计算复杂得让人望而生畏。然而，这本书的处理方式完全颠覆了我的看法。它的编排结构非常注重实际操作性，几乎每一章的开头都会有一个小小的“工程背景介绍”，告诉我这个知识点在现实中是用来干什么的，比如飞机起落架或者精密机床是怎么应用它的。在讲解标准直齿圆柱齿轮强度计算的时候，它没有直接堆砌公式，而是将那些安全系数、许用应力这些抽象的概念，跟实际的材料性能和工作环境联系起来，让我感觉自己在设计一个零件，而不是在做数学题。最让我称赞的是，书中对各种机构的运动仿真结果都有图示说明，虽然是静态的图片，但那种动态的趋势感非常强烈，这对于理解机构的运动规律至关重要。如果说教材是“教你规矩”，那这本书就是“教你如何灵活运用规矩去解决实际问题”，实战价值极高。

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说实话，我接触过不少辅导资料，很多都是把教材内容重新包装了一下，换个封面，内容大同小异，读起来非常枯燥，感觉效率低下。但《机械原理·学习要点与习题解析》这本书给我的感觉是完全不同的，它更像是一位经验丰富的老工程师在手把手地带你入门。它的语言风格非常亲切，甚至带有一点点幽默感，尤其是在解释一些比较晦涩的理论时，比如曲柄摇杆机构的死点问题，作者用的比喻非常贴切，让人很容易就能记住关键点。我最欣赏它在“学习要点”部分的梳理，它不是简单地重复课本定义，而是提炼出了“一句话总结”和“易混淆点辨析”，这极大地节省了我整理笔记的时间。很多时候，我复习的时候，只需要翻开这本书的要点部分，就能迅速激活大脑中关于该知识点的所有信息。这种高效的知识串联和提取能力，是其他资料难以比拟的。

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这本书的排版和设计，也体现出了出版方对读者的尊重。很多机械原理的书籍，为了节省空间，把公式和图表挤在一起，阅读起来非常费力，眼睛很容易疲劳。但这本书的留白处理得非常得当，重点内容使用了不同的字体和颜色进行区分，使得知识点的层级关系一目了然。我尤其喜欢它在章节末尾设置的“自测与回顾”环节，它不是常规的选择题或者填空题，而是一些开放性的问题，旨在考察学生对知识融会贯通的能力，比如“请比较凸轮机构和齿轮机构在实现复杂运动时的优劣势”。这迫使我必须跳出题目本身，去思考知识点之间的联系和取舍。这本书，与其说是教材的补充读物，不如说更像是一本精心策划的“学习路径图”，它指引我如何从零散的知识点构建起一个逻辑自洽的机械原理知识体系，对我的学习效果起到了决定性的积极作用。

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这本书真是帮了我大忙了，尤其是在我准备期末考试的时候。我记得之前看教材的时候，很多概念都模棱两可，总觉得理论和实际应用之间隔着一层纱。这本书的厉害之处在于，它不仅仅是把知识点罗列出来，而是真正深入到“为什么”和“怎么做”的层面。比如说，在讲到连杆机构的运动分析时，它没有直接抛出一个复杂的公式，而是先用非常形象的比喻解释了瞬心法和速度投影法的基本原理，让我一下子就明白了背后的逻辑。更别提那些精心挑选的例题了，每道题都对应着教材中的一个核心知识点，而且解析过程详尽得让人感动。它不是那种敷衍了事的“答案加几个步骤”，而是会一步一步地剖析思路，指出在解题过程中容易犯的陷阱。我特别喜欢它在习题解析中加入的“拓展思考”部分，经常会引申出相关的工程实例或者更深入的理论，让我感觉自己不仅仅是在应付考试，更是在构建一个完整的机械设计知识体系。读完之后，那种“豁然开朗”的感觉，真的让人对机械原理这门学科产生了浓厚的兴趣。

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我是一个对细节有近乎偏执要求的学习者，尤其在学习机械设计类的学科时，那些微小的参数差异或者理论假设的边界条件，常常让我抓耳挠腮。这本书在习题解析上展现出的深度，完全满足了我这种“打破砂锅问到底”的需求。它不仅仅满足于给出正确答案，更会探讨解题过程中的各种可能性和约束条件。比如，在分析复合运动时，书里会清晰地标明，如果我们在某个特定点忽略了某个次要因素，最终误差会是多少，这种量化的分析让我对理论的严谨性有了更深刻的认识。此外，书中对图示的清晰度和专业性也值得称赞，所有的受力图、运动轨迹图都绘制得一丝不苟，图例标注准确无误，这在很多同类书籍中是难以保证的。它教会我的，不仅仅是解题的技巧，更是一种严谨的工程思维模式，让我在面对复杂系统时，能够有条不紊地进行拆解分析。

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