自动控制原理(上)/高等学校统编教材 (平装) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:国防工业出版社

作者:李友善编

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2004-01-01

价格:30.0

装帧:平装

isbn号码:9787118004564

丛书系列:

图书标签:

• 自动控制原理
• 控制工程
• 电气工程
• 教材
• 高等学校
• 统编教材
• 平装
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• 大学教材
• 自动化

《现代过程控制系统与应用》 本书聚焦于现代工业过程中复杂系统的建模、分析与控制。在日益自动化和智能化的今天，高效、精准地控制生产过程是提升效率、保证产品质量、降低能耗的关键。本书旨在为读者提供一个系统、深入的框架，理解并掌握现代过程控制的核心理论与实践技术。 内容概要： 第一部分：系统建模与辨识 过程变量与数学模型： 详细阐述了在各种工业场景（如化工、电力、冶金、制药等）中常见的关键过程变量，如温度、压力、流量、液位、浓度、速度等。在此基础上，我们将深入探讨如何根据物理原理和化学反应动力学建立这些过程的数学模型。内容涵盖了从简单的线性系统（如质量平衡、能量平衡方程）到更复杂的非线性系统，包括了偏微分方程（PDE）模型在分布式参数系统中的应用。 模型简化与线性化： 真实过程往往是高度复杂的，因此，模型的简化与线性化是实现有效控制的前提。本书将介绍多种模型降阶技术，如Hankel奇异值分解（HSVD）、平衡截断法等，以及在不同工作点下对非线性系统进行线性化的方法，如泰勒级数展开。 系统辨识技术： 对于许多过程，精确的数学模型难以直接获得。本书将系统地介绍系统辨识的理论与方法，包括输入-输出数据的采集、预处理，以及参数估计技术。我们将深入讲解诸如最小二乘法（LS）、递归最小二乘法（RLS）、最大似然法（ML）等经典辨识算法，并探讨其在时域和频域中的应用。此外，还将涉及模型结构的选择、模型有效性检验等关键步骤，使读者能够根据实际数据构建可靠的系统模型。 第二部分：经典控制理论与控制器设计 时域与频域分析： 在建立起系统模型后，本书将引导读者深入理解系统的时域响应特性（如瞬态响应、稳态响应、稳定性）和频域特性（如频率响应、幅频特性、相频特性）。通过伯德图、尼奎斯特图、根轨迹图等可视化工具，读者将学会如何直观地分析系统的性能和稳定性。 PID控制器设计与整定： 比例-积分-微分（PID）控制器作为最广泛使用的控制器类型，其设计与优化是本书的重点。我们将详细阐述PID控制器的原理，并介绍多种整定方法，包括Ziegler-Nichols方法、临界比例法、内模控制（IMC）法等。同时，还将探讨PID控制器的抗饱和、抗积分饱和等改进技术。 超前/滞后校正与复合控制： 除了PID控制，本书还将介绍其他经典补偿控制器，如超前补偿器、滞后补偿器以及超前-滞后补偿器，并解释它们如何改善系统的动态性能和稳定性。在此基础上，还将探讨复合控制策略，如串级控制、前馈控制等，它们如何协同工作以实现更优的控制目标。 第三部分：现代控制理论与先进控制策略 状态空间方法： 与经典的传递函数方法不同，状态空间方法能够更全面地描述系统的动态行为，尤其适用于多输入多输出（MIMO）系统。本书将详细介绍状态空间方程的建立、解析，以及可控性、可观性等基本概念。 极点配置与最优控制： 基于状态空间方法，我们将深入探讨极点配置（或称为状态反馈）技术，以及如何通过设计状态反馈增益矩阵来任意指定系统的闭环极点，从而达到期望的动态响应。此外，还将介绍最优控制的原理，包括LQR（线性二次调节器）设计，以最小化代价函数为目标设计控制器。 模型预测控制（MPC）： 模型预测控制（MPC）是当前工业界应用最广泛的先进控制策略之一。本书将深入剖析MPC的核心思想，包括滚动优化、预测模型、控制指令序列的生成等。我们将介绍线性MPC和非线性MPC的算法，并探讨其在约束处理、多变量协调控制等方面的优势。 鲁棒控制与自适应控制： 面对模型不确定性和外部扰动，鲁棒控制和自适应控制提供了有效的解决方案。本书将介绍鲁棒控制的基本概念，如H-无穷控制，以及如何设计控制器来保证系统在模型不确定性下的稳定性与性能。此外，还将讲解自适应控制的原理，包括参数估计和控制器更新，以应对过程参数时变或未知的挑战。 第四部分：现代控制系统的实现与应用 数字控制系统： 随着计算机技术的发展，数字控制器已成为主流。本书将阐述数字控制系统的基本组成（如采样、量化、保持），离散时间系统的分析方法，以及数字PID控制器的实现。 现代控制工程实践： 除了理论知识，本书还强调工程实践。我们将通过大量的案例研究，展示如何将所学的控制理论应用于实际工业过程，例如炼油厂的塔式精馏控制、发电厂的锅炉温度控制、化工反应器的浓度控制等。这些案例将涵盖从模型建立、控制器设计到系统调试与优化的完整过程。 软件工具与仿真： 为了帮助读者更好地理解和应用控制理论，本书还将介绍常用的控制系统仿真软件（如MATLAB/Simulink），并指导读者如何利用这些工具进行系统建模、控制器设计、性能仿真和验证。 本书特色： 理论与实践并重： 既有扎实的理论基础，又有丰富的工程案例，帮助读者建立起完整的知识体系。 循序渐进： 从经典控制理论过渡到现代先进控制策略，难度逐步提升，适合不同层次的读者。 应用导向： 紧密结合工业实际需求，突出控制技术在解决实际问题中的作用。 清晰易懂： 语言通俗易懂，配以大量的图表和公式，便于读者理解和掌握。 通过学习本书，读者将能够深入理解现代过程控制系统的原理，掌握各种控制器的设计与优化方法，并能够将这些先进的控制技术应用于实际的工业生产过程，从而提升自动化水平，实现更高效、更经济、更可靠的生产运作。

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在我看来，这本书的深度和广度都达到了一个相当不错的水平。它不仅覆盖了自动控制的基础理论，还触及了一些比较深入的内容，比如数字控制和非线性控制的一些基本思想。虽然上册内容可能更侧重于经典控制理论，但作者在章节的末尾会适当地提及一些前沿的讨论方向，这让我对后续的学习充满了期待。最让我感到惊喜的是，书中对于一些关键结论的推导过程都写得非常详尽，这对于想要深入理解原理的学生来说是极大的福音。我经常会花一些时间去对照自己的推导，确保理解无误。

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坦白说，我选择这本书是因为它属于“高等学校统编教材”系列，质量应该有保证。拿到手后，发现它的纸张质量和印刷都相当不错，字体清晰，排版也很舒服，这对于长时间阅读来说非常重要。我尤其喜欢书中在讲解各个概念时，都会配上相应的图示，这些图示逻辑性很强，能够帮助我更好地理解抽象的原理。例如，在讲到传递函数的时候，书中就用了一个非常详细的框图来表示，让我一下子就抓住了各个模块之间的关系。而且，书中提供的例题也都很有代表性，涵盖了各种典型的控制系统问题，并且详细解析了求解过程，这对于我巩固知识、练习解题能力非常有帮助。

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这本书真的让我大开眼界！作为一名工程专业的学生，我一直对“自动控制”这个概念感到既好奇又有点畏惧。我原以为这本书会充斥着各种复杂的数学公式和晦涩难懂的理论，读起来会很枯燥乏味。但出乎意料的是，作者用一种非常清晰、循序渐进的方式来讲解，即使是对初学者来说也相对容易理解。开篇的部分，作者花了大量篇幅来介绍自动控制的基本概念，比如反馈、开环系统和闭环系统，并通过大量生动形象的例子来阐述，比如恒温器控制空调、汽车巡航系统等等。这些例子让我立刻感觉自动化离我们的生活并不遥远，也更能体会到其重要性。

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这本书的讲解方式真的让我印象深刻。它并没有一开始就抛出艰深的数学模型，而是从实际问题出发，引导读者思考如何用数学工具来描述和解决这些问题。作者在解释诸如伯德图、奈奎斯特图等频率响应分析方法时，花了很长时间来讲解其物理意义和实际应用，而不是简单地给出公式。这一点对我来说非常关键，因为我常常遇到“知道公式但不知道为什么这么做”的困境。这本书的叙述风格更加偏向于“教你思考”，而不是“告诉你答案”，这让我感觉自己真的在学习如何分析和设计控制系统，而不是死记硬背。

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作为一本教材，它无疑是合格的，甚至可以说是优秀的。我注意到书中在章节之间、内容之间衔接得非常自然，几乎没有跳跃感，这对于构建完整的知识体系至关重要。我最欣赏的一点是，作者在阐述复杂概念时，常常会采用多种角度和方法来解释，比如从物理意义、数学模型、图形化表示等，确保不同理解能力的读者都能有所收获。而且，书中列出的参考文献也为我提供了进一步拓展阅读的可能，让我可以在掌握基础知识后，去探索更广阔的领域。总的来说，这是一本值得细细品读、反复研习的书。

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