控制系统分析、设计和应用

控制系统分析、设计和应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:第1版 (2003年1月1日)
作者:何衍庆
出品人:
页数:349
译者:
出版时间:2003-1
价格:55.0
装帧:平装
isbn号码:9787502540326
丛书系列:
图书标签:
  • 控制系统
  • 自动控制
  • 系统分析
  • 系统设计
  • 控制工程
  • MATLAB
  • Simulink
  • 反馈控制
  • 现代控制理论
  • 线性系统
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具体描述

本书以控制系统和控制原理为主线,以控制原理和系统的实际示例为基础,介绍MATLAB语言在控制系统分析、设计中的应用,内容涉及经典控制理论和现代控制理论的基础部分。主要包括MATLAB基础、控制系统描述、时域响应分析、频域分析、根轨迹分析、设计校正方法、状态空间描述和状态空间设计、最优控制和线性二次型调节器问题、Simulink及其应用等,对控制系统分析、设计和应用等有一定应用价值。

本书附带光盘。盘中包括书中所有程序,以及一些常用子程序,并有实际应用实例和大量的参考资料。

本书是控制原理和控制系统的辅助教材,可作为高等院校自动控制专业本专科学生和相关专业学生的教材,也可作为从事控制系统分析、设计和应用开发的工程技术人员和科研人员的参考书。

《工程优化导论》 概述 《工程优化导论》是一本旨在为工程师、科学家和高级工程学生提供坚实优化基础的著作。本书系统地介绍了工程领域中常见的优化问题及其求解方法,涵盖了从理论基础到实际应用的各个层面。它强调将数学理论与工程实践相结合,帮助读者理解如何在复杂工程系统中寻找最优解决方案,以提高效率、降低成本、增强性能并减少风险。 内容详述 本书首先从优化问题的基本概念入手,定义了目标函数、约束条件、可行域以及最优解等核心术语。随后,深入探讨了不同类型的优化问题,包括线性规划、非线性规划、整数规划、组合优化以及多目标优化等。对于每种类型的优化问题,本书都详细阐述了其数学建模方法,以及常用的求解算法。 线性规划 (Linear Programming, LP) 章节详细介绍了线性规划问题的标准形式、图解法(对于二维问题)、单纯形法(Simplex Method)及其改进算法。通过丰富的实例,读者将学习如何将实际工程问题转化为线性规划模型,并理解算法的内在原理和收敛性。此外,本书还会介绍对偶理论(Duality Theory)及其在敏感性分析中的应用,帮助读者深入理解最优解的经济解释和对参数变化的敏感度。 非线性规划 (Nonlinear Programming, NLP) 部分是本书的重点之一。由于工程实际中许多问题无法简化为线性模型,本书对非线性规划的求解方法进行了详尽的介绍。内容涵盖了无约束优化和约束优化的多种方法,包括梯度下降法(Gradient Descent)、牛顿法(Newton's Method)、共轭梯度法(Conjugate Gradient Method)、序列二次规划法(Sequential Quadratic Programming, SQP)以及拉格朗日乘子法(Lagrange Multiplier Method)和KKT条件(Karush-Kuhn-Tucker Conditions)。本书会着重讲解这些算法的收敛性、稳定性和计算效率,并提供 MATLAB、Python 等常用工具库的实现示例,方便读者实践。 整数规划 (Integer Programming, IP) 章节处理变量必须取整数值的优化问题,这类问题在资源分配、调度、网络设计等领域尤为常见。本书介绍了整数规划的定义、建模技巧,以及分支定界法(Branch and Bound)、割平面法(Cutting Plane Method)等经典算法。同时,也涉及一些启发式算法和近似算法,用于解决大规模或难以精确求解的整数规划问题。 组合优化 (Combinatorial Optimization) 关注从离散集合中寻找最优组合的题目,例如旅行商问题(Traveling Salesperson Problem)、背包问题(Knapsack Problem)、图着色问题(Graph Coloring Problem)等。本书将介绍如何对这类问题进行建模,并讨论一些经典算法,如贪心算法(Greedy Algorithms)、动态规划(Dynamic Programming)以及启发式搜索方法(如模拟退火、遗传算法)的应用。 多目标优化 (Multi-objective Optimization) 章节处理同时优化多个相互冲突的目标的问题。本书将介绍帕累托最优(Pareto Optimality)的概念,以及加权求和法(Weighted Sum Method)、ε-约束法(ε-Constraint Method)和进化算法(Evolutionary Algorithms)等求解多目标优化问题的技术。读者将学习如何权衡不同目标之间的取舍,并找到一组满足实际需求的折衷方案。 算法实现与应用 除了理论讲解,本书还非常注重算法的实现与工程应用。每一章都配有大量来自不同工程领域的案例研究,例如: 机械工程: 结构优化设计(如减重)、机器人轨迹规划、机械臂的最优控制。 电气工程: 电力系统优化调度、通信网络资源分配、电子电路的最优参数设计。 化学工程: 工艺过程优化、反应器设计、催化剂选择。 航空航天工程: 飞行器气动外形优化、轨道设计、推进系统设计。 土木工程: 桥梁和建筑结构的优化设计、交通流量优化。 管理科学: 生产调度、库存管理、供应链优化。 书中提供了使用 MATLAB Optimization Toolbox, SciPy (Python) 等流行工程计算软件实现优化算法的示例代码,帮助读者将理论知识转化为实际解决问题的能力。 特色与亮点 理论与实践并重: 既有深入的理论推导,又有贴近实际的工程应用案例。 算法全面: 涵盖了经典和现代的多种优化算法,为读者提供丰富的工具箱。 易于理解: 语言清晰,逻辑严谨,配以大量图示和实例,降低了学习难度。 工具支持: 提供常用工程软件的实现示例,便于读者快速上手。 前沿展望: 对一些新兴的优化技术(如机器学习驱动的优化)进行了简要介绍。 读者对象 本书适合于大学本科高年级学生、研究生以及从事工程设计、研发、生产和管理的工程师和科研人员。通过阅读本书,读者将能够系统地掌握工程优化方法,并在自己的研究和工作中有效地应用这些技术,解决复杂的工程问题。

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读后感

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用户评价

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我是一个在职工程师,工作中有时会遇到一些老旧但性能优异的控制设备需要升级或优化的问题。坦白说,很多教科书过于侧重现代控制理论的“高大上”,但在实际处理那些传统的、基于反馈回路的模拟系统时,显得有些力不从心。然而,这本书的精彩之处在于其对经典控制方法——比如根轨迹法、频率响应分析(波特图、奈奎斯特图)的深入挖掘和回归。它并没有因为“新”而抛弃“经典”,反而将这些经典工具与现代设计思想巧妙地融合在一起。我特别欣赏作者在处理非线性系统和鲁棒控制这部分时的严谨态度。在实际工程中,线性化假设往往会失效,这本书提供了处理这些“灰色地带”的有效工具和思路,比如描述函数法和李雅普诺夫稳定性分析的一些基础应用。阅读这本书的过程,感觉就像是与一位经验丰富、不拘一格的导师进行了一次深入的对话,他既懂得理论的精妙,更懂得如何在充满不确定性的现实世界中做出可靠的决策。

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这本书简直是为我量身定做的!我一直以来都在为我的毕业设计寻找一本既有深度又能兼顾实用性的参考书,终于让我找到了《控制系统分析、设计和应用》。它的内容组织得非常清晰,从基础理论的阐述到复杂系统的实际应用,层层递进,逻辑性极强。作者在讲解一些经典控制理论概念时,比如传递函数、状态空间表示法,不仅仅是给出公式,更是深入剖析了其背后的物理意义和数学原理,这对我理解整个控制系统的核心思想至关重要。更让我惊喜的是,书中包含了大量的工程实例,这些实例不仅贴近实际生产生活,而且每一步的设计和分析过程都详尽到令人称赞。我尤其喜欢它在数字控制部分的处理方式,考虑到当前很多项目都依赖于计算机仿真和实现,书中对离散化、Z变换以及数字PID控制的讲解,配上MATLAB/Simulink的仿真案例,让我能够迅速上手并将理论知识转化为实际操作能力。对于一个正在从理论学习转向工程实践的学生来说,这本书无疑是一座坚实的桥梁,它提供的不仅仅是知识点,更是一种系统性的工程思维方式。

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我必须承认,这本书的印刷质量和排版设计也值得一提。在阅读技术书籍时,清晰的图表和准确的数学符号是保证阅读体验和理解准确性的关键。这本书在这方面做得非常出色,无论是时域响应曲线,还是频域的伯德图,都绘制得异常精细,线条清晰,没有丝毫模糊不清的地方。特别是那些涉及到多层嵌套的控制框图,作者使用了非常直观的颜色区分和层次结构来展示信号流向和反馈路径,这在处理复杂的控制结构时,极大地减少了我的视觉疲劳和理解误差。此外,书中附带的习题设计也很有匠心,它们不仅仅是检验你是否记住了公式,更多的是考察你对概念的融会贯通能力。有些习题需要你结合好几个章节的知识点才能解出来,这强制性地提升了我的综合分析能力。总而言之,这是一本在内容、深度、应用广度和阅读体验上都达到了业界顶尖水准的著作,投入时间去钻研它,绝对是值得的。

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作为一名自学的爱好者,我之前在网上找了一些零散的资料,很多都是片段式的,东拼西凑,不成体系,导致我对控制理论的学习一直停留在“似懂非懂”的阶段。这本书的出现,彻底改变了我的学习困境。它的叙事风格非常“亲民”,尽管内容涉及复杂的数学工具,但作者总能找到恰当的比喻来解释抽象的概念。比如,在讲解反馈控制对系统性能的影响时,它用了一个非常形象的例子来阐述“带宽”与“瞬态响应”之间的权衡。书中大量的图示和流程图,极大地降低了我的理解门槛。当我遇到一个难以理解的控制律设计时,我发现书中有一个专门的章节,用一种类似于“拼图”的方式,把各个模块——传感器、控制器、执行器——是如何协同工作的,描绘得一清二楚。这本书的结构设计简直是教科书级别的典范,它确保了初学者不会因为某个知识点卡住而全盘放弃,而是能够循序渐进地建立起对整个控制系统的宏观认知和微观细节的掌握。

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这本书的学术深度和广度给我留下了极其深刻的印象,它远超出了市面上大多数同类书籍的平均水平。我关注的一个焦点是其在先进控制算法方面的介绍,特别是模型预测控制(MPC)和自适应控制的引入。作者没有将这些前沿技术简单地罗列出来,而是花费了相当的笔墨去解释它们在实际约束条件下的优化目标函数是如何建立的,以及求解过程中的数值稳定性问题。对于我们这些需要研究高维、多变量耦合系统的人来说,这本书提供的理论框架是极其宝贵的。它强调了“模型”在现代控制中的核心地位,同时也批判性地指出了模型不确定性带来的挑战,并给出了相应的应对策略,例如H-无穷控制的一些基本概念。读完之后,我感到自己对现代控制工程的边界有了更清晰的认识,它不仅教你如何设计控制器,更重要的是教你如何“思考”一个复杂系统,如何量化不确定性,并在性能、稳定性和鲁棒性之间做出最优的工程折衷。

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