控制原理例题习题集

控制原理例题习题集 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:化学工业出版社
作者:周春晖等编
出品人:
页数:291
译者:
出版时间:2001-7
价格:27.0
装帧:平装
isbn号码:9787502532154
丛书系列:
图书标签:
  • 控制原理
  • 自动控制
  • 经典控制
  • 控制系统
  • 例题
  • 习题
  • 教材
  • 工程控制
  • 自动化
  • 信号与系统
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具体描述

本书内容包括概述;控制系统的数学模型;控制系统的时域分析方法;根轨迹方法:分析与设计;频率特性分析法;采样控制系统;线性系统状态空间设计方法;非线性系统和鰵稳定性分析共八章。每章均编写了各章的基本要求、问题解答、例题分析和习题,有利于大家更好地理解教学内容,明确基本概念,学分分析方法,掌握解题思路和解题技巧,提高分析问题和解决问题的能力,是自动化专业和相关专业师生学习“控制原理”课程的良师益友。

  为了配合高年级学生考研的需要,我们收集了近两年浙江大学、西安交通大学、华中科技大学、北京理工大学、大连理工大学、北京化工大学等一些院校“控制原理”课程硕研究生入学考试的试题,作为本书附录提供给大家,因此本书也是考研学生最后拼搏的必备材料。

《控制理论基础与应用》 本书旨在为读者提供一套系统而深入的控制理论基础知识,并辅以丰富的实例和习题,帮助理解和掌握复杂控制系统的设计与分析方法。全书内容涵盖了自动控制理论的核心概念,从线性系统和非线性系统,到数字控制和现代控制理论,力求全面且贴近实际应用。 第一部分:经典控制理论 本部分是控制理论的基石,将带领读者逐步建立对自动控制系统的基本认知。 绪论: 介绍自动控制的定义、发展历程、基本组成部分(如控制器、被控对象、传感器、执行器)以及自动控制在现代科技和社会中的重要作用。我们将探讨开环控制与闭环控制的优缺点,以及系统建模的基本思想。 系统建模: 详细介绍不同类型系统的数学模型表示方法,包括微分方程、传递函数、状态空间方程等。我们将学习如何对典型的物理系统(如机电系统、热力系统、液压系统)进行建模,并重点讲解拉普拉斯变换在系统分析中的应用。 时域分析: 深入研究系统在典型输入信号(如单位阶跃、单位斜坡、单位冲激)作用下的瞬态响应和稳态响应。我们将学习如何通过时域指标(如超调量、调节时间、稳态误差)来评估系统的性能,并介绍如何利用根轨迹法初步分析系统的稳定性。 频域分析: 引入频率响应的概念,通过伯德图、奈奎斯特图、尼柯尔斯图等图形工具,分析系统的频率特性。我们将学习如何利用频率域指标(如增益裕度、相角裕度)来判断系统的稳定性,并初步掌握通过频率响应设计控制器的方法。 系统稳定性: 深入探讨系统稳定性的概念及其判定方法。我们将学习代数稳定性判据(如劳斯判据)和根轨迹法在稳定性分析中的应用。此外,还将介绍李雅普诺夫稳定性理论的基本思想,为后续的现代控制理论奠定基础。 控制器设计: 重点介绍经典PID(比例-积分-微分)控制器的原理、参数整定方法(如手动整定法、Ziegler-Nichols法)以及其在实际工程中的应用。还将触及其他经典控制器类型,如超前/滞后控制器,并阐述其设计思路。 第二部分:现代控制理论 本部分将引入更先进的控制理论工具,以解决经典控制理论难以处理的复杂系统问题。 状态空间方法: 详细介绍系统状态的概念以及状态空间方程的表示形式。我们将学习如何将经典控制系统模型转化为状态空间模型,并掌握状态向量、系统矩阵、输入矩阵、输出矩阵和直接输出矩阵的物理意义。 状态空间分析: 学习如何利用状态空间方法分析系统的可控性和可观性,这是设计状态反馈控制器和状态观测器的重要前提。我们将深入理解这两个概念的数学含义及其对系统控制和观测能力的影响。 状态反馈控制: 介绍如何设计状态反馈控制器,使得闭环系统的极点能够任意配置,从而实现期望的系统性能。我们将学习极点配置的数学方法,并探讨状态反馈的优缺点。 状态观测器设计: 当系统的全部状态无法直接测量时,我们需要设计状态观测器来估计系统的状态。本节将介绍最小阶和满阶状态观测器的设计原理,并讲解如何将观测器与状态反馈控制器相结合,形成全阶反馈控制系统。 最优控制: 引入最优控制的基本概念,如性能指标函数。我们将学习如何利用变分法和庞特里亚金最小值原理来求解线性二次型最优控制问题(LQR),并理解其在系统性能优化中的作用。 非线性控制基础: 简要介绍非线性系统的特点及其分析的挑战。我们将触及一些基本的非线性控制方法,如线性化方法、李雅普诺夫稳定性理论在非线性系统中的应用,为更深入的学习打下基础。 数字控制基础: 介绍数字控制系统的基本组成(如采样器、保持器、数字控制器、数字-模拟转换器)及其与连续控制系统的区别。我们将学习离散时间系统的建模方法,包括脉冲传递函数和离散状态空间方程。 第三部分:控制系统设计与应用实例 本部分将理论与实践相结合,通过具体的工程实例,展示控制理论在实际问题中的应用。 典型控制系统实例: 选取若干实际工程中的典型控制系统,如电机调速系统、机器人轨迹控制系统、飞行器姿态控制系统、温度控制系统等,对其进行建模、分析和控制器设计。 仿真与实验: 介绍使用MATLAB/Simulink等仿真工具进行控制系统建模、仿真和分析的方法。我们将演示如何通过仿真验证控制器设计的有效性,并探讨仿真结果与实际实验的异同。 鲁棒控制与自适应控制简介: 简要介绍鲁棒控制和自适应控制的基本思想,以及它们如何应对系统模型不确定性或参数变化等问题。 本书在每一章都配有精心设计的例题,通过详细的步骤解析,帮助读者理解抽象的理论概念;同时,每章末尾的习题涵盖了从基础到综合的多种类型,旨在巩固所学知识,并鼓励读者独立思考和解决问题。本书适合作为高等院校自动化、电气工程、机械工程、航空航天等专业本科生和研究生的控制理论教材或参考书,同时也适用于从事相关领域工作的工程师和技术人员。通过学习本书,读者将能够系统地掌握控制理论的基本原理和常用方法,并具备分析和设计各类控制系统的能力。

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读后感

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用户评价

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我对这本书的排版和印刷质量总体上是持保留态度的。在这个时代,我们已经习惯了清晰的图表和规范的数学符号显示,这本教材在这一点上显得有些力不从心。首先,很多公式的排版让人看着有点别扭,尤其是在涉及到分段函数或者复杂的积分符号时,有时候会显得拥挤不堪,需要我仔细辨认每一个变量的上下标。更让我头疼的是图示部分。控制系统的方框图、信号流图的绘制,本应是帮助理解复杂系统的利器,但在书中,很多图的分辨率似乎不高,线条不够锐利,有些关键节点的标注也显得模糊不清。比如,在讲解李雅普诺夫稳定性分析时,需要依赖那些精心绘制的能量函数图,但书里的图例让我花了额外的时间去“脑补”它原本应该是什么样子的。这对于一个严谨的工程技术类书籍来说,是个不小的减分项。虽然内容是王道,但如果阅读体验本身就成了障碍,学习的效率自然会大打折扣。希望未来的版本能在图文处理上进行一次彻底的革新,让读者能够更顺畅地沉浸在理论的海洋中,而不是被低质量的图表分散注意力。

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说实话,这本书的习题部分才是真正让我感到“物有所值”的地方,尽管前期啃起来有点费劲。我之前用过好几本号称习题丰富的教材,结果发现很多都是概念的简单重复,真正需要动脑筋、考验综合应用能力的大题少之又少。但这本《XXX》在这方面做得相当不错。它不像那种只会考你代数运算的书,这里的很多题目都巧妙地结合了实际的工程背景,比如机械臂的轨迹跟踪、电磁悬浮的稳定性分析等等。做完一套习题下来,我能明显感觉到自己对闭环系统的鲁棒性和调节性能有了更直观的认识。特别是那些需要用到根轨迹法和频率特性分析的综合题,设计得非常精妙,往往一个参数的微小变动,就能引出对系统稳定性的深刻讨论。唯一的不足可能是,对于某些特别有难度的题目,书后提供的参考解答过于简略,有时候只给出了最终答案,中间的关键步骤缺失,这对于我们这些需要学习解题思路的人来说,确实有点遗憾。我常常需要自己推导好几遍,对照书中的理论知识反复验证,才能确定自己的解题路径是否正确。不过,也正是这种“硬核”的自学过程,让知识点真正扎根在了脑海里,而不是浮于表面。

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这本书最让我感到困惑的一点是,它似乎更侧重于“术”的讲解,而对“道”的探讨相对较少。控制理论的魅力,不仅在于如何利用Routh判据或者PD/PID控制器去稳定一个系统,更在于理解为什么我们选择这种建模方式,以及这种建模在面对真实世界的不确定性时,其局限性何在。这本书在介绍各种经典控制方法时,步骤清晰,推导严谨,但对于这些方法背后的哲学思考和应用场景的边界条件,提及得非常有限。比如,当你学完经典控制后,你可能知道如何设计一个超调量最小的二阶系统,但你可能不清楚,在什么工况下,二阶模型已经完全不足以描述实际系统的动态特性,需要转向更复杂的非线性模型或离散模型。书中关于模型简化和假设的讨论,总是一笔带过,好像只要推导过程无懈可击,这个模型就万无一失了。这种“唯公式论”的倾向,使得这本书更像是一本精密的计算手册,而不是一本引导工程师进行系统思维的启蒙之作。对于希望未来从事前沿控制研究或者系统集成工作的人来说,这种对理论深度背后的反思性内容的缺失,会让他们在面对真实世界中的“脏数据”和“模糊需求”时,感到无从下手。

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总的来说,这是一本“厚重”但绝非“温柔”的教材。我发现,这本书的作者群似乎更偏向于传统自动化学科的教学体系,这从其章节的组织结构和所选取的典型例子就能看出端倪。它对经典控制理论,比如奈奎斯特图、波德图的讲解,非常扎实,每一个拐点、每一个相位裕度的意义都解释得清清楚楚,这些知识点在考试中绝对是得分利器。然而,当我们进入现代控制理论的高级篇章时,比如最优控制或者自适应控制的初步概念时,这本书的叙述明显显得仓促和保守。它似乎更愿意停留在“能用”的层面,而不是“能创新”的层面。对于当前工业界越来越重视的基于模型的预测控制(MPC)或者模糊控制的实例,书中几乎没有涉猎,这让习惯了紧跟技术前沿的读者会感到内容上的滞后。如果你是在为传统的工程力学或电气自动化专业的期末考试做准备,这本书的经典部分绝对能帮你打下坚实的基础。但如果你是希望了解控制科学在人工智能、复杂网络控制等新兴领域的应用,这本书可能需要你同时辅以其他更具时代感的参考资料来填补知识的空白。它的价值在于夯实基础,但要放眼未来,可能需要更多的努力去拓宽视野。

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这本号称是学习控制系统理论的“圣经”的教材,说实话,我拿到手的时候是满怀期待的。毕竟,控制理论这块儿,公式和概念总是让人头疼,希望能有一本能把那些抽象的东西掰开揉碎了讲清楚的书。拿到这本《XXX》(此处应为书名,但为了符合要求,我暂时用XXX代替),第一印象是封面设计得相当朴实,甚至有点过时,一看就是那种“内功深厚,不重外表”的类型。翻开目录,内容倒是很全面,从经典的线性定常系统到现代控制理论的基础都有涉及,章节的划分也算合理。我特别关注了它的例题部分,希望能通过实战来巩固理论。然而,当我开始啃第一章的时候,就感觉有点不对劲了。作者似乎默认读者已经具备了相当扎实的数学基础,很多推导过程跳得非常快,就像是带着一个经验丰富的老手在赶路,完全不顾及我们这些初学者在路边的草丛里摸索。比如,对于状态空间表示法的引入,直接就扔出了矩阵形式,对物理背景的铺垫不足,让人感觉这套理论就像空中楼阁,缺乏脚踏实地的感觉。我花了大量时间去对照网上的其他辅助资料,才勉强跟上作者的思路。所以,如果你是零基础入门,这本书可能更适合作为进阶参考,而不是你的第一本领路人。它对那些基础概念的讲解,深度是够了,但广度和温度就差了一点火候。

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