机械设计基础（上） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:北京航空航天大学出版社

作者:吴瑞祥

出品人:

页数:532

译者:

出版时间:2004-10

价格:45.00元

装帧:

isbn号码:9787810775151

丛书系列:

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• 机械设计
• 机械工程
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• 工程技术

好的，这是一份针对另一本图书的详细简介，该书与《机械设计基础（上）》无关。 --- 《现代控制理论与系统分析》 第一部分：绪论与基础概念 第1章：控制系统概述 本章旨在为读者构建一个全面而深入的现代控制理论视角。我们将从经典的反馈控制概念出发，探讨其在工业、航空航天及日常技术中的演进历程。重点将放在系统建模的重要性上，区分线性与非线性系统、时变与时不变系统，并引入控制系统的基本性能指标，如瞬态响应、稳态误差和稳定性裕度。通过引入现代控制理论的哲学基础，即侧重于系统状态的描述而非仅仅是输出响应，为后续章节的深入学习奠定理论基石。本章将详细阐述控制工程在解决复杂工程问题中的核心地位。 第2章：线性系统的状态空间表示 状态空间方法是现代控制理论的核心工具。本章将聚焦于如何将物理系统转化为一组一组的一阶线性常微分方程组，即状态空间模型。内容涵盖从物理微分方程到标准形式（如能控标准型、能观测标准型）的数学变换过程。我们将详细讨论系统的基本性质，包括可控性（Controllability）与可观测性（Observability）的严格定义，并利用秩判据（如卡尔曼判据）来判断系统的固有属性。理解系统是否可控和可观测，是设计有效控制器和观测器的前提。 第3章：线性系统的时域分析与解法 本章深入探讨在时域内对线性定常（LTI）系统的动态行为进行分析。核心内容是求解状态方程的解析解，即引入状态转移矩阵 $Phi(t)$ 的计算方法，包括矩阵指数函数的求解技巧（如利用拉普拉斯变换法、相似变换法）。同时，本章将详述系统的模态分析，即如何通过特征值和特征向量理解系统响应的固有特性。此外，本章还会涵盖系统的稳定性分析，侧重于李雅普诺夫（Lyapunov）第二法在线性系统稳定性判据中的应用，预示着更广义非线性系统分析的基础。 第二部分：现代控制器的设计与实现 第4章：能控性、能观测性与极点配置 本章是现代控制设计的基础。在前面对可控性和可观测性的定性分析后，本章将探讨如何利用这些性质进行系统设计。我们将详细介绍极点配置（Pole Placement）技术，特别是如何通过状态反馈来任意配置系统的闭环极点，从而达到期望的动态性能。对于不可控系统，则需引入输入分解的概念。同时，本章也将深入探讨观测器的设计，特别是观测器理论，如 Luenberger 观测器的构造，确保即使在部分状态量无法直接测量的情况下，仍能准确估计系统状态。 第5章：最小阶观测器与状态估计 在实际工程中，测量所有状态变量往往是不切实际或成本高昂的。本章将重点讨论如何设计最小阶观测器，以最少的传感器量来准确估计所有系统状态。我们将对比全阶观测器与最小阶观测器的结构和性能差异。随后，内容将过渡到随机系统——引入噪声和测量误差，从而引出卡尔曼滤波（Kalman Filtering）这一最优化状态估计技术。卡尔曼滤波的推导将侧重于其递推特性和最小均方误差（MMSE）的优化准则，是信号处理与控制工程交叉领域的核心。 第6章：线性二次型最优控制（LQR） 最优控制理论的目标是寻找一个控制律，使得系统性能指标（代价函数）达到最小。本章将聚焦于线性二次型（LQR）问题。我们将详细推导黎卡提方程（Algebraic/Differential Riccati Equation），并阐述如何通过求解该方程来确定最优状态反馈增益 $K$。LQR 设计的优势在于其鲁棒性和对性能指标的明确量化。本章还将讨论有限时间与无限时间 LQR 问题的区别，并简要介绍其在机器人控制和过程控制中的应用实例。 第三部分：非线性系统与鲁棒控制导论 第7章：非线性系统的分析基础 现代控制理论并不仅限于线性系统。本章将引导读者进入非线性控制的领域。我们将首先分析非线性系统在时域和相平面上的行为，重点讨论平衡点的稳定性分析，包括线性化方法（泰勒级数展开）的局限性。随后，将引入李雅普诺夫稳定性理论的非线性形式——李雅普诺夫函数的构造方法，这是分析非线性系统稳定性的主要工具。本章还会探讨极限环、跳跃现象等典型的非线性行为。 第8章：反馈线性化与滑模控制 针对特定的非线性系统，本章介绍如何通过巧妙的坐标变换和反馈结构设计，将其转化为一个线性系统来进行控制——即反馈线性化技术。我们将详细介绍微分平坦性（Differential Flatness）的概念。在鲁棒控制方面，本章将引入滑模控制（Sliding Mode Control, SMC）。SMC 是一种强大的、对模型不确定性和外部扰动具有高度鲁棒性的控制方法。我们将解析滑模的几何意义、设计滑动面，并分析趋近相态的特性和抖振（Chattering）现象的产生机理及抑制策略。 第9章：$mathcal{H}_{infty}$ 鲁棒控制简介 在实际工程中，模型的精确性总是有局限的。本章将作为对鲁棒控制领域的介绍，重点阐述 $mathcal{H}_{infty}$ 控制理论。该理论的目标是最小化系统输入到关键输出之间的“无限范数”，从而保证系统在面对模型微小误差或外部干扰时仍能保持性能。我们将介绍标准 $mathcal{H}_{infty}$ 控制问题的数学框架，包括加权函数的选择，以及如何将其转化为一个标准的线性矩阵不等式（LMI）问题进行求解。 附录 附录将包含矩阵代数回顾、拉普拉斯变换与 Z 变换的详细对偶表、系统矩阵的相似变换理论以及求解 Riccati 方程的数值方法基础，为读者提供必要的数学支撑。 --- 目标读者群： 本书面向大学高年级本科生、研究生，以及在航空航天、自动化、精密仪器和过程工业中从事控制系统设计、分析与实施的工程师。读者应具备线性代数、常微分方程和初步的电路/系统分析基础。

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这本书的排版设计很有年代感，不是那种花里胡哨的现代设计，但却极其注重实用性，字体选择清晰易辨，图表的质量非常高，线条干净利落，几何关系一目了然。我特别注意到它对标准件的引用非常规范，很多图例直接采用了国家标准或行业标准的样子，这对于我们未来直接查阅手册和规范是极其有帮助的。在讲解弹性变形和刚度要求时，作者没有停留在线弹性阶段，而是对非线性问题的初步处理也做了介绍，这显示了作者对该学科前沿的关注。对于那些需要经常进行计算校核的工程师来说，这本书简直是量身定做，它提供的计算步骤详尽到令人发指，很多中间步骤都被完整地写了出来，这大大减少了我们自己推导过程中出错的可能性。我甚至觉得，这本书可以作为工具书放在手边，当你对某个设计细节产生疑问时，翻开它，往往能找到最权威、最直接的解答。它就像一位经验丰富的老工程师坐在你旁边，随时准备为你梳理那些繁杂的机械原理，那种踏实感是其他泛泛而谈的资料无法比拟的。

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我对机械设计基础的理解，很大程度上是借由这本书建立起来的——它就像一座坚实的桥梁，连接了纯粹的物理定律和实际的工程应用。这本书最让我赞叹的一点是，它对“可靠性”的强调贯穿始终，从材料的选择到最终的装配公差，都在提醒读者，设计出来的东西必须能长期稳定地工作。比如在讲解联轴器的选型时，它不仅考虑了扭矩传递，还细致分析了轴的对中误差、冲击载荷以及使用环境温度对材料性能的影响，这种全方位的考量非常到位。另外，本书的理论深度足以支撑本科阶段的所有核心课程，但它却巧妙地控制了复杂度的边界，确保了初学者能够消化吸收，不会因为接触到过多的高级概念而产生畏难情绪。我特别喜欢它在章节末尾设置的“思考题”，这些问题往往不是简单的计算，而是要求对现有设计进行批判性思考，迫使我们运用所学的知识去解决开放性的问题。这本书的价值在于，它不仅仅传授了一套知识，更塑造了一种严谨、负责任的工程师思维模式，是真正意义上的“设计之基”。

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说实话，刚拿到这本书时，我有点担心它会过于偏重理论，毕竟“基础”两个字有时意味着枯燥和脱离实际。但这本书完全打破了我的固有印象。它在讲解基本概念时，总能巧妙地穿插现代制造技术的背景，比如在谈论公差与配合时，不仅讲了标准，还提到了数控加工和三维测量的精度要求，这让学习者能与时俱进。我发现它对于“设计思维”的培养也很有帮助，它不是让你死记硬背公式，而是引导你从功能需求出发，权衡各种设计方案的优缺点，比如在轴系设计那一块，就详细对比了不同轴承布局的承载能力和安装便利性。这本书的语言风格是那种非常严谨但又充满逻辑感的，没有过多的修饰，每个句子都像是在传递精确的信息。我个人非常喜欢它在绪论部分对机械设计学科地位的界定，一下子就把读者的注意力拉到了工程实践的高度。虽然内容量很大，但我发现它在结构上做了很好的划分，目录清晰，章节衔接自然，即便偶尔跳着看某一部分，也能很快找到上下文，这对于繁忙的学习者来说简直是福音。它真正做到了既有深度，又不失易读性。

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这本书的深度和广度都超出了我的预期，完全不是那种蜻蜓点水式的介绍，而是真正深入到了机械设计的“骨髓”里。我尤其对其中关于运动机构分析的部分印象深刻，什么曲柄滑块机构、齿轮传动系统，那些复杂的几何关系和运动轨迹，作者竟然能用非常直观的插图和清晰的数学推导展示出来，让人有种豁然开朗的感觉。我过去在其他地方看到的讲解往往是公式堆砌，让人望而却步，但这里的逻辑链条非常完整，每一步的推导都有明确的物理意义支撑，读起来一点也不枯燥。我感觉作者对这门学科的理解非常透彻，他似乎知道读者在哪里会卡住，并提前准备好了相应的解释和对比。更别提后面关于零部件强度校核的章节，详细介绍了静力强度、疲劳强度以及如何考虑安全系数，这些都是工程师必备的核心技能。这本书的案例分析也选得很有代表性，很多都是工业界实际遇到的问题，让抽象的理论立刻“活”了起来。如果说有什么建议，可能就是希望附带的习题能再增加一些难度更高的综合性题目，以更好地检验学习成果，但作为基础教材，它已经做得非常出色了，称得上是匠心之作。

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这本书拿到手的时候，我就被它扎实的封面设计和厚重感吸引住了，一看就是那种能沉下心来啃的硬核教材。我原本对机械设计这个领域只是有些模糊的认识，觉得它离我有点远，但这本书的编排方式却很贴合实际应用，不像很多理论书那样干巴巴的，读起来反而有一种在跟着老师傅学习的感觉。比如它对材料力学和工程制图基础部分的讲解，图文并茂，把复杂的概念拆解得很细致。我记得有一章专门讲疲劳和断裂，作者没有直接抛出复杂的公式，而是先从实际工程案例入手，分析为什么有些零件会突然失效，然后再回溯到理论基础，这样一来，学习的动力就更强了。我个人特别欣赏它在结构设计部分的处理，不仅仅是告诉我们“怎么设计”，更重要的是解释了“为什么这样设计”，比如不同类型连接件的受力分析和选型依据，非常实用。这本书的排版也很清晰，注释和重点标注得很到位，即使是自学，也不会觉得迷失方向，感觉作者对初学者非常友好，把知识点串联起来，构建了一个完整的知识体系，为后续更深入的学习打下了坚实的基础。总的来说，对于想系统了解机械设计基础的理工科学生或者初入行业的工程师来说，这绝对是一本值得反复研读的宝典，内容全面且深入浅出。

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不详细，编排还行，错误挺多

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想好好学的话，书不错

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