机电工程控制基础 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:杨咸启

出品人:

页数:346 页

译者:

出版时间:2005-9

价格:32.0

装帧:平装

isbn号码:9787118039108

丛书系列:

图书标签:

• 机电工程
• 电气控制
• 自动化
• PLC
• 传感器
• 执行器
• 控制系统
• 电机控制
• 电路分析
• 工业控制

好的，这是一份关于《机电工程控制基础》的图书简介，内容力求详实、专业，且不包含原书任何具体章节或内容的描述： --- 《现代工程系统动态学与优化设计》 导言：面向复杂系统的集成化思维 在当今高速发展的工业技术领域，从精密制造到能源管理，再到智能交通网络，几乎所有现代工程系统都表现出高度的复杂性、非线性和强耦合性。单一学科的知识已无法有效应对这些集成化系统的挑战。传统的控制理论往往侧重于对孤立组件的精确建模和线性化处理，这在面对系统规模的爆炸性增长、参数的实时波动以及环境的不可预测性时，显得力不从心。 《现代工程系统动态学与优化设计》旨在弥补这一鸿沟，它不再将控制视为孤立的“反馈回路”问题，而是将其提升至“系统整体性能最大化”的战略高度。本书的核心目标是构建一个全面的分析框架，使工程师和研究人员能够从系统论、信息论和控制论的交叉视角，深入理解复杂工程系统的内在驱动力、潜在的不稳定性来源以及实现最优运行状态的路径。 本书的读者群体涵盖了机械工程、电气工程、自动化、航空航天以及工业工程等多个领域的本科高年级学生、研究生，以及致力于系统升级与流程优化的现场工程师。我们期望，通过对这些先进概念的系统阐述，读者能够培养出一种“集成化”的工程思维，能够有效地驾驭和重塑下一代智能、自主的工程系统。 第一部分：工程系统的非线性与随机性刻画 本部分聚焦于建立能够准确反映真实世界复杂性的数学模型。我们认识到，许多关键的物理现象（如摩擦、饱和、滞后等）本质上是高度非线性的，而环境干扰（如传感器噪声、外部负载变化）则是随机过程的体现。 第一章：广义系统建模的范式转移 本章超越了传统的常微分方程（ODE）建模范畴，引入了泛函分析和微分代数方程（DAE）系统在描述约束性机械运动和电路网络方面的优势。重点探讨了如何处理含间隙、死区和开关特性的非光滑动力学系统的建模，并介绍了基于能量守恒和耗散的物理建模（Bond Graph）方法，它提供了一种跨越不同物理领域（机械、热、电）的统一语言。 第二章：随机过程与状态估计的严谨性 工程系统中“不确定性”是常态而非特例。本章深入探讨了马尔可夫过程和维纳过程在描述随机扰动源方面的应用。核心内容集中在卡尔曼滤波家族的拓展，不仅仅是标准线性卡尔曼滤波（LKF），更详细地论述了扩展卡尔曼滤波（EKF）和无迹卡尔曼滤波（UKF）在处理高度非线性测量和状态预测时的收敛性与计算效率的权衡。特别关注了鲁棒性状态估计，即如何设计估计器以应对模型失配和有界噪声的挑战。 第三章：复杂网络系统的拓扑分析 现代工业控制往往涉及多个相互通信的子系统（如分布式控制系统 DCS 或多智能体系统）。本章利用图论和网络科学的工具，分析这些系统的结构特征，如连通性、中心性和鲁棒性阈值。讨论了如何利用网络拓扑结构来指导控制器和传感器的最优布局，以最小化信息延迟和最大化信息流效率。 第二部分：先进控制策略的理论与实现 在准确建模系统的非线性和随机性之后，本部分转向设计能够保证系统在宽广运行区间内实现高性能和高鲁棒性的控制律。 第四章：非线性控制理论的深层结构 本章是理解现代复杂系统控制设计的基石。详细解析了反步法（Backstepping）的设计哲学，它如何通过逐级递推的方式，将复杂的非线性系统分解为可控的子系统。此外，还引入了滑模控制（SMC），重点分析其对参数不确定性和外部干扰的固有鲁棒性，并深入研究了如何通过设计更平滑的切换函数来缓解抖振现象。 第五章：模型预测控制（MPC）的工业化应用 MPC 被公认为连接模型、优化和实时控制的桥梁。本章详尽阐述了 MPC 的核心思想：基于对未来有限时域的预测，求解一个在线优化问题，以确定当前最优的控制动作。内容涵盖了线性 MPC 的推导，并重点讨论了非线性 MPC (NMPC) 的求解技术，包括基于迭代线性化和准牛顿方法的实时求解器设计，以及对预测误差和约束处理的深入分析。 第六章：鲁棒控制与$H_infty$框架 当系统模型不确定性是主要的性能制约因素时，鲁棒控制成为首选。本章侧重于$H_infty$控制理论，它将控制问题转化为一个“小增益”问题，旨在最小化系统对最坏情况干扰的响应。详细介绍了控制器的设计流程，特别是如何利用线性矩阵不等式（LMI）来求解闭环稳定性和性能指标的平衡点，确保系统在可接受的误差范围内运行。 第三部分：系统性能的量化评估与自适应优化 在实际部署中，仅仅“稳定”是不够的，系统必须实现能源效率、寿命延长和工艺精度的最佳平衡。本部分探讨如何将优化目标融入控制循环。 第七章：基于能量的性能指标与优化 本章将控制目标从传统的“误差归零”转向“性能指标最大化”。引入了耗散性理论和Lyapunov-Krasovskii泛函，用于量化系统对外部激励的“吸收”能力。重点讨论了如何设计控制律，以最小化特定时间窗口内的性能指标函数（如燃料消耗、峰值过冲或系统磨损度），从而实现真正的能效优化控制。 第八章：强化学习与自适应控制的融合 面对模型结构复杂且难以精确解析的系统（如生物过程或复杂化学反应器），本章探索了利用数据驱动的方法来设计控制器。详细分析了基于价值迭代的强化学习在连续控制系统中的应用，以及如何将传统的自适应参数估计方法与深度神经网络结合，形成能够在线识别系统参数变化并自动调整控制策略的混合型控制器。探讨了如何确保这些数据驱动的策略在实际物理系统中的安全性和可解释性。 结语：面向未来的系统工程 《现代工程系统动态学与优化设计》提供了一套严谨且面向实践的工具箱，用于处理当今最棘手的工程控制问题。它强调从基础理论出发，向着集成、智能和高鲁棒性的目标迈进。掌握这些知识，意味着工程师将能够从“修补”现有系统，转变为“设计”具有内在优化能力的未来平台。

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总结一下，这本书给我的感觉，就像是翻阅一本被尘封已久、未加整理的学术资料汇编。它缺乏现代工程教育所应有的活力、深度和应用性。从视觉体验到内容深度，再到逻辑组织，都存在着明显的不足。书中没有出现任何让我眼前一亮的创新点或者能引发深入思考的讨论。它没有涉及目前工业界热衷的物联网（IoT）在控制中的应用，也没有对工业4.0背景下的智能控制系统做出任何展望。对于一个希望跟上时代步伐，掌握前沿控制技术的读者来说，这本书提供的信息是严重滞后的。它更适合作为一本极其基础的概念参考手册，用于查询一些被广泛接受的、非常基础的定义，但绝对不应该被推荐为“控制基础”的学习教材。它错失了将基础理论与现代工程实践相结合的最佳时机，最终沦为一本让人感到乏味和过时的读物。

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当我真正开始尝试理解书中的理论部分时，那种失望感达到了顶峰。书中对控制系统的基本概念，比如反馈、前馈的介绍，写得非常套路化，像是从一本几十年前的教科书里直接摘抄过来的。我翻到关于PID控制器的章节，期待能看到一些实用的参数整定方法，例如Ziegler-Nichols 法的推导过程，或者现代自适应控制的思想。然而，书中只是简单地给出了一个公式，然后草草地收尾，完全没有深入探讨在实际工程中，如何根据不同的机械负载和响应特性来微调这些系数。更让我感到困惑的是，书中对“机电”这个词的理解似乎非常狭隘，它几乎将重点都放在了纯粹的电气控制上，对机械传动部分，比如摩擦力矩、惯性对系统动态响应的影响，几乎是只字不提，或者一笔带过。这使得整本书的理论基础显得非常单薄，脱离了实际工程的复杂性。想要真正利用书中的知识去设计一个稳定的、高效的控制系统，仅凭这些零散且缺乏深度的论述，是远远不够的。这本书更像是一个名词解释大全，而非一本指导实践的工程书籍。

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这本书的“实用性”简直是个天大的笑话。我特地找了它介绍电机驱动的部分，希望能学习一些关于步进电机和伺服电机选型以及驱动电路设计的内容。结果呢？它只是简单地提到了“需要合适的驱动器”，然后就转向了对一些基础的开关电源拓扑的描述，但这描述也极其肤浅，缺乏对纹波抑制、EMI/EMC 考虑的细节。对于一个想自己动手搭建实验平台的工程师来说，这本书提供的帮助几乎为零。它没有提供任何具体的电路图示例，没有给出任何元器件选型的指导原则，甚至连一个基本的PLC编程逻辑的例子都没有。我本来希望书中能包含一些MATLAB/Simulink的仿真案例，展示如何对一个实际的机电系统（比如一个简单的XYZ平台）进行建模和控制算法验证，但这类前沿的、与现代工程实践紧密结合的内容，在这本书里完全找不到踪影。读完这部分，我唯一能做的，大概是去网上搜索那些被这本书忽略的、真正有用的实用手册和设计指南。这本书的作者似乎对“工程”二字理解存在偏差，只停留在理论的象牙塔里，对实际操作中的痛点和难点视而不见。

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这本号称“机电工程控制基础”的书，我拿到手后实在是有些摸不着头脑。首先，它的封面设计平平无奇，色彩搭配也像是上个世纪的产物，完全没有吸引力。内页的排版更是让人头疼，字体大小不一，段落间距时而拥挤时而松散，看得我眼睛都花了。更别提里面的插图了，大多是粗糙的线条图，很多细节模糊不清，根本看不出作者想表达的具体结构或者工作原理。我原本期待能看到一些现代化的三维仿真图或者清晰的系统架构图，结果翻来覆去都是那些老旧的示意图，让人感觉这本书的内容可能也和它的设计一样，停留在很久以前的水平。比如讲到传感器部分，文字描述晦涩难懂，却没有任何关于当前主流光电、超声波传感器工作特性的详细分析，更别提如何进行信号调理和初步的数字转换了。这对于一个想入门控制领域的读者来说，简直是一场灾难。如果作者只是想简单罗列一些概念，大可不必出这样一本厚厚的书，不如直接去看网络上的免费资料，那可能还更清晰一些。这本书给我的第一印象就是：制作粗糙，内容陈旧，完全无法激发学习的兴趣。

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语言表达和逻辑连贯性是我在阅读过程中遇到的又一障碍。这本书的行文风格极其干燥、刻板，仿佛是机器自动生成的文本堆砌而成。句子结构冗长且拗口，一个简单的概念需要绕好几大圈才能勉强理解。更严重的是，不同章节之间的逻辑衔接非常突兀，前一章讲完了一个模块，下一章的内容似乎跳跃到了一个完全不相关的领域，让人不得不频繁地来回翻阅，试图在前后文中找到那条隐藏的逻辑链条。比如，它在讲完时间域分析后，突然插入了一段关于电磁兼容性的笼统介绍，然后又跳回到频域分析，这种跳跃感让人抓狂。我怀疑作者在组织内容时，可能并没有遵循一个清晰的知识体系结构，而更像是把零散的笔记简单地按页码顺序排列。这种混乱的叙事方式，极大地增加了读者的认知负荷，使得本就抽象的控制理论变得更加难以吸收。对于需要通过阅读来构建系统化知识框架的学习者来说，这本书无疑是起到了反效果的作用。

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