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出版者:北京理工大学出版社

作者:冯江,王晓燕

出品人:

页数:196

译者:

出版时间:2007-1

价格:18.00元

装帧:

isbn号码:9787564009809

丛书系列:

图书标签:

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《自动控制理论精粹：从基础到前沿》 本书致力于为读者提供一个全面而深入的自动控制理论学习体验，旨在构建扎实的理论基础，并循序渐进地引导读者掌握现代控制工程的核心思想与实践方法。全书结构清晰，内容编排科学，力求帮助读者在理解抽象概念的同时，能够熟练运用各类分析与设计工具。 核心内容概述： 第一部分：自动控制系统基础 绪论： 详细阐述自动控制的定义、重要性及其在现代社会中的广泛应用，从工业生产到日常生活，揭示其无处不在的影响力。介绍自动控制系统的基本组成，如控制器、被控对象、传感器和执行器，并解释它们在闭环系统中的协同作用。 系统建模： 深入探讨不同类型系统的数学建模方法。首先从物理系统的基本定律出发，推导传递函数和方框图表示形式，这是理解系统动态行为的基石。涵盖了线性定常系统、线性时变系统以及非线性系统的建模技术，并着重介绍拉普拉斯变换在系统分析中的应用。此外，还涉及状态空间方法的原理及其在多输入多输出（MIMO）系统建模中的优势。 时域分析： 详解分析线性定常系统的动态响应特性，包括单位阶跃响应、单位脉冲响应等典型输入下的系统行为。深入研究系统性能指标，如峰值时间、超调量、调节时间、稳态误差等，并分析这些指标与系统参数的关系。详细介绍稳定性分析，包括劳斯判据、奈奎斯特判据、根轨迹法等经典稳定判别方法，以及它们在判断系统稳定性时的原理与步骤。 第二部分：频率域分析与设计 频率响应： 介绍如何通过频率响应来分析系统的特性，包括伯德图、尼奎斯特图、 ودائي (Nyquist) 轨迹等图形工具。解释幅频特性和相频特性如何反映系统的增益和相位变化，以及它们在系统稳定性分析和性能评估中的作用。 根轨迹法： 详细阐述根轨迹法的原理、绘制步骤以及其在系统稳定性与性能分析中的应用。通过根轨迹图，可以直观地观察系统闭环极点随开环增益变化的轨迹，从而设计出满足性能要求的控制器。 稳定性与性能裕度： 引入增益裕度和相位裕度等概念，解释它们如何衡量系统的稳定性储备，以及如何通过这些裕度来优化系统的动态性能。 第三部分：控制器设计 PID控制器设计： 深入剖析比例（P）、积分（I）、微分（D）控制的作用及其组合方式。提供多种PID参数整定方法，如经验法（试凑法、西格勒-尼克斯法）和模型基准整定法，并分析不同参数配置对系统响应的影响。 超前/滞后校正： 讲解超前、滞后和超前-滞后校正器的设计原理、频率特性及其对系统性能的改善作用。通过引入极点和零点来调整系统的频率响应，以达到稳定性或动态性能的提升。 状态反馈控制： 介绍状态反馈控制的基本原理、设计方法（极点配置法）以及其在提高系统鲁棒性和响应速度方面的优势。探讨可控性与可观性概念在状态反馈设计中的重要性。 现代控制理论基础： 引入最优控制和鲁棒控制等更高级的控制理论概念，为读者后续深入学习提供理论基础。初步介绍LQR（线性二次调节器）和H∞（H无穷大）控制等先进控制策略的思想。 第四部分：系统分析与实践 非线性系统分析： 介绍非线性系统的基本特性，如饱和、死区、滞环等，并探讨描述函数法、相平面法、李雅普诺夫稳定性理论等经典非线性系统分析工具。 数字控制系统： 阐述数字控制系统的基本原理、采样与保持过程、Z变换及其在离散系统分析中的应用。介绍离散系统的时域和频率域分析方法，以及数字PID控制器设计。 现代控制技术简介： 简要介绍自适应控制、模糊控制、神经网络控制等智能控制技术，以及它们在解决复杂和不确定系统问题中的应用前景。 工程实践与应用案例： 通过详细的工程案例分析，展示自动控制理论在实际工程问题中的应用，例如机器人控制、航空航航天姿态控制、过程控制等，帮助读者将理论知识转化为实际解决问题的能力。 本书力求以严谨的逻辑、清晰的语言和丰富的示例，帮助读者建立对自动控制理论的深刻理解，从而能够独立分析和设计各种工程系统，迎接控制科学与工程领域的挑战。

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我必须承认，在尝试了市面上几本同类教材之后，我之前对自控原理的学习一直停留在概念的囫囵吞枣阶段，直到接触了这本书，才真正体会到“深入浅出”的真正含义。它在处理像奈奎斯特图和根轨迹这类核心难点时，展现出了非凡的功力。不同于教科书上直接给出的判定法则，这本书花了大量的篇幅去解释这些图形背后的稳定裕度和相位裕度是如何直观地反映系统性能的。例如，在讲解根轨迹时，它不是简单地画出轨迹，而是结合不同增益K值下，闭环极点位置的变化，详细阐述了系统响应速度和阻尼比如何随之改变。更让我称道的是，书中穿插了大量的“陷阱提示”和“易错点辨析”，这些看似不起眼的小节，却帮我避免了许多在做习题时会犯的低级错误。读完相关的章节，我感觉自己像是经历了一次系统的“心肺复苏”，对控制系统设计中的权衡取舍有了更深刻的理解，不再是死记硬背规则，而是真正理解了“为什么这样做”。

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这本书的实战应用导向非常明显，这一点对于工程背景的读者来说是莫大的福音。它没有沉溺于纯粹的数学推导，而是及时地将理论与实际的工程问题联系起来。比如，在讲解状态空间法时，它没有停留在矩阵的运算上，而是非常清晰地展示了如何利用状态反馈来设计控制器，并讨论了实际系统中观测器（如卡尔曼滤波器）的设计思路与局限性。书中给出的仿真案例虽然是基于MATLAB/Simulink的环境，但其脚本的注释极为详尽，即便是只掌握了基础MATLAB操作的人，也能轻松地复现和修改这些例子。我特别欣赏它对“不确定性”的处理，明确指出了模型简化带来的误差，并探讨了鲁棒控制的基本思想，这在许多理论性过强的教材中是很少被提及的。这本书似乎在告诉我，设计一个能跑起来的系统，比设计一个完美的数学模型要重要得多。

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这本书最打动我的地方在于它贯穿始终的“工程师思维”引导。它不仅仅是在教你如何计算和分析，更是在塑造你面对复杂控制问题时的解决路径。在讲到PID控制器的整定时，它没有直接抛出Ziegler-Nichols等经验公式，而是先从物理意义上解释了P、I、D三个参数分别对误差、积分效应和微分抗扰的影响，然后才系统地介绍工程上常用的整定方法。最妙的是，书中对“过度设计”和“欠阻尼振荡”等实际工程中常见问题的讨论，充满了过来人的睿智。它提醒我们，理论上的最优解在实际物理系统中往往难以实现，或者实现成本过高，这教会了我如何用更务实的眼光去看待控制系统的设计目标。这本书真正做到了“授人以渔”，培养了我独立分析和解决新控制问题的能力，是我的书架上不可或缺的工具书。

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这本**《自动控制原理学习指南》**的封面设计就透露着一股严谨又不失亲和力的气息，色彩搭配上选择了经典的蓝白调，让人联想到精密仪器和清晰的逻辑结构。初次翻阅时，我立刻被它详尽的章节划分所吸引。它似乎不仅仅是一本教科书的补充，更像是一位经验丰富的老教授在为你铺设知识的阶梯。书中对控制系统的基本概念，比如开环、闭环、反馈的作用，讲解得如同庖丁解牛般细致入微。特别是它引入了一些历史上的经典案例，比如早期的蒸汽机调速器，这让原本抽象的理论变得触手可及，仿佛能亲眼看到那些机械装置是如何巧妙地自我调节的。这种由宏观到微观、由历史到现代的叙事方式，极大地降低了初学者的入门难度，让我这种半路出家的人也能迅速建立起扎实的理论基础。此外，书中对数学工具的运用也拿捏得恰到好处，不像有些参考书那样堆砌公式，而是先解释清楚公式背后的物理意义，再引导读者进行推导，阅读体验非常流畅，让人对下一步将要学习的内容充满期待。

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从排版和装帧来看，这绝对是一本可以伴随我度过数个考研周期的“良心之作”。纸张的质量上乘，即便是长时间在灯下阅读，也不会产生令人不适的反光，这对于需要反复研读的章节来说非常友好。书中的图表清晰度极高，各种波特图、阶梯响应曲线的绘制细腻精准，刻度标签分毫不差，这在分析系统频率特性时至关重要，避免了因图表模糊而产生的判断失误。更难能可贵的是，它在章节末尾设置的“自测与提升”部分，不像以往的习题集那样只有标准答案，而是提供了详细的解题思路和不同层次的变体问题。我感觉这套习题的设计者对学习者的困惑点有着极其敏锐的洞察力，每一个练习题都是精心设计的“知识点验收关卡”，做完一套下来，成就感油然而生，这极大地巩固了我的学习效果。

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