自动控制原理习题精解精练 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:黑龙江哈尔滨工程大学

作者:任伟建

出品人:

页数:152

译者:

出版时间:2007-4

价格:12.00元

装帧:

isbn号码:9787810739801

丛书系列:

图书标签:

• 自动控制原理
• 控制理论
• 习题集
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• 高等教育
• 理工科

《自动控制原理》习题精解精练 书籍简介： 本书旨在为学习《自动控制原理》课程的学生提供一套全面、深入的习题解答与训练材料。内容紧密围绕“自动控制原理”的核心概念和技术要点展开，涵盖了该领域最重要、最基础的理论知识。全书以习题为载体，通过精选的典型例题和大量的练习题，引导读者逐步掌握自动控制系统的分析、设计与仿真方法。 核心内容概览： 1. 系统建模与描述： 信号与系统基础： 介绍控制系统的基本组成、工作原理，以及信号的分类与性质。回顾拉普拉斯变换、傅里叶变换等数学工具在控制系统分析中的应用。 传递函数与系统框图： 详细讲解如何建立线性时不变（LTI）系统的数学模型，特别是传递函数的概念、求解方法及其物理意义。涵盖了各种典型环节（如比例环节、积分环节、微分环节、惯性环节、振荡环节、延时环节等）的传递函数表示。学习如何绘制和简化复杂的系统框图，包括信号流图和梅逊公式的应用。 状态空间法： 引入现代控制理论中的状态空间描述方法，包括状态变量、状态方程和输出方程的建立。讲解线性定常系统的标准形式（如控制器规范型、观测器规范型）以及不同模型之间的转换。 2. 时域分析： 稳定性分析： 深入探讨线性系统的稳定性判据，包括代数稳定判据（如劳斯判据）和根轨迹法。分析不同系统参数变化对稳定性的影响。 性能指标： 定义和计算系统的时域性能指标，如单位阶跃响应的超调量、峰值时间、调节时间、稳态误差等。分析这些指标与系统参数之间的关系。 瞬态响应与稳态响应： 学习如何通过系统模型预测和分析系统对典型输入信号（如阶跃信号、斜坡信号、脉冲信号）的响应特性。 3. 频域分析： 频率响应： 介绍系统的频率响应概念，包括幅频特性和相频特性。讲解如何绘制伯德图、尼奎斯特图和线性对数频率图，并从中分析系统的频率特性。 稳定性判据： 讲解基于频率响应的稳定性判据，如奈奎斯特判据和劳斯-赫尔维茨判据。 性能指标： 描述与频域相关的性能指标，如带宽、幅值裕度和相裕度，以及它们与时域性能的关系。 4. 根轨迹法： 根轨迹原理： 详细讲解根轨迹的基本概念、绘制步骤和绘制要点。分析特征方程的根（闭环极点）随开环增益变化时的轨迹。 应用： 利用根轨迹法分析系统的稳定性、瞬态响应特性，并指导系统参数的整定，以获得满意的性能。 5. 系统校正（补偿）设计： 串联校正： 学习如何设计超前、滞后、超前-滞后校正装置，以改善系统的稳定性、动态响应和稳态精度。讲解不同校正装置的传递函数及其作用。 反馈校正： 介绍反馈校正的概念和方法。 PID 控制器设计： 深入讲解比例-积分-微分（PID）控制器的原理、参数整定方法（如Ziegler-Nichols法、试凑法）以及在实际系统中的应用。 6. 状态空间方法（进阶）： 可控性与可观测性： 引入线性系统可控性和可观测性的概念，以及相应的判据。 状态反馈与状态观测器： 讲解如何通过状态反馈实现系统的极点配置。介绍状态观测器的作用和设计方法，以及它们在状态不可测系统中的应用。 7. 数字控制系统基础（部分覆盖）： 离散系统模型： 介绍离散时间信号、脉冲采样定理以及离散系统的Z变换。 离散系统分析： 探讨离散系统的稳定性、时域和频域分析方法。 习题精解精练特色： 精选典型例题： 覆盖自动控制原理课程的各个知识点，每道例题都附有详细的解题思路、过程和答案解析，帮助读者理解解题技巧。 覆盖面广的练习题： 包含大量不同难度级别的练习题，供读者进行巩固练习和能力提升。 强调理论联系实际： 许多例题和习题都来源于实际工程问题，使读者在解决问题的过程中，能更深刻地理解控制理论的工程应用价值。 解答详尽易懂： 答案解析清晰明了，避免跳跃性思维，力求让不同水平的读者都能理解。 逐步深入： 习题难度和复杂程度循序渐进，帮助读者由浅入深地掌握知识。 本书适合高等院校自动化、电气工程、机械工程、航空航天等专业本科生、研究生，以及从事相关领域的工程技术人员阅读和参考。通过本书的学习，读者将能够扎实掌握自动控制原理的基础知识，提升分析和解决实际控制工程问题的能力。

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坦白说，学习控制理论本身就是一项艰巨的任务，需要极大的毅力和清晰的指引。这本书给我的最大感受是，它不仅仅是一本习题集，更像是一位耐心的、知识渊博的私人导师，时刻陪伴在旁。当我被某个复杂的系统辨识问题卡住时，翻开对应的解析，那种清晰的逻辑梳理和详尽的步骤说明，总能让我找到突破口。更令人欣慰的是，它对一些前沿或较少被强调的理论点，如鲁棒控制的一些基本概念的引入，也做了恰到好处的点缀，虽然不深，但足以激发我进一步探索的兴趣。这本书的价值在于，它将“难懂”的控制原理，通过系统化的练习和无懈可击的解析，转化为了“可掌握”的工程技能，是我书架上最常被翻阅的一本工具书。

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我接触过不少号称“精解”的参考书，但很多时候，所谓的“精解”不过是给出了最终答案，中间的逻辑跳跃得让人摸不着头脑。然而，这本书的解题思路展示，简直就是一堂生动的微积分与线性代数复习课。它不是简单地套用公式，而是深入浅出地剖析了每一步推导背后的物理意义或者数学原理。比如，在分析二阶系统的瞬态响应时，它会先回顾一下临界阻尼、欠阻尼和过阻尼的特征方程根的几何意义，然后再引出求解过程，这种由宏观到微观的递进方式，使得即便是初学者也能茅塞顿开。对于那些需要反复推敲的复杂控制律设计，作者往往会提供不止一种解法，并对比不同方法的适用范围和计算复杂度，这极大地拓宽了我的解决问题的视野，让我学会了如何在不同约束条件下权衡取舍，而不是死记硬背一个固定模式。

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这本书的装帧设计实在是太用心了，封面那种哑光质感，拿在手里沉甸甸的，一点都不像是那种廉价的习题集。内页纸张的选用也非常考究，墨色清晰，即便是长时间伏案抄写推导过程，眼睛也不会感到明显的疲劳。我尤其欣赏它在排版上的匠心独运，那些复杂的数学公式，无论是微分方程的推导，还是传递函数的矩阵表示，都清晰得像是印刷在专业期刊上一样，没有丝毫的重叠或模糊。很多习题集为了节省成本，常常把图表画得潦草模糊，但这本书里的系统结构图、Bode图和Nyquist图都异常精确，线条干净利落，这对于理解系统动态特性至关重要。光是看着这些工整的版面，就让人对接下来要面对的挑战充满了敬畏和期待。这种对细节的极致追求，无疑是提升学习体验的基石，它传递出一个强烈的信号：内容是严谨的，制作是专业的，学习的过程也应当是愉悦且高效的。

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这本书的章节安排和难度梯度设置，简直是教科书级的范本。它没有一上来就堆砌那些令人望而生畏的高阶控制理论，而是严格遵循了从最基础的传递函数建模、时域分析开始，稳步过渡到频域分析，最后才涉及现代控制理论中的状态空间表示。更妙的是，每个知识点在理论讲解之后，紧接着就配备了一组由易到难的配套习题。这些习题的设计巧妙之处在于，它们并不是简单地重复概念，而是巧妙地将多个知识点融合成一个综合性的问题。我发现，只有真正吃透了这些习题，才能感觉到自己对整个章节的掌握是立体的、而非碎片化的。特别是那些标有“综合应用”的题目，往往需要我回顾前面好几个章节的内容才能完整解答，这种压力测试正是检验学习成果的最好方式。

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作为一名需要应付期末考试的学生，我最看重的就是习题的覆盖面和实用性。这本书在这方面做得极其出色，它仿佛提前“预知”了所有可能出现在考卷上的陷阱和难点。我留意到，它对根轨迹法、奈奎斯特稳定性判据的应用，提供了大量的边界情况测试，比如增益K趋于零或无穷大时的系统行为分析。这些往往是课堂上老师一笔带过但考试必考的细节。此外，对于PID控制器的参数整定部分，它不只停留在理论的描述，还加入了不少基于仿真软件（虽然书中未明确指出软件名，但其描述的流程完全可以对应MATLAB/Simulink的实践）的验证步骤，这让抽象的理论瞬间变得“可见”且可操作，极大地增强了学习的信心。

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