计算机控制技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:张艳兵,赵健华,鲜浩

出品人:

页数:262

译者:

出版时间:2008-6

价格:28.00元

装帧:

isbn号码:9787118056853

丛书系列:

图书标签:

• 计算机控制
• 自动化
• 嵌入式系统
• 单片机
• PLC
• 控制理论
• 传感器
• 电机控制
• 工业控制
• 智能控制

现代光学与光电子技术前沿探索 本书导言： 在信息时代飞速发展的今天，光——这一宇宙中最基本、却又蕴含无限潜能的媒介，正以前所未有的深度和广度渗透到我们生活的方方面面。从超高速的通信网络到精准的医疗诊断，从精密的工业测量到前沿的量子计算，光学与光电子技术已成为驱动现代科技进步的核心引擎之一。本书旨在为理工科高年级学生、研究生以及相关领域的科研人员和工程师，提供一个全面、深入且具有前瞻性的视角，领略现代光学与光电子技术的全貌及其在各个尖端领域的应用与未来趋势。我们力求在理论深度与工程实践之间搭建坚实的桥梁，而非仅仅停留在对基础原理的简单罗列。 第一部分：基础理论的深度重构与光场调控（约400字） 本部分首先对经典光学原理进行一次系统的、面向应用的重新审视。我们不满足于简单的光线和几何光学的回顾，而是将重点放在电磁场理论指导下的波动光学，特别是麦克斯韦方程组在复杂介质中的求解方法。我们将深入探讨光的传播、反射、折射的微观机制，并引入现代光学分析不可或缺的数学工具，如傅里叶光学、角谱理论以及拓扑光学的基本概念。 核心章节将聚焦于光场调控的物理极限与实现技术。这包括对光束整形（Beam Shaping）技术的精细化分析，如空间光调制器（SLM）的工作原理及其在实现复杂光束相位和振幅分布中的应用。我们将详细剖析超材料（Metamaterials）和超表面（Metasurfaces）在光子学领域的革命性作用，它们如何突破传统光学器件的衍射极限，实现对电磁波的亚波长尺度控制，例如负折射率、隐身斗篷的基本原理和制造挑战。此外，对光在纳米结构（如光子晶体、表面等离激元）中的局域化和增强效应的探讨，将为理解光与物质相互作用的深层机制奠定基础。 第二部分：光电子器件的性能突破与集成化（约450字） 光电子技术是连接电子世界与光子世界的关键桥梁。本部分将深入探讨新一代光电子器件的设计、制造与性能优化，重点关注如何通过材料科学的进步来驱动器件性能的指数级提升。 我们将详细分析半导体激光器（Laser Diode）的最新进展，包括量子阱、量子点结构对阈值电流和线宽的显著影响。在光探测器方面，除了传统的PIN和APD外，本书将重点介绍雪崩光电二极管（APD）的高速化设计以及新型量子点探测器和低噪声单光子探测器（如SNSPD）的工作机制及其在遥感和生物成像中的应用潜力。 集成光学（Integrated Optics）是实现紧凑、稳定、批量化光电子系统的核心技术。本部分将对光集成电路（PIC）的平台技术进行比较分析，包括硅光子学（Silicon Photonics）的CMOS兼容性优势、铌酸锂（Lithium Niobate）在高调制速率下的地位，以及III-V族半导体与硅基平台的异构集成技术。我们将剖析集成波导、耦合器、调制器（如MZI、EO调制器）的设计准则，以及如何通过热光效应或载流子注入实现对光信号的精确调控。关注点将放在如何克服集成过程中的损耗、串扰和热效应，以满足下一代数据中心和量子通信对带宽和能效的严苛要求。 第三部分：先进光学成像与传感系统（约450字） 光学成像和传感技术在非接触式测量、生命科学和环境监测中发挥着不可替代的作用。本部分将超越传统的成像原理，聚焦于高分辨率、多维度和实时性的前沿技术。 在成像领域，我们将深入研究计算成像（Computational Imaging）的理论框架。这包括对压缩感知（Compressed Sensing）在图像采集中的应用，如何通过稀疏性假设和优化算法从欠采样数据中恢复高质量图像。对单像素相机、光场相机（Light Field Camera）的原理剖析将展示如何用更少的硬件实现对光波场信息的全面捕获。 在生物医学应用方面，本书将详细介绍先进显微技术，如受激发射损耗（STED）、结构光照明显微镜（SIM）等超分辨成像技术背后的物理学原理，以及它们如何帮助科学家观察生命活动中的分子尺度细节。 传感部分，本书将聚焦于高灵敏度、抗干扰的传感系统。对光纤传感技术（如基于布拉格光栅的分布式传感）的深入探讨，以及利用表面等离激元共振（SPR）和腔增强技术实现化学和生物分子痕量检测的机制，将是重点内容。最后，我们将探讨基于深度学习的图像去噪、超分辨率重建和目标识别在复杂光学系统中的融合应用。 第四部分：新兴领域与未来展望（约200字） 本部分将目光投向光学与光电子技术的前沿交汇点。我们将概述量子光学在信息技术中的应用，包括纠缠光子的产生、量子密钥分发（QKD）系统的光子源和探测器要求，以及基于光子集的量子计算的基本逻辑门实现。此外，对光与人工智能的结合，即光子神经网络的架构设计和潜在加速优势，也将进行初步的介绍。本书的最后，将引导读者思考如何通过跨学科的合作，解决光电子器件的规模化、能效比和与现有电子系统的无缝集成等关键挑战，以期推动下一代信息技术的飞跃式发展。

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作为一名已经工作了几年的自动化工程师，我对市面上大部分的控制理论书籍都感到有些“虚”。它们要么太偏向理论推导，让人感觉脱离了工厂的实际环境；要么就是内容过于陈旧，对近年兴起的工业物联网和边缘计算在控制领域的应用几乎没有涉猎。然而，《计算机控制技术》这本书却找到了一个令人惊喜的平衡点。它在讲解完基本的采样与保持原理后，迅速跳转到了现代嵌入式平台（如ARM架构）上如何高效实现这些算法的硬件加速问题。书中对I/O中断处理的时序精确性分析，简直是为编写高性能驱动程序提供了宝贵的参考蓝图。更难能可贵的是，它并没有仅仅停留在通用控制器的层面，而是对一些特定行业的应用——比如高精度运动控制中的前馈补偿策略——进行了详尽的案例剖析。这种将宏观控制理论与微观硬件实现紧密结合的视角，让这本书的实用价值得到了极大的提升，我甚至已经将其中关于多核处理器任务调度的部分，用在了我目前正在优化的生产线上。

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说实话，我是在一个极其偶然的机会下接触到这本《计算机控制技术》的，当时我正在为毕业设计中一个复杂的伺服系统调试焦头烂额。这本书最让我感到惊艳的，是它对“时间延迟”和“量化误差”这两个在实际硬件操作中经常被忽略的理论细节，进行了深入浅出的剖析。很多教材会把这些视为次要的修正项，但这本书却将其提升到了系统设计初期的考量层面。作者似乎有着丰富的现场经验，他用一系列生动的比喻和贴近实际的例子，解释了为什么在有限精度计算下，传统的PID参数调优会完全失效。我尤其对其中关于“快速傅里叶变换（FFT）在系统辨识中的稳健性分析”那一章节印象深刻，它没有停留在数学公式的堆砌上，而是侧重于解释在噪声环境下，如何通过选择合适的采样窗口来保证辨识结果的可靠性。这本书的行文风格非常直接，像一位经验丰富的老工程师在手把手地教你如何避免那些“看起来合理但实际做起来会爆炸”的陷阱，文字间充满了实战的智慧，让人读起来非常带劲。

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这本书的语言组织方式简直是一股清流，它不像某些学术著作那样措辞晦涩难懂，也没有陷入过度简化的泥潭。作者似乎深谙如何引导读者的认知曲线，章节之间的逻辑衔接极其顺畅。比如说，当介绍完线性系统的数字控制设计后，它会自然地过渡到非线性系统在数字化环境下的挑战，并引入先进的如滑模控制（SMC）在计算机实现上的收敛性问题。我发现它在讲解控制器的软件实现结构时，非常注重面向对象的设计思想，这在当前的软件工程背景下显得尤为重要。我特别喜欢作者在解释“鲁棒性”这个概念时所采用的对比论证方法：它首先展示了传统设计在参数微小变化下的崩溃，然后通过引入裕度分析，一步步构建出抗干扰的数字控制器框架。读完这部分内容后，我对于如何为变载荷环境下的机械臂设计一个既稳定又快速的控制系统，有了一个全新的、更加结构化的认识。这本书在理论深度和工程实践的交叉点上，找到了一个令人信服的黄金分割点。

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老实讲，最初翻开《计算机控制技术》时，我有点担心它会重蹈覆辙，陷入对传统PID算法的无休止的重复论述。但事实证明，我的担忧是多余的。这本书的开篇就以一种非常批判性的眼光审视了PID在现代高速系统中的局限性，并迅速将焦点转移到了现代控制理论在数字平台上的具体落地。让我印象最为深刻的是，它花了相当大的篇幅来讨论网络化控制系统（NCS）中，TCP/IP协议栈对控制带宽和抖动的影响，这在工业4.0的背景下，是任何一本合格的控制技术书籍都绕不开的话题。作者没有回避这些复杂的网络延迟模型，而是提供了一套基于时间触发（Time-Triggered）通信机制的优化思路，这一点非常具有前瞻性。我个人认为，这本书的价值不仅仅在于教授“如何控制”，更在于启发读者思考“在当今的计算和通信基础设施下，我们应该如何重新设计控制架构”。它的思考深度，远超出了单一学科的范畴，具有很强的系统工程视野。

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这本《计算机控制技术》的排版和装帧实在是让人眼前一亮，那种沉稳而又不失现代感的封面设计，初拿到手里就感觉分量十足，仿佛预示着里面蕴含着厚实的知识。我特地翻阅了目录，发现它对传统控制理论与现代数字控制方法的结合阐述得非常系统。特别是关于离散时间系统的建模部分，作者似乎花费了大量的篇幅去梳理Z变换和状态空间法在实际工程中的应用边界，这对于我这种偏向应用的研究生来说，简直是雪中送炭。我尤其欣赏它对实时操作系统（RTOS）在控制回路中选型和配置的探讨，这部分内容远超一般教科书的深度，真正触及了“计算机”与“控制”深度耦合的痛点。书中大量的流程图和仿真案例，虽然我暂时还没来得及完全跑一遍，但仅从图示的清晰度来看，就能感受到编写者在力求将抽象的算法具象化上的用心。如果说有什么小小的遗憾，或许是关于新型模糊神经网络控制器的最新进展讨论略显保守，但考虑到教材的定位，这种稳健的叙述方式也无可厚非。总体而言，这是一本能扎扎实实地把人带入“数字化控制”核心的优秀参考书。

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