《MATLAB自动控制系统设计》系统地介绍了MATLABR2009a的基本功能及控制系统的中应用。突出了新版本的新增功能和特性。在介绍过程中同时加入了具有一定难度的范例,来提高读者的控制系统工程设计能力。全书共分10章。第1章介绍了MATLAB基础简介,第2章介绍了控制系统的基础;第3章介绍了Simulink建模与仿真;第4章介绍了自动控制系统的模型建立与仿真;第5章根轨迹分析法;第6章介绍了时频域分析法;第7章介绍了控制系统性质的分析;第8章介绍了常用的控制系统设计;第9章介绍了控制系统的校正;第10章介绍了控制系统的典型应用等内容。
《MATLAB自动控制系统设计》可以作为广大在校本科生和研究生的学习用书,也可以作为广大科研人员、学者、工程技术人员的参考用书。
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从一个初学者或者有一定基础但希望系统化学习的读者的角度来看,这本书的结构安排和知识递进方式非常值得称道。它并没有一开始就抛出复杂的数学公式和晦涩的概念,而是循序渐进地引导读者进入自动控制的世界。首先,作者在开篇部分详细介绍了自动控制的基本概念、分类以及系统分析的基本方法,包括时域分析、频域分析和根轨迹法。这些基础知识的铺垫非常扎实,为后续更深入的学习打下了坚实的基础。对于我而言,虽然之前接触过一些自动控制的内容,但通过阅读这本书,我重新梳理了这些基本概念,并且在理解的深度上有了显著提升。书中对根轨迹法的讲解尤其生动,通过大量的图示和实例,让我清晰地理解了增益变化如何影响系统的稳定性以及闭环极点的轨迹。这种清晰的逻辑和丰富的示例,让那些看似枯燥的理论变得易于理解和掌握。此外,书中对系统的时域响应分析,如单位阶跃响应、瞬态响应指标(超调量、调节时间等)的计算和解释,也做得非常到位。通过对比不同控制器参数对这些指标的影响,我能够更直观地理解控制器设计的目标和意义。
评分这本书在解决实际工程问题时所提供的“实用性”和“可操作性”给我留下了深刻的印象。在许多控制系统设计教材中,往往会忽略一些在实际应用中非常重要的细节,例如信号的采样与量化、数字控制器的实现、硬件约束的处理等。然而,这本书在这方面做得相当出色。它不仅详细讲解了数字控制器的设计方法,如离散化技术、零极点匹配法等,还对实际工程中常见的采样周期选择、滤波器的设计以及如何将连续时间控制器转化为离散时间控制器进行了深入的探讨。这些内容对于我这样的工程师来说,是直接解决实际工程问题的关键。书中还涉及了如何利用MATLAB进行硬件接口的仿真和实现,虽然本书主要侧重于软件设计,但作者也为读者指明了将设计方案迁移到实际硬件平台上的基本思路和注意事项。这使得我能够将书中的知识更有效地应用到实际的硬件开发中,构建出稳定可靠的自动控制系统。
评分总而言之,这本书为我提供了一个全面、深入且极具实用性的自动控制系统设计知识体系。它不仅仅是一本技术手册,更是一本能够激发学习兴趣、培养工程思维的宝贵财富。从基础的系统建模到先进的非线性控制,再到MATLAB的具体实现,这本书的每一个章节都充满了价值。我尤其感谢作者在代码示例方面的细致和易用性,这让我在学习过程中能够得心应手,快速掌握理论知识并将其转化为实际的工程应用。这本书真正地将自动控制的理论与工程实践紧密地结合起来,为我这样的工程师提供了强大的支持。我强烈推荐这本书给所有希望系统学习和掌握自动控制系统设计的人,无论你是学生、研究人员还是工程技术人员,都能从中获益匪浅。它是我在工作中不可或缺的参考书,也为我开启了探索更广阔的控制工程领域的大门。
评分这本书的另一大亮点在于其对“非线性系统控制”的介绍。尽管非线性系统比线性系统要复杂得多,但其在实际工程中应用更为广泛。书中并没有回避这一挑战,而是系统地介绍了多种用于处理非线性系统的控制方法。从对非线性系统进行线性化处理,到使用反馈线性化、反步法等先进的非线性控制技术,本书都提供了清晰的理论阐述和MATLAB实现示例。我特别欣赏书中对反馈线性化方法的讲解,它能够将复杂的非线性系统转化为等效的线性系统,从而可以使用成熟的线性控制技术进行设计。书中通过具体的例子,演示了如何推导出反馈线性化的控制器,并成功地稳定了非线性系统。此外,对李亚普诺夫稳定性理论的介绍,也为理解和分析非线性系统的稳定性提供了重要的数学工具。这些内容极大地拓展了我解决复杂控制问题的能力,使我能够应对那些线性方法难以处理的实际工况。
评分我非常欣赏这本书在介绍控制系统设计时,不仅仅停留在“如何做”,更深入地探讨了“为什么这么做”以及“这样做有什么好处”。例如,在介绍各种控制器(如PID、状态反馈、模型预测控制等)时,作者不仅给出了详细的设计步骤和MATLAB实现方法,还深入分析了每种控制策略的优点、缺点、适用范围以及在不同应用场景下的性能表现。这有助于读者在面对具体的控制问题时,能够根据系统的特点和性能要求,选择最合适的控制策略。书中还强调了“系统性能评估”的重要性,提供了多种常用的性能指标,如带宽、相裕度、增益裕度、阻尼比、超调量、调节时间等,并解释了这些指标的物理意义以及如何通过调整控制器参数来优化它们。这种深入的理论分析和性能权衡,让我能够更清晰地理解控制系统设计的取舍,并做出更明智的设计决策。
评分我尤其欣赏这本书在讲解特定控制策略时的细致入微和实用性。以“滑模控制”这一章节为例,作者并没有回避其理论上的复杂性,而是通过清晰的推导,阐述了滑模控制的基本原理,如滑模面的设计、趋近律的应用等。更重要的是,书中提供了利用MATLAB实现滑模控制的详细步骤,包括如何将离散时间系统转化为滑模控制器,以及如何处理抖振现象。抖振是滑模控制在实际应用中一个普遍存在且令人头疼的问题,而书中针对这一问题的讨论和解决方案(例如引入边界层或改进的趋近律)为我提供了宝贵的思路。我尝试着在MATLAB中实现了一个简单的滑模控制器,并且通过仿真观察到了其在抑制参数变化和外部扰动方面的出色表现。这种理论与实践紧密结合的方式,让我能够真正地理解和掌握这一先进的控制技术,而不仅仅是停留在概念层面。此外,书中还讨论了自适应控制和神经网络控制等前沿领域,虽然篇幅可能不如经典控制理论那样详尽,但其对基本原理的概括和对MATLAB实现的指导,已经足以让有兴趣的读者开启进一步的学习探索。
评分我一直认为,一本优秀的控制系统设计书籍,其价值不仅仅在于理论的深度,更在于能否有效地帮助读者将理论知识转化为实际动手能力。在这方面,《MATLAB自动控制系统设计》的表现着实令人赞赏。书中充斥着大量高质量的MATLAB代码示例,这些示例不仅功能完整,而且注释详尽,逻辑清晰,非常便于读者理解和借鉴。作者在介绍每一种控制方法时,都会提供一套完整的MATLAB代码,涵盖了从系统建模、控制器设计、仿真验证到性能分析的整个流程。我特别喜欢书中对仿真结果的可视化处理,通过各种图形化的展示,能够直观地看到系统的动态响应、稳定性以及控制器在抑制扰动方面的效果。这比单纯的数值输出要直观得多,也更容易帮助我们发现问题所在。例如,在设计状态反馈控制器时,书中不仅演示了如何根据期望的闭环极点来计算反馈增益,还通过仿真展示了不同极点配置对系统响应速度和阻尼比的影响。这种“可执行性”是这本书最突出的优点之一。我尝试着按照书中的例子,在自己的MATLAB环境中运行和修改代码,发现无论是对系统参数的调整,还是对控制策略的微调,都能得到即时的反馈,这极大地激发了我学习和探索的积极性。
评分对于一个从事产品研发,需要将控制理论转化为具体产品功能的工程师来说,这本书的价值体现在其对“系统集成”的关注。它不仅仅是关于单个控制算法的设计,更是如何将这些算法融入一个完整的控制系统并实现预期的功能。书中在系统仿真和性能评估部分,对如何构建一个包含传感器、控制器、执行器和被控对象在内的完整仿真模型进行了详细的阐述。这包括如何将不同模块的代码有效地整合在一起,如何进行参数配置,以及如何设计有效的仿真实验来验证整个系统的性能。我尤其喜欢书中关于“集成仿真”的章节,它展示了如何通过MATLAB/Simulink构建一个完整的闭环仿真平台,并对不同设计方案进行对比评估。这对于我在实际产品开发过程中,需要在早期阶段快速迭代和验证控制策略时,提供了极大的便利。通过这种集成仿真,我可以提前发现潜在的设计缺陷,优化控制器参数,从而大大缩短产品开发周期并提高产品质量。这本书让我意识到,一个优秀的控制系统设计,不仅仅是算法的精妙,更是系统整体的协调与优化。
评分这本书在对经典控制理论进行系统梳理的同时,也紧密结合了现代控制技术的发展前沿,特别是其在模型预测控制(MPC)和鲁棒控制等方面的论述,令我印象深刻。我一直对MPC的强大能力充满好奇,这本书并没有仅仅停留在概念层面,而是深入剖析了MPC的核心思想,包括其滚动优化和模型的作用,并提供了使用MATLAB的MPC工具箱进行具体设计的详细步骤。从状态空间模型到预测模型,再到约束条件的引入和优化问题的求解,书中都有清晰的讲解和直观的图示。尤其让我受益匪浅的是,作者通过一些具有代表性的案例,展示了MPC在处理多变量耦合系统、输入输出约束以及实现最优性能方面的优势。这不仅加深了我对MPC的理解,也让我看到了其在工业自动化、机器人控制等领域的巨大应用潜力。在鲁棒控制部分,作者对H∞控制和LMI(线性矩阵不等式)方法进行了清晰的介绍,并且同样辅以MATLAB的实现示例。理解如何在存在不确定性和扰动的情况下设计出性能稳定且具有良好鲁棒性的控制器,是现代控制工程中的一个重要课题。书中通过对各种不确定性范畴的定义和相应的鲁棒控制器设计方法,帮助我建立起在复杂环境下设计控制系统的信心。这些内容对于需要处理传感器噪声、执行器非线性或模型参数变化的实际工程问题来说,无疑是极其宝贵的。
评分作为一名热衷于深度探索自动化控制理论并在实际应用中寻找高效解决方案的工程技术人员,我一直对那些能够系统性地梳理复杂概念、并提供实用工具的书籍抱有极大的期待。这本书的出现,恰好满足了我在这方面的迫切需求。首先,它没有流于表面地罗列一堆控制算法,而是从最基础的系统建模入手,层层递进,引导读者理解不同系统类型(如线性、非线性、时变等)在建模过程中所面临的挑战以及各种数学描述方法的优劣。我特别欣赏作者在模型辨识部分所花费的篇幅,这一点在很多教材中都被简化处理。书中对各种辨识算法的介绍,不仅阐述了其背后的数学原理,更重要的是,通过大量的MATLAB实例,演示了如何从实际采集到的数据中提取出准确的系统模型。这对于我来说是至关重要的,因为理论模型往往与实际系统存在差异,而精确的模型是后续设计高性能控制器的前提。书中对模型的验证方法,例如残差分析、模型预测能力评估等方面,也进行了详尽的阐述,这使得读者能够对模型的可靠性有一个清晰的认识,避免了“垃圾进,垃圾出”的窘境。此外,作者在引入各种控制策略时,都着重强调了其适用范围和设计思路,而不是简单地展示代码。例如,在PID控制部分,除了介绍其基本原理和参数整定方法,还深入探讨了抗饱和、抗积分饱和等实际应用中常见的问题,并提供了相应的解决方案。这种从理论到实践的无缝衔接,让我在面对复杂的实际控制问题时,能够有条不紊地找到突破口。
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