Linear Feedback Control pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Xue, Dingyu/ Chen, Yangquan/ Atherton, Derek P.

出品人:

页数:370

译者:

出版时间:

价格:99

装帧:

isbn号码:9780898716382

丛书系列:

图书标签:

• 控制理论
• 线性系统
• 反馈控制
• 自动控制
• 现代控制
• 最优控制
• 状态空间
• 鲁棒控制
• 系统辨识
• 动态系统

《线性反馈控制》的作者是一位在控制理论领域深耕多年的资深学者，他以其严谨的学术态度和清晰的教学风格而闻名。本书凝聚了他多年的教学经验和前沿研究成果，旨在为读者提供一个系统、全面且深入的线性反馈控制理论学习框架。 本书的结构设计非常合理，从基础概念的铺垫到高级技术的阐述，层层递进，循序渐进。开篇部分，作者首先回顾并巩固了读者可能已经掌握的数学基础，包括线性代数、微分方程以及复变函数等，确保读者具备理解后续内容所需的扎实数学功底。这部分内容的处理方式尤为细腻，作者通过引入实际工程问题作为例子，使得抽象的数学概念变得生动具体，极大地降低了初学者的学习门槛。 接着，本书的核心内容——线性系统时域分析与频域分析——得到了详尽的展开。在时域分析方面，作者详细阐述了线性系统的状态空间表示法，包括系统的模型建立、稳定性分析（如李雅普诺夫稳定性）、可控性与可观测性等关键概念。他巧妙地运用多种数学工具，如传递函数、零极点分析、根轨迹法等，来深入剖析线性系统在不同输入下的动态响应特性。对于根轨迹法的讲解，作者不仅给出了理论推导，还通过大量的图示和算例，清晰地展示了增益参数变化对系统性能的影响，让读者能够直观地理解系统参数调整的意义。 频域分析是本书的另一大亮点。作者深入探讨了频率响应、奈奎斯特稳定判据、伯德图等分析方法，这些工具对于理解系统的稳定裕度和频率特性至关重要。他特别强调了如何利用伯德图来设计控制器，例如PID控制器，以及如何通过调整控制器参数来满足特定的性能指标，如上升时间、超调量、稳态误差等。在这一部分，作者还引入了近代控制理论中的重要概念，如H∞控制和LQR最优控制，这些内容为读者提供了更高级的控制设计思路和工具，能够应对更复杂的工程挑战。 本书在控制器设计方面，不仅涵盖了传统的PID控制器设计，还深入介绍了状态反馈控制、输出反馈控制等现代控制技术。对于状态反馈控制，作者详细讲解了极点配置（Pole Placement）技术，如何通过选择合适的状态反馈增益矩阵来任意配置闭环系统的极点，从而达到期望的动态性能。对于输出反馈控制，则介绍了观察器的设计，例如分离原理，以及如何利用观察器来估计不可测状态，实现基于状态反馈的输出反馈控制器。 此外，本书还特别关注了实际工程应用中的常见问题，例如系统噪声、执行器饱和、参数不确定性等，并提供了相应的鲁棒控制和自适应控制的初步介绍。这些内容的加入，使得本书的实用性大大增强，能够指导读者在实际工程项目中运用所学理论解决实际问题。 本书的语言风格严谨而不失可读性，数学推导清晰准确，每章末尾都配有精心设计的习题，涵盖了从概念理解到复杂计算的各个层面。这些习题不仅有助于读者巩固所学知识，还能激发读者进一步思考和探索。作者在解释概念时，常常引用具体的工业应用案例，如飞机姿态控制、机器人手臂运动、过程控制系统等，这使得理论知识的学习与实际工程紧密结合，增强了学习的趣味性和目标性。 总而言之，《线性反馈控制》是一本理论严谨、内容全面、兼顾实践的控制理论著作。它不仅是控制工程专业本科生和研究生重要的学习教材，也是控制领域工程师和研究人员不可多得的参考手册。通过研读本书，读者将能够系统掌握线性反馈控制的核心理论与方法，为解决复杂的工程控制问题奠定坚实的基础。

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这本书的语言风格非常克制而精确，几乎没有多余的修饰词，每一个句子都直指控制理论的核心概念。这使得阅读过程效率极高，但同时也意味着它对读者的专注度要求极高。我记得在讲到李雅普诺夫稳定性理论时，作者仅用不到两页纸就完整阐述了直接法和间接法的核心区别与应用边界，这种高度的概括能力令人叹服。美中不足的是，书中对于现代控制理论中一些新兴且热门的分支——比如强化学习在控制中的应用，或者基于模型预测控制（MPC）的算法细节——涉及得比较有限。这很可能是由于该书定位的经典性，但对于希望紧跟学科前沿的年轻学者来说，可能需要额外查阅最新的文献综述。不过，正是因为它坚守了核心理论的精髓，使得它成为了一个极其可靠的“基石”读物，任何更复杂的控制理论，最终都会回归到这里讨论的基本稳定性、能控性和最优性概念上来。

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这本书的封面设计相当吸引人，那种深蓝色的底色配上银灰色的字体，立刻给人一种严谨、专业的工业感。我翻开目录，就被其中对系统建模的深入探讨所震撼。作者似乎不满足于传统的线性代数描述，而是引入了大量的状态空间方法，甚至还探讨了如何处理实际工程中难以避免的非线性和时滞问题。尤其让我印象深刻的是，书中用了相当大的篇幅来讲解如何利用卡尔曼滤波（Kalman Filtering）来估计不可直接测量的系统状态，这对于任何涉及传感器融合或状态观测的项目来说，都是黄金般的知识。它不仅仅是理论的堆砌，书中穿插的案例分析，例如在航空航天领域中对姿态控制的模拟，展示了这些抽象数学工具如何精确地转化为解决实际工程难题的利器。我尤其欣赏作者在推导过程中保持的清晰逻辑，即使是复杂的矩阵微分和拉普拉斯变换，也总能被拆解得井井有条，非常适合那些已经掌握了基础控制理论，渴望进一步深入到现代控制领域的工程师和研究生。整本书的阅读体验，就像是有一位经验丰富的导师，手把手地引导你从理论的海洋驶向工程实践的彼岸。

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这本书的结构安排体现了编者对控制工程学科脉络的深刻理解。它从基础的传递函数模型稳步推进到现代控制的核心——状态空间描述，这种循序渐进的方式极大地降低了认知负荷。我发现作者在讲解可控性和可观测性时，非常巧妙地引入了 Gramian 矩阵的概念，这比仅仅依赖于秩判据来判断系统特性更加直观和实用。更值得称赞的是，书中对数字控制（Digital Control）的讨论没有草草收场，而是详细对比了 Z 变换与保持器（Hold Device）在离散化过程中的误差特性，并给出了不同采样率下系统的实际性能指标对比图表。这表明作者的目标用户群不仅仅是理论研究者，更是那些需要将连续时间控制器部署到微控制器或FPGA上的硬件工程师。这种理论与实践的平衡，是很多纯理论教材难以企及的优点。我建议读者在阅读时，务必同步操作一些如 MATLAB 或 Python 这样的仿真工具，书中的许多结论，只有通过数值验证才能真正内化。

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作为一本工具书，本书的习题设置堪称一绝。它们不仅仅是简单地重复书本上的概念验证，而是设计成了一系列递进式的工程挑战。有些习题甚至需要结合信号处理的知识才能完美求解，比如如何设计一个带有限幅饱和的控制器，并分析其对系统性能的非线性影响。我特别喜欢其中关于“鲁棒极点配置”的章节，作者没有直接给出答案，而是引导读者通过构建一个辅助系统来间接求解增益矩阵，这种启发式的教学方法极大地锻炼了读者的独立思考能力。这本书的排版也十分精良，公式对齐清晰，图表简洁明了，这在处理大量矩阵运算时尤为重要，避免了因排版混乱导致的理解错误。总而言之，如果你想成为一名真正精通自动控制的专业人士，这本书不仅仅是一个推荐，它更像是一份你必须完成的“成年礼”作业，其价值远超其定价。

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老实说，这本书的阅读门槛相当高，初学者可能会感到吃力，因为它几乎预设了读者对微分方程、复变函数以及矩阵运算有着扎实的背景。我花了相当长的时间来消化其中关于最优控制的部分，特别是 LQR（Linear Quadratic Regulator）的设计准则，其背后的变分法原理确实需要反复咀嚼。作者在解释如何权衡控制输入和状态误差之间的矛盾时，表现出极高的数学素养，他没有停留在公式的展示，而是深入挖掘了 Hamilton-Jacobi-Bellman 方程的物理意义。然而，一旦你攻克了这部分难关，你会发现它为你打开了一个全新的视角——控制不再仅仅是“让系统稳定下来”，而是“以最低的代价达到最佳的性能”。书中对奇异摄动理论（Singular Perturbation Theory）的提及，虽然简短，但足以让那些处理多速率或具有快慢动态子系统的研究人员眼前一亮。尽管如此，我个人期待在后续的章节中能看到更多关于鲁棒性（Robustness）分析的拓展示例，例如 $H_{infty}$ 控制的设计步骤，这一点相较于书中对最优控制的详尽论述，略显不足。

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