具体描述
《现代控制理论及其工程应用》 这是一部系统探讨现代控制理论及其广泛工程应用的专著。本书旨在为读者提供扎实而深入的理论基础，并着重展示如何将这些理论转化为解决实际工程问题的有效工具。本书内容涵盖了经典控制理论的精髓，如传递函数、频率响应分析、稳定性判据等，并在此基础上，系统地引入了状态空间法、最优控制、自适应控制、鲁棒控制等现代控制理论的核心概念。 理论部分，本书将引导读者逐步理解： 系统建模： 从物理系统的机理出发，掌握建立数学模型的各种方法，包括微分方程、传递函数以及状态空间方程的构建。理解模型的精度对后续控制策略设计的重要性。 系统分析： 深入剖析系统的动态特性，包括瞬态响应和稳态响应。掌握时域和频域分析工具，如伯德图、尼奎斯特图、根轨迹图等，以全面评估系统的性能指标，如超调量、调节时间、稳定性裕度等。 稳定性理论： 详细介绍拉普拉斯变换、李雅普诺夫稳定性理论等，使读者能够严格地判断系统的稳定性，并理解不同稳定性判据的含义和应用场景。 控制器设计： 涵盖PID控制器、超前/滞后补偿器等经典控制器设计方法，并重点讲解如何基于现代控制理论设计更高级的控制器，如状态反馈控制器、观测器设计、LQR最优控制器、模型预测控制（MPC）等。 现代控制技术： 深入探讨自适应控制，当系统参数发生变化时，控制器如何自动调整自身参数以维持性能；研究鲁棒控制，旨在设计能够在模型不确定性或外部扰动存在时仍能保持良好性能的控制器。 离散时间系统： 关注数字控制器的设计，讲解Z变换、离散时间系统分析和控制器设计方法。 工程应用部分，本书将通过丰富的案例研究，展示控制理论在各个工程领域的实际落地： 航空航天： 飞机自动驾驶系统、火箭姿态控制、卫星轨道保持等。 机器人学： 机器人手臂的精确轨迹跟踪、移动机器人的路径规划与避障、人机协作机器人等。 过程控制： 化工厂温度、压力、流量的精确控制，发电厂汽轮机调速系统，以及水处理厂的自动化运行。 汽车工业： 发动机燃油喷射控制、电子稳定程序（ESP）、自适应巡航控制（ACC）等。 电力系统： 发电机组的频率和电压稳定控制，电网的调度优化。 生物医学工程： 胰岛素泵的血糖自动调节，医疗机器人的精确操作。 本书在讲解理论的同时，注重培养读者将理论知识转化为实际设计能力的综合素质。书中提供了大量经过验证的算法和设计流程，并鼓励读者结合具体问题进行思考和实践。此外，本书还探讨了控制系统设计中的一些前沿问题和发展趋势，如智能控制、模糊控制、神经网络控制等，为读者未来的学习和研究指明方向。 本书适合机械工程、电气工程、自动化、航空航天工程、机器人工程、化学工程以及其他相关工程领域的本科生、研究生以及从事相关工作的工程师阅读。阅读本书将帮助您构建扎实的理论基础，掌握先进的控制设计技术，并能够自信地解决复杂的工程控制问题。
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