顺序控制--新理论及设计法 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:同济大学出版社

作者:(日本)关口隆

出品人:

页数:182

译者:韩生廉/等

出版时间:1998-09

价格:21.00

装帧:平装

isbn号码:9787560819310

丛书系列:

图书标签:

顺序控制
可编程逻辑控制器
PLC
自动化
控制系统
工业控制
新理论
设计方法
控制工程
电气工程
过程控制

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具体描述

内容提要

本书全面系统地总结和归纳了顺序控制领域的最新成果。全书共七章，分别叙述了顺序控制技术的

历史和基本概念；深入探讨了顺序控制系统的特征、组成、控制语言，基于Petri网的表现法与解析法和

系统的设计方法以及知识工程在顺序控制系统中的应用。

本书适合我国高校有关院系本科生、研究生作教材，也可供工程技术人员和科研人员使用.

深入解析：现代自动化系统的核心——基于反馈的精确控制技术图书名称：深入解析：现代自动化系统的核心——基于反馈的精确控制技术图书简介本书旨在为工程师、科研人员以及高级技术专业学生提供一个全面、深入且实用的指南，用以理解和掌握现代自动化系统中至关重要的“基于反馈的精确控制技术”。在当前工业4.0和智能制造的大背景下，对系统性能、鲁棒性和能效的要求达到了前所未有的高度。传统的开环控制方法已难以满足复杂、多变量、时变系统的需求。因此，精确的反馈控制，特别是基于现代控制理论的高级算法，已成为确保系统稳定运行、实现最优性能的关键。本书的结构设计遵循从理论基础到高级应用的递进逻辑，确保读者能够构建坚实的数学基础，并能将其有效地迁移到实际工程问题中。 --- 第一部分：控制系统的基石与建模（Foundations and Modeling）本部分首先回顾了经典控制理论中不可或缺的部分，为后续高级内容的学习奠定基础。第一章：经典控制理论的回顾与局限性我们将从时间响应和频率响应的角度重新审视PID控制器的设计原理。详细分析了经典PID在处理非线性、大滞后时间（Dead Time）以及高阶系统时的固有局限性。特别探讨了如何通过Ziegler-Nichols等经验方法进行初步整定，并深入讨论了这些方法的局限性，例如对系统模型精确度的依赖性和对参数变化的敏感性。第二章：现代控制系统的数学描述本章是进入现代控制理论的核心入口。我们侧重于状态空间表示法（State-Space Representation）。详细阐述了如何将物理系统的微分方程（无论线性还是近似线性化后的系统）转换为标准的状态空间模型 $dot{mathbf{x}} = mathbf{Ax} + mathbf{Bu}$ 和 $mathbf{y} = mathbf{Cx} + mathbf{Du}$。书中包含了大量来自机械、电气和热力学系统的建模实例，强调了选择合适的“状态变量”的重要性。此外，还深入探讨了系统的可控性（Controllability）和可观测性（Observability）的数学判据及其对控制器设计的物理意义。第三章：线性系统的时域分析与离散化针对数字控制系统日益普及的趋势，本章专门讲解了连续时间系统到离散时间系统的精确映射过程。详细推导了零阶保持器（ZOH）和一阶保持器（FOH）对系统动态性能的影响。读者将学习如何使用Z变换和脉冲响应法，在离散域内对系统进行稳定性分析（如Jury判据）和性能评估。 --- 第二部分：现代反馈控制器的设计与实现（Modern Feedback Controller Design）本部分是本书的重点，聚焦于如何利用状态反馈和观测器技术实现高性能的控制目标。第四章：基于极点配置的状态反馈控制（Pole Placement via State Feedback）本章详细介绍了Ackermann公式和利用 LQR/LQG 框架设计状态反馈增益矩阵 $mathbf{K}$ 的方法。我们不仅关注于如何将系统极点放置在预定的稳定区域内，更深入探讨了如何在保证系统稳定性的前提下，优化控制器的性能指标，如超调量、建立时间以及抗扰动能力。通过大量的例子，展示了如何通过调整权重矩阵（如LQR中的 $mathbf{Q}$ 和 $mathbf{R}$ 矩阵）来平衡控制努力和性能表现。第五章：状态观测器设计——卡尔曼滤波的引入由于大多数实际系统中，状态变量无法被直接测量，本章致力于解决状态估计问题。首先，介绍了李昂纳德-齐格勒（Luenberger）观测器，并分析了其在观测器极点选择上的局限性。随后，重点转向最优估计——卡尔曼滤波器（Kalman Filter）。书中详尽地推导了离散时间卡尔曼滤波器的迭代过程，清晰地阐释了“过程噪声协方差 $mathbf{Q}$”和“测量噪声协方差 $mathbf{R}$”对估计结果的实际影响。第六章：LQR/LQG最优控制综合设计本章将前两章的成果进行集成。LQG（Linear-Quadratic-Gaussian）控制是现代控制理论中最成熟、应用最广泛的算法之一。我们演示了如何使用状态观测器（卡尔曼滤波器）来估计状态，并利用这些估计值来驱动最优状态反馈控制器。书中还引入了“分离原理”（Separation Principle），证明了最优估计和最优控制可以独立设计，极大地简化了复杂系统的设计流程。 --- 第三部分：高级与鲁棒性控制（Advanced and Robust Control Techniques）本部分面向对系统鲁棒性和非线性系统有更高要求的工程师，引入了先进的控制策略。第七章：系统辨识与模型不确定性精确的系统模型是反馈控制的前提。本章讨论了如何从实验数据中估计系统的动态特性，涵盖了子空间辨识法（Subspace Identification）和基于回归的辨识算法。更重要的是，本章分析了模型误差对闭环系统性能的实际影响，为引入鲁棒控制方法提供了动机。第八章：先进的抗扰动控制方法——H∞ 控制当系统模型存在较大不确定性或需要严格限制外部干扰（如传感器噪声、负载变化）的影响时，H∞ 控制成为理想选择。本章详细讲解了如何将控制问题转化为求解线性矩阵不等式（LMI）的问题。读者将学习如何设计一个能够在给定频率范围内将干扰传递函数范数最小化的控制器，从而实现对不确定性的有效抑制。第九章：非线性系统的基础与近似控制虽然现代控制理论主要基于线性化模型，但现实世界的系统往往是非线性的。本章简要介绍了几种处理非线性系统的有效策略，包括：反馈线性化（Feedback Linearization）的基本思想，以及基于滑模控制（Sliding Mode Control, SMC）的超扭矩（Chattering）现象的分析与抑制方法。 --- 附录与实践本书的附录部分提供了关键算法的MATLAB/Simulink实现流程图和核心代码片段，便于读者快速验证理论概念。特别地，我们提供了对复合控制器（如PID与状态反馈的混合使用）的设计案例，展示了如何结合经典控制的直观性和现代控制的精确性，以应对复杂的工业控制挑战。目标读者：自动化、电子工程、航空航天、机械工程等领域的研究人员及从事过程控制、机器人、伺服驱动系统的高级工程师。本书强调的重点：严谨的数学推导、清晰的物理意义阐释，以及从理论到工程应用的无缝过渡。它不是一本简单罗列公式的教材，而是一本致力于提升读者分析和解决复杂动态系统问题的能力的实用工具书。

作者简介

目录信息

目录
序言
编者的话
第一章绪论
1.1新顺序控制技术
1.2顺序控制技术的历史
1.3顺序控制的基本概念
第二章顺序控制系统的特征
2.1顺序控制系统的建模
2.1.1顺序控制系统的结构
2.1.2PC动作的描述
2.1.3控制装置的框图
2.1.4控制对象的框图
2.1.5顺序控制系统的建模及其特征
2.1.6应用举例
2.2控制对象的特征
2.2.1静态系统和动态系统
2.2.2反馈控制与顺序控制
2.3顺序控制的处理方法
2.3.1组合逻辑
2.3.2状态的保持和解除
2.3.3状态变化的检测
2.3.4信号时间的处理
2.3.5联锁
2.3.6切换操作
2.3.7基于顺序的处理
2.3.8顺序的控制
2.3.9控制的同步
2.3.10竞争的处理
2.3.11反复控制
第三章顺序控制系统的组成
3.1控制器的处理内容和外围电路
3.1.1控制器的处理内容
3.1.2输入信号与输入回路
3.1.3输出信号与输出回路
3.2顺序控制系统的控制器
3.2.1控制器的种类
3.2.2控制器的主要性能
3.2.3控制性能的实现
3.2.4硬件的比较
3.2.5经济性
3.2.6控制器的比较
3.2.7控制器的应用
3.3可编程控制器
3.3.1基本结构
3.3.2编程
3.3.3动作原理
3.3.4处理能力
3.3.5功能
3.4网络系统
3.4.1网络的功能
3.4.2CIM上的网络
3.4.3PC网络的构成
3.4.4网络的应用
3.4.5PC网络举例
第四章顺序控制语言
4.1序
4.2梯形图
4.2.1什么是梯形图
4.2.2梯形图的基本要求
4.2.3顺序控制的基本功能与梯形图
4.2.4梯形图的标准
4.2.5梯形图的表现与程序
4.2.6与继电器回路图的比较
4.2.7梯形图及其数学表示
4.2.8梯形图的缺点
4.3SFC
4.3.1序
4.3.2sFC的思考方法
4.3.3SFC
4.3.4SFC的详细说明
4.3.5sFC的展开规则
4.3.6结构化
4.3.7sFC的数学表示
4.3.8归纳
4.4IEC规则的程序设计语言
4.4.1序
4.4.2顺序控制语言的分类
4.4.3程序语言的要素
4.4.4功能
4.4.5顺序控制语言与机器语言
第五章 Petri网的表现法与解析法
5.1Petri网
5.1.1Petri网的特征
5.1.2基本环节的Petri网图
5.1.3控制环节的Petri网图
5.1.4顺序控制系统的Petri网图
5.1.5顺序控制系统的状态方程式
5.2控制逻辑的构成法
5.2.1不包含限时功能的情况
5.2.2含限时功能的情况
5.2.3应用举例
5.3顺序控制系统的解析法
5.3.1使能迁移的求法
5.3.2有界系统的使能向量的求法
5.3.3迁移引发系列及发生次数的求法
5.3.4非正方联结矩阵情况的迁移向量序列及其和的求法
5.3.5死锁的可能性
5.3.6可达问题的解法
5.3.7逆迁移过程的求法
5.4立足于Petri网的各种表现法
5.4.1MFC
5.4.2sCR
5.4.3顺序设计支持系统
第六章顺序控制系统的设计方法
6.1设计步骤
6.2需求分析
6.2.1把握系统所需求的最终目标
6.2.2对设备、器件等检测对象的了解
6.2.3关于控制装置、控制器件等控制系统知识的整理
6.2.4设备器件的运行方式及监视方式等控制功能的抽出与分析
6.3需求定义
6.3.1控制功能的确定
6.3.2控制功能流程的确定
6.4系统设计
6.4.1功能区分及接口的确定
6.4.2输入输出信号的确定与分配
6.4.3程序结构的确定
6.5软件设计
6.5.1再利用设计
6.5.2主程序的设计
6.5.3非标准程序的设计
6.6软件制作
6.7实验
第七章知识工程在顺序控制系统中的应用
7.1知识工程概要
7.1.1知识工程
7.1.2知识库系统的构成
7.1.3知识工程技术的应用领域
7.1.4知识工程在顺序控制中的应用动向
7.2基于知识工程的电力系统的运用支持系统
7.2.1故障发生区间判别专家系统
7.2.2恢复支持专家系统
7.3规则型控制方式
7.3.1期望与课题
7.3.2规则型控制系统――SCD的概要
7.4知识工程的PC软件设计支持
7.4.1软件设计支持的思考方法
7.4.2PC软件生成系统
7.5知识工程的PC器件
7.5.1PC器件构成的设计方法
7.5.2PC设计专家系统
7.6知识工程今后的课题
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

这本书最让我震撼的，是它对未来控制系统设计趋势的深刻洞察。它不仅仅是在总结现有的“顺序控制”技术，更像是在勾勒未来十年内工业自动化和复杂系统调度的蓝图。书中关于“基于规则的智能顺序生成”的章节，让我对AI在实时控制领域的应用有了更具象的理解。它没有沉迷于花哨的术语，而是扎扎实实地展示了如何将高级智能算法有效地嵌入到确定性的控制流程中，确保既有智能的灵活性，又不失顺序控制的严谨性。这种对“柔性确定性”的追求，是这本书最核心的价值所在。读完后，我感觉自己看待任何自动化流程的眼光都变得更加宏大和深刻，不再局限于眼前的具体实现，而是开始思考如何构建一个具备自我进化和适应能力的控制架构。这本书无疑是该领域内一个重要的里程碑，其影响力将远远超出其直接的应用层面。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图示质量，简直可以用艺术品来形容。在那些涉及复杂状态转移和流程耦合的章节，作者提供的流程图和时序图清晰到令人发指的程度，每一个箭头、每一个时钟沿的标注都精确无误，完全没有那种模糊不清、需要反复揣摩的“猜谜游戏”。我尤其欣赏作者在引入新概念时，所采取的循序渐进的教学方法，它先给出具体问题，然后剖析现有方法的不足，最后才优雅地推出自己的新理论。这种“问题-剖析-解决”的叙事结构，使得读者能够始终保持高度的参与感和求知欲。虽然涉及的都是尖端理论，但作者的表达方式却充满了温度和引导性，让人感觉不是在被动接受知识，而是在一位经验丰富的导师的带领下，共同攀登技术高峰。对于自学者来说，这本书的自洽性和完整性，使得它在没有外部辅导的情况下，依然能够提供极佳的学习路径。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验，与其说是在“学习”，不如说更像是在“探索”。它没有那种教科书式的枯燥，反而充满了哲学思辨的味道。作者对“顺序”这个概念的理解，已经远远超越了简单的开关量逻辑控制，而是上升到了对信息流、决策树乃至更宏观的系统行为组织方式的探讨。我印象最深的是它对“时序逻辑综合”部分的处理，那简直是一次对传统状态机理论的颠覆性重构。它引出了一些全新的设计范式，尤其是在处理大规模、高并发的异步事件流时，展示了无与伦比的清晰度和高效性。虽然书中涉及的数学工具非常高级，但作者总能巧妙地将抽象的数学概念转化为直观的图形化表示，这极大地降低了理解门槛。对于想要突破现有设计瓶颈的资深工程师而言，这本书提供了一种全新的思维框架，让你重新审视自己过去几十年积累的“经验”，去质疑那些我们习以为常但可能效率低下的做法。我花了很长时间才消化完其中关于“鲁棒性时序约束”的那几章，但一旦理解了，简直像是给自己的设计能力开了一扇窗。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得非常简洁大气，那种深邃的蓝色调让人一看就觉得内容会非常扎实、严谨。我拿到手的时候，光是翻阅目录，就被那种逻辑的严密性所吸引。它似乎没有那种为了凑字数而堆砌的空泛理论，而是直击核心。特别是对某些经典控制算法的重新审视，让人感觉像是被带到了一个全新的视角去重新认识这些老朋友。作者在阐述问题时，总能用最精炼的语言勾勒出问题的本质，很少有那种拖泥带水的描述。我特别喜欢其中关于系统建模的部分，它不是简单地罗列公式，而是结合了大量的实际工程案例来阐述理论的适用边界和局限性。这种务实态度，对于我们这些常年在一线与实际系统打交道的工程师来说，简直是如获至宝。我能感觉到，作者在撰写这本书时，一定是付出了极大的心血去梳理和提炼这些知识体系，保证了内容的深度和广度都达到了一个相当高的水准。读起来虽然需要集中精力，但每深入一层，都会有“原来如此”的豁然开朗之感，绝对是工具书中的精品。

评分☆☆☆☆☆

说实话，这本书的厚度确实让人望而生畏，但一旦翻开，就会发现每一页都是信息密度极高的干货。它不像市面上那些泛泛而谈的控制理论综述，这本书是真正深入到了底层逻辑和设计哲学层面。我特别关注了其中关于“故障诊断与恢复机制”的设计部分，它并没有停留在简单的故障检测，而是详细阐述了如何通过预设的顺序路径，实现系统在非预期状态下的优雅降级或自愈。这种前瞻性的设计理念，在当前对系统可靠性要求极高的行业背景下，显得尤为宝贵。作者在论证过程中大量引用了不同学科的交叉研究成果，比如它引入了某些离散数学中的群论概念来简化复杂状态空间的搜索问题，这种跨界融合的处理手法，是这本书最具创新性的地方。对于那些追求极致性能和可靠性的研发团队来说，这本书无疑是提升整个团队设计水平的一剂强心针。

评分☆☆☆☆☆