现代控制理论基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:机械工业

作者:孙炳达

出品人:

页数:173

译者:

出版时间:2004-7

价格:16.00元

装帧:

isbn号码:9787111062189

丛书系列:

图书标签:

• 控制理论
• 现代控制
• 自动控制
• 系统分析
• 数学模型
• 线性系统
• 状态空间
• 最优控制
• 鲁棒控制
• 控制系统设计

《工程系统动态分析与优化》 本书聚焦于复杂工程系统在时间维度上的行为特性，深入探讨如何准确建模、理解和预测这些系统的动态过程，并在此基础上实现性能的优化。内容涵盖了从基本动态系统理论到先进控制策略的广泛领域，旨在为工程师和研究人员提供一套系统性的分析框架和实践工具。 第一部分：动态系统建模与分析 系统描述与建模方法： 本部分首先介绍描述动态系统的基本概念，包括状态、输入、输出以及系统方程。我们将详细阐述不同类型系统的建模方法，例如基于物理定律的机理建模，以及基于实验数据的辨识建模。涵盖的建模技术将包括微分方程、差分方程、传递函数、状态空间表示等，并分析它们的优缺点及适用场景。特别地，将深入讨论线性时不变（LTI）系统和非线性系统的建模挑战与解决方案。 线性动态系统分析： 重点分析线性系统的基本特性，包括稳定性、暂态响应和稳态响应。我们将深入讲解李雅普诺夫稳定性理论，以及如何通过特征值分析、Bode图、Nyquist图等工具来评估系统的稳定裕度和频率响应特性。此外，还将介绍系统的可控性与可观性概念，并探讨其在系统设计和状态估计中的重要性。 非线性动态系统分析： 针对工程实践中普遍存在的非线性系统，本部分将介绍非线性系统的特殊行为，如奇点、极限环、混沌等。我们将探讨几种主要的非线性系统分析方法，包括相平面分析、分岔分析以及小信号线性化技术。此外，还将简要介绍描述函数法在分析某些特定非线性系统中的应用。 第二部分：反馈控制原理与设计 经典控制理论： 本部分从经典控制理论出发，介绍PID（比例-积分-微分）控制器等基本反馈控制器的设计原理。我们将详细解释PID控制器各参数的物理意义及其对系统性能的影响，并提供不同调参方法的介绍，如Ziegler-Nichols法等。同时，将探讨频率域设计方法，如超前/滞后补偿器设计，以改善系统的稳态精度、瞬态响应和稳定性。 现代控制理论基础： 重点转向基于状态空间方法的现代控制理论。我们将深入讲解状态反馈控制的设计，包括极点配置（Pole Placement）技术，以及如何通过状态反馈来改变系统的动态特性。此外，还将详细介绍最优控制理论，如LQR（线性二次调节器）的设计，旨在在满足系统动态要求的同时，最小化某个性能指标。 状态估计与观测器设计： 考虑到在许多实际系统中，系统的全部状态可能无法直接测量，本部分将介绍状态估计技术。我们将详细讲解卡尔曼滤波（Kalman Filter）及其变种，如扩展卡尔曼滤波（EKF）和无迹卡尔曼滤波（UKF），用于从含噪声的测量数据中估计系统状态。同时，还将介绍状态观测器的设计，如Luenberger观测器，如何利用系统的输入和输出信息来估计系统的内部状态。 第三部分：先进控制技术与应用 鲁棒控制： 面对实际系统中存在的模型不确定性和外部扰动，鲁棒控制技术提供了应对这些挑战的有效手段。本部分将介绍H∞控制、μ-分析等鲁棒控制的设计方法，旨在保证控制器在一定范围内的模型不确定性下仍能保持系统的稳定性和性能。 自适应控制： 当系统参数随时间变化或未知时，自适应控制技术能够实时调整控制器参数以适应系统变化。本部分将介绍几种典型的自适应控制算法，如基于梯度下降的自适应律，以及模型参考自适应控制（MRAC）等。 模型预测控制（MPC）： MPC作为一种先进的预测性控制策略，在许多工业应用中显示出强大的能力。本部分将详细阐述MPC的基本原理，包括在线优化、滚动优化和模型预测等核心概念。我们将介绍如何基于系统模型预测未来的系统行为，并在每个控制周期内求解一个优化问题来确定当前的控制输入，从而实现对复杂动态系统的最优控制。 系统辨识与模型验证： 在进行控制系统设计之前，准确的系统模型至关重要。本部分将回顾并深入介绍各种系统辨识技术，包括非参数辨识和参数辨识方法。我们将讨论如何从实验数据中估计模型的参数，并介绍模型验证的常用方法，以确保所辨识模型的有效性和准确性。 第四部分：工程实践与案例分析 控制系统仿真与实现： 本部分将介绍如何使用MATLAB/Simulink等仿真工具来对设计的控制系统进行仿真验证。同时，还将讨论将控制算法部署到实际硬件平台（如DSP、PLC等）时需要考虑的工程问题，包括实时性、量化误差和硬件接口等。 典型工程应用案例： 为更好地展示理论知识的应用，本部分将选取几个典型的工程案例进行深入分析，例如航空航天中的飞行控制、过程工业中的温度/压力控制、机器人学中的运动控制以及电力系统的稳定性控制等。通过这些案例，读者可以更直观地理解控制理论在解决实际工程问题中的作用和威力。 本书内容力求理论与实践相结合，既包含必要的数学基础和理论推导，也注重工程实现的可行性和实用性。通过学习本书，读者将能够深入理解动态系统的本质，掌握现代控制理论的设计方法，并能够将这些知识应用于解决各类复杂的工程控制问题，从而提升系统的性能和效率。

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对于长期在工程领域摸爬滚打的我来说，《现代控制理论基础》这本书无疑是一股清流。我一直觉得，理论知识的价值在于它能否指导实践，解决实际问题。而这本书，正是将这一点体现得淋漓尽致。作者在书中并没有回避理论的复杂性，但他总能找到最恰当的切入点，将那些艰深的数学概念与实际的工程应用紧密联系起来。例如，在讨论系统辨识时，书中列举了如何从实验数据中估计系统模型，并且详细介绍了最小二乘法等常用辨识算法的原理和应用。这对于我来说，简直就是福音，因为在实际项目中，我们往往需要根据已有的设备和数据来建立数学模型，而这本书提供的理论基础和方法论，直接解决了我的燃眉之急。此外，书中关于非线性系统控制的初步探讨，虽然不像线性系统那样深入，但却为我打开了一个新的视角，让我认识到现实世界中许多系统都存在非线性特性，以及如何去处理这些挑战。这本书的实用性，让我感觉像是找到了一位经验丰富的导师，能够时刻为我指点迷津。

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这本书绝对是我在专业领域里读过的最令人振奋的作品之一。我一直对控制理论的抽象概念感到好奇，但又常常被过于晦涩的数学推导所劝退。然而，当我翻开《现代控制理论基础》这本书时，一切都变了。作者以一种极其清晰且富有逻辑的方式，将那些曾经令我头疼的概念一一解构，并以生动的语言和贴切的例子呈现出来。我特别欣赏书中对经典控制理论与现代控制理论之间演进关系的阐述，它不仅仅是罗列公式，而是深入剖析了为什么现代控制理论能够解决许多传统方法难以应对的问题。例如，关于状态空间方法的介绍，作者并没有直接抛出复杂的矩阵方程，而是先从一个简单的物理系统（比如一个弹簧阻尼振子）出发，循序渐进地引入状态向量和状态方程的概念，让我深刻理解了“状态”这个核心思想的威力。随后，书中对能控性、可观性等概念的讲解也同样精彩，通过不同的仿真例子和图示，我仿佛亲手操控着系统，体会着控制和观测的边界。这本书让我不仅掌握了理论知识，更培养了我从系统整体视角去分析和解决问题的能力，这对于我今后的学术研究和工程实践都有着不可估量的价值。它就像一座灯塔，照亮了我通往控制理论深邃海洋的道路。

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这本书简直就是一本为我量身打造的控制理论启蒙读物。我之前接触过一些控制理论的入门介绍，但总是感觉云里雾里，概念性的东西很多，但缺乏足够的深度和系统性。而《现代控制理论基础》恰恰弥补了这一点。作者在体系构建上非常巧妙，从最基础的概念，比如传递函数、方框图开始，逐步引入了更复杂的时域响应分析、根轨迹法等经典方法，然后自然而然地过渡到现代控制理论的核心——状态空间方法。让我尤其赞赏的是，作者在讲解状态空间方法时，并没有直接跳到矩阵运算，而是花了很大的篇幅去阐述它在描述多输入多输出（MIMO）系统时的优势，以及它如何更全面地反映系统的动态特性。书中关于反馈控制设计的章节，从比例-积分-微分（PID）控制器的一般原理，到如何根据系统特性进行参数整定，都有非常详细的指导。而且，作者还特别强调了鲁棒性设计的重要性，这在实际工程中至关重要，因为现实世界的系统往往充满不确定性。这本书让我真正理解了“反馈”的意义，以及如何通过精心设计的控制器来驯服那些原本难以驾驭的动态系统。

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这本《现代控制理论基础》给我带来的惊喜，是它在理论深度和实践指导性之间的完美平衡。我之前读过一些纯理论的书籍，虽然概念严谨，但读完后却不知道如何应用到实际问题中。也读过一些偏重应用的资料，但理论基础又显得不够扎实。《现代控制理论基础》这本书，则恰恰找到了这个中间地带。作者在讲解理论概念时，始终不忘其在工程中的实际意义，并且会举出大量的工程实例来佐证。例如，在讨论系统的阻尼比和固有频率时，作者会将其与机械系统的振动特性联系起来，解释为什么不同的阻尼比会对系统的响应速度和稳定性产生如此大的影响。这种将抽象数学与具体物理现象相结合的讲解方式，让我能够更深刻地理解理论知识的内在逻辑。而且，书中关于控制器设计的一些实用技巧，比如如何通过根轨迹法来优化系统的动态性能，以及如何使用仿真工具来验证控制器的有效性，都为我解决实际工程问题提供了宝贵的参考。

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不得不承认，《现代控制理论基础》这本书，其内容的深度和广度都超乎我的想象。我本以为这本书会像许多同类书籍一样，围绕着一些基础的控制策略展开，但事实远不止于此。作者在书中对各种先进控制理论的介绍，可以说是非常前沿和系统的。例如，关于模糊控制和神经网络控制的章节，虽然涉及的篇幅相对较少，但其核心思想的阐述却非常到位，让我对这些“智能”控制方法有了初步的认识和理解。它没有把这些方法神化，而是清晰地解释了它们是如何借鉴生物学或认知科学的原理来设计控制器的，以及它们在处理复杂、不确定系统时的独特优势。此外，书中关于自适应控制的讲解也让我受益匪浅。了解到如何让控制器根据系统性能的变化而自动调整自身的参数，这对于那些运行环境不断变化的系统来说，简直就是革命性的。这本书让我看到了控制理论发展的无限可能，也激发了我进一步探索更高级控制技术的浓厚兴趣。

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说实话，《现代控制理论基础》这本书，它不仅仅是一本技术书籍，更像是一本充满智慧的哲学著作。作者在描述控制理论的各个方面时，总能穿插一些对系统本质的深刻洞察。比如，在讲解系统稳定性的概念时，作者不仅给出了数学上的判据，还从物理学的角度，类比了“滚下山坡的球”和“在山顶平衡的球”的状态，生动地解释了稳定和不稳定的区别。这种类比使得那些抽象的数学概念变得直观而易于理解。再比如，书中对“模型”的讨论，作者不仅仅强调了模型的准确性，还深入探讨了模型的不确定性和局限性，以及如何在模型不完全准确的情况下进行有效的控制设计。这让我意识到，在实际工程中，我们往往需要与不完美打交道，而控制理论正是帮助我们应对这种不完美的重要工具。这本书让我不仅仅学会了如何“操作”控制系统，更让我理解了“为什么”要这样做，以及控制理论背后所蕴含的深刻思想。

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我得说，《现代控制理论基础》这本书，它给我最大的感受就是“通透”。很多时候，我们学习一个新概念，往往是因为别人告诉我们它很重要，但我们却不明白它为什么重要，它解决了什么问题。《现代控制理论基础》这本书，在这方面做得非常出色。作者在介绍每一个新的控制理论或方法时，都会先从它所要解决的实际问题出发，然后引出理论的必要性。例如，在介绍最优控制时，作者会先描述一些现实中追求“最佳”性能的场景，比如最短时间内完成任务、最少能量消耗等，然后自然而然地引出最优控制理论，让我们明白它存在的意义。这种“以问题导向”的学习方式，让我能够更清晰地认识到控制理论在解决复杂工程问题中的核心作用。这本书让我不再是被动地记忆公式和概念，而是真正理解了控制理论的精髓，并学会了如何运用这些工具来分析和解决现实世界中的挑战。

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坦白讲，《现代控制理论基础》这本书，它最大的价值在于，为我提供了一个清晰且系统化的学习框架。我之前在学习过程中，往往是零散地接触一些控制理论的概念，缺乏一个完整的知识体系。这本书的出现，正好解决了我的痛点。它从最基础的系统建模开始，一步步深入到状态空间分析、反馈控制设计、稳定性判据，再到一些更高级的话题，整个学习路径非常流畅，逻辑性极强。让我印象深刻的是，书中在介绍不同控制方法时，都会清晰地指出它们各自的优缺点以及适用范围，避免了让读者在众多方法中迷失方向。例如，在讲解PID控制器时，作者就清晰地指出了它的简单易用，但也存在难以处理复杂系统的问题，而这又自然地引出了更高级的状态反馈控制。这种循序渐进、层层递进的学习方式，让我能够扎实地掌握每一个概念，并在此基础上进行更深入的理解。

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我必须说，《现代控制理论基础》这本书，真的刷新了我对学术书籍的认知。在此之前，我阅读过的不少教材，往往是那种“照本宣科”，充斥着冗长证明和干巴巴公式的类型，读起来如同嚼蜡。但这本书则截然不同。作者似乎深谙读者心理，在枯燥的理论讲解中穿插了大量的历史背景、实际应用案例以及一些作者个人的独到见解，使得整个阅读过程充满了惊喜和启发。尤其让我印象深刻的是书中关于最优控制的章节。它并没有止步于介绍庞特里亚金最大值原理的表述，而是通过对不同目标函数（如时间最优、能量最优）的细致分析，以及对线性二次型调节器（LQR）的深入剖析，让我看到了理论的强大应用前景。书中对LQR的讲解，从推导过程到参数调整对系统性能的影响，都做了极其详尽的论述，并且提供了几个非常具有代表性的工程实例，比如飞行器姿态控制、机器人轨迹跟踪等，让我能够清晰地看到抽象的数学模型如何在实际中发挥作用。这种理论与实践的无缝衔接，让学习过程不再是被动的接受，而是主动的探索和思考，极大地提升了我的学习效率和乐趣。

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我发现，《现代控制理论基础》这本书，它最成功的地方在于，能够将一个看似高冷的学科，变得如此贴近读者。我之前对控制理论的印象，总觉得它是一个需要深厚数学功底才能涉足的领域，对普通工程师来说遥不可及。然而，这本书彻底改变了我的看法。作者在讲解核心概念时，总是会从最简单的直观理解入手，比如用“水龙头控制水流”来类比反馈控制，用“开车的经验”来解释PID控制器的作用。这些生动的比喻，让我感觉自己并不是在阅读一本厚重的技术书籍，而是在与一位经验丰富的工程师进行一场轻松的交流。而且，书中提供的各种图表和示意图，都设计得非常清晰，能够帮助我迅速抓住问题的关键。我尤其喜欢书中关于系统频率响应分析的章节，用波特图和奈奎斯特图来展示系统在不同频率下的表现，以及如何通过这些图来判断系统的稳定性和动态特性，这种可视化展示的方式，极大地降低了学习的门槛。

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郑大硕士发，已经什么也不记得了！

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