控制工程基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:东北林业大学出版社

作者:

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2002-12-01

价格:22.0

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isbn号码:9787810764322

丛书系列:

图书标签:

• 控制工程
• 自动控制
• 系统分析
• 反馈控制
• 控制系统
• 数学模型
• 传递函数
• 稳定性分析
• 时域分析
• 频域分析

《控制工程基础》：掌控流程，优化系统，塑造未来 在当今高度互联、快速发展的世界中，对各种系统进行精确、高效的控制已成为一项至关重要的任务。无论是庞大的工业生产线，还是精密的航空航天设备，抑或是我们日常生活中随处可见的智能家电，其稳定运行和卓越性能都离不开背后强大的控制工程支撑。本书《控制工程基础》正是为渴望深入理解并掌握这一核心技术领域的读者而精心打造的。它不仅是理论知识的宝库，更是实践应用的指南，旨在帮助您构建起坚实的控制工程知识体系，从而能够分析、设计、实现并优化各类动态系统。 超越表面：揭示系统运行的内在逻辑 许多看似复杂系统的运行，其背后都遵循着一套严谨而优雅的数学模型。本书将带领您一层层剥开系统的“表象”，深入探究其“筋骨”。我们将从系统建模的艺术开始，学习如何将现实世界中的物理过程，如机械运动、电路响应、流体流动甚至生物化学反应，转化为可以用数学语言描述的方程。这并非枯燥的公式堆砌，而是对物理规律的深刻洞察和抽象概括。您将接触到诸如微分方程、传递函数、状态空间方程等多种建模工具，并理解它们各自的适用范围和优劣之处。通过对不同系统模型的学习，您将培养出一种“系统思维”，能够从本质上理解一个系统的行为模式。 分析的利器：洞悉系统动态行为的奥秘 理解了系统的模型，下一步便是如何对其进行深入的分析。本书将为您配备一系列强大的分析工具，让您能够预知系统的行为，识别潜在的问题，并评估其性能。我们将深入探讨系统的稳定性问题——一个系统在受到扰动后能否恢复到平衡状态，这是任何控制系统设计的基础。您将学习如何利用根轨迹、奈奎斯特图、伯德图等频率响应分析方法，直观地了解系统在不同频率下的表现，从而预测其在实际应用中的响应特性。此外，时域分析也将为您揭示系统对瞬态输入（如阶跃信号、脉冲信号）的响应过程，帮助您理解系统的动态表现，如超调、上升时间、稳态误差等关键指标。这些分析技巧将如同您手中的“显微镜”和“望远镜”，让您能够清晰地观察到系统在不同“视角”下的行为，为后续的设计提供坚实依据。 设计的智慧：构建智能高效的控制策略 理论分析的最终目的是为了指导实践设计。本书将为您呈现设计各种控制器的“智慧”与“艺术”。您将系统地学习经典控制理论中的PID（比例-积分-微分）控制器，理解其三个参数各自的作用，并掌握如何根据系统特性和性能要求，整定出最优的PID参数，以实现精确、快速、无超调的控制。在此基础上，您还将接触到更高级的控制方法，如超前-滞后校正、前馈控制等，这些方法能够弥补纯粹PID控制的不足，进一步提升系统的性能。对于更复杂、更具挑战性的系统，本书还将为您铺设通往现代控制理论的道路，介绍状态反馈控制、观测器设计等方法，这些方法能够利用系统的全部状态信息，实现对系统更精密的控制，甚至能够应对系统内部存在不可测量状态的情况。您将学会如何将理论设计转化为实际可行的控制算法，并理解这些算法背后的逻辑。 优化的艺术：追求卓越性能的无限可能 控制工程的目标不仅仅是实现“控制”，更是追求“卓越的控制”。本书将引导您思考如何不断优化控制系统的性能，使其在成本、功耗、鲁棒性（对模型不确定性和外部干扰的抵抗能力）等方面达到最佳平衡。您将了解到系统优化设计的原则，以及如何通过迭代和调整来改进控制器的性能。例如，通过分析系统的稳态误差，您可以设计出能够消除误差的控制器；通过研究系统的抗干扰能力，您可以采用更鲁棒的控制策略。此外，随着计算能力的提升，现代控制技术也在不断发展，本书也会为您勾勒出一些前沿的控制方向，如自适应控制、模糊控制、神经网络控制等，让您对控制工程的未来发展有所展望，并激发您在实际应用中不断探索和创新的热情。 从理论到实践：理论与应用的无缝对接 本书的编写理念始终贯穿“理论服务于实践”。在每个章节的讲解中，我们都会穿插大量的实例分析，将抽象的数学模型和控制理论与真实的工程应用场景相结合。您将看到，如何利用这些工具解决实际问题，例如，如何设计一个自动巡航系统来维持汽车的速度，如何设计一个机器人手臂来精确抓取物体，或者如何设计一个温控系统来保持房间的恒温。书中还会提供一些简单的仿真示例，帮助您在计算机上验证所学的控制算法，将理论知识转化为直观的理解。这种“理论与实践并重”的学习模式，将帮助您建立起将所学知识应用于解决工程实际问题的能力，培养出一名合格的控制工程师应具备的动手能力和分析判断能力。 不仅仅是工程师：塑造解决复杂问题的能力 掌握了《控制工程基础》中的知识，您将不仅仅成为一名能够设计和实现控制系统的工程师，更将培养出一种独特的、解决复杂问题的能力。控制工程的核心在于理解动态系统的行为，并对其进行预测、分析和干预。这种能力在任何需要理解和优化复杂交互过程的领域都至关重要，无论是经济学中的市场模型、生态学中的物种演化，还是社会学中的群体行为。本书将为您提供一套通用的分析框架和解决问题的工具，帮助您在面对任何动态系统时，都能更有条理、更系统地进行思考和决策。 面向未来的通行证：迎接智能时代的挑战 我们正身处一个由数据、算法和智能化驱动的时代。自动化、物联网、人工智能等前沿技术的发展，都离不开控制工程作为其底层支撑。本书将为您打下坚实的控制工程基础，使您能够更好地理解和驾驭这些新兴技术。无论是设计更智能的机器人，开发更精准的自动驾驶系统，还是构建更可靠的能源管理网络，您都将能够从容应对，并为塑造一个更加智能化、高效化、可持续发展的未来贡献力量。《控制工程基础》不仅仅是一本书，更是您在现代科技浪潮中乘风破浪的“通行证”，助您在技术变革的洪流中，找到属于自己的定位，并施展才华，创造价值。 无论您是初学者，希望系统地学习控制工程的入门知识；还是有一定基础，希望巩固和深化理解；亦或是希望将控制工程的理念应用于跨学科领域，本书都将是您不可或缺的良师益友。让我们一起踏上这段充满探索与发现的旅程，掌握控制的艺术，优化系统的效能，共同塑造更加美好的未来。

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这本书的封面设计着实抓人眼球，那种深邃的蓝色调和简洁的字体排版，给人一种严谨而又不失现代感的感觉，让人一拿到手就充满了翻阅的冲动。我最开始是冲着它的“基础”二字去的，希望能为我多年荒废的理论知识打个底子，没想到它在内容深度上远超我的预期。比如，书中对经典控制理论中那些抽象的数学模型，比如状态空间表示和传递函数，讲解得非常透彻，作者似乎深谙初学者面对这些复杂公式时的困惑点，总能用一些巧妙的比喻来搭建起直观的理解桥梁。我记得有一章专门讲**《信号系统分析》**，里面对傅里叶变换和拉普拉斯变换的推导过程，细致到了每一个积分的上下限变化，这对于我这种需要温习数学工具的人来说，简直是雪中送炭。而且，作者并没有停留在纯理论的层面，很快就将这些数学工具应用到了具体的系统响应分析上，比如二阶系统的瞬态响应曲线，图文并茂地展示了阻尼比对系统性能的决定性影响。整本书的逻辑脉络清晰得像一张精密的手术导板，每走一步都有迹可循，完全不会让人在知识的迷宫里迷失方向。它更像是一位经验丰富的老教授，在你耳边娓娓道来，既有学者的严谨，又不失传道授业的耐心。

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这本书的实战应用性让人印象深刻，完全不是那种束之高阁的理论堆砌。我尤其欣赏作者在每一个章节末尾设置的“工程案例解析”部分。这些案例选取得非常贴合实际工业场景，比如模拟一个简易的**《机器人关节的PID控制》**，书里不仅给出了控制器参数整定的步骤，还深入探讨了实际电机饱和和传感器噪声对控制效果的负面影响。这比我之前读过的很多教材只停留在“设计一个PI控制器”的层面要高明得多。更绝的是，它还巧妙地穿插了一些**《模糊逻辑控制》**的初步概念，虽然没有深入展开复杂的算法，但足以激发读者去探索更先进的控制策略。阅读过程中，我感觉自己不是在被动接受知识，而是在参与一个实际项目的仿真与调试过程。那些附带的算例和图表，无一不透露着作者在工程界摸爬滚打多年的经验，每一个参数的选择似乎都有其背后的“潜规则”在支撑。读完这部分内容，我立刻信心大增，感觉自己手中的万用表和示波器，不再是冰冷的工具，而是可以用来验证这些理论的利器了。

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这本书最让我感到惊喜的是它在介绍**《现代控制理论》**分支时的那种平衡感。很多教材要么偏向于传统（如经典控制），要么一头扎进现代控制的矩阵运算里，让人望而却步。然而，这本书成功地搭起了两者之间的桥梁。它在讲解了经典控制的局限性之后，非常自然地引出了**《可控性和可观测性》**这些现代控制理论的基石概念。讲解线性系统的能控矩阵和能观矩阵时，作者没有直接抛出复杂的矩阵求逆或行列式计算，而是先从概念上解释了“系统是否能被驱动到任意状态”的物理意义，这让抽象的矩阵代数拥有了可触摸的物理内涵。虽然它对**《李雅普诺夫稳定性理论》**的介绍相对精炼，但它提供的那些经典案例，足以让读者理解“能量函数”在判断系统稳定性上的强大威力。这种循序渐进、层层递进的结构安排，使得读者在不感到压力的情况下，顺利地从时域分析迈入了相空间分析的殿堂。

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这本书的附录部分简直是宝藏，我强烈建议所有读者不要跳过它们。附录不仅仅是提供一些冗余的公式或者参考资料，它更像是作者为读者准备的一份“快速入门工具包”。我特别提一下其中关于**《MATLAB/Simulink在控制系统仿真中的应用指南》**的章节。这部分内容并非简单的软件操作手册，而是结合了书中核心概念，手把手教你如何搭建一个**《系统辨识与参数估计》**的仿真模型。作者详细列出了构建仿真模型的每一个模块连接顺序，并解释了为何在特定场景下需要使用Tustin变换而不是前向欧拉积分法。此外，附录还包含了对一些经典控制器（如Smith预估补偿器）的仿真代码片段，这些代码可以直接复制粘贴运行，即时反馈效果。这种“理论+工具+实践”的闭环设计，极大地提升了全书的实用价值，让我感觉这本书不仅是一本学习资料，更是一套可以反复使用的工程参考手册。

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从排版和可读性来看，这本书简直是教科书设计界的清流。很多技术书籍要么是密密麻麻的文字，要么是糊弄人的插图，但《控制工程基础》在这方面做得非常到位。它的字体选择和行间距拿捏得恰到好处，即便是长时间阅读，眼睛也不会感到特别疲劳。最让我称赞的是那些**《系统框图的绘制与简化》**的插图，用的是高分辨率的矢量图，线条干净利落，标签清晰易懂，特别是对反馈回路和前馈补偿结构的分解图，简直是艺术品。另外，书中所用的数学符号规范统一，没有出现那种不同章节符号混乱、需要反复查阅的尴尬情况。这体现了编者在出版环节上的高度专业性，也侧面反映了作者对“清晰表达”这一核心诉求的重视。我甚至发现，书里对一些容易混淆的概念，比如“开环”和“闭环”的判断标准，都用特别加粗的边框和不同的背景色块进行了突出显示，这种细节上的打磨，极大地降低了阅读的认知负荷。

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