Feedback Control of Dynamic Systems pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:不明供貨商

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頁數:910

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出版時間:2002-1

價格:$ 123.00

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isbn號碼:9780130323934

叢書系列:

圖書標籤:

• 控製係統
• 反饋控製
• 動態係統
• 自動控製
• 係統工程
• 控製理論
• 數學建模
• 信號處理
• 工程數學
• 現代控製

《動態係統反饋控製》—— 深入解析與實踐 《動態係統反饋控製》是一部係統闡述現代控製理論核心概念、分析方法及工程應用的權威著作。本書旨在為讀者構建一個堅實的理論基礎，同時提供豐富的案例研究和實際操作指導，使其能夠熟練掌握設計、分析和實現高性能動態係統反饋控製器。 核心理念與方法論 本書的基石在於深入理解“動態係統”的本質。它並非簡單地將係統視為一個靜態的輸入-輸齣關係，而是著重分析係統隨時間變化的內在特性。從物理係統的建模（如機械、電子、熱力學係統）到抽象的數學模型（如微分方程、傳遞函數、狀態空間方程），本書提供瞭一套完整的工具箱，幫助讀者精確描述和量化動態係統的行為。 “反饋控製”是本書的核心，它強調通過測量係統的輸齣，並將其與期望的參考信號進行比較，然後利用誤差信號來調整係統的輸入，從而實現對係統行為的精確控製。這種閉環的思想是現代控製工程的精髓，也是本書著重講解的內容。本書係統地介紹瞭多種經典的反饋控製策略，並深入剖析瞭它們背後的數學原理和工程考量。 內容精要與結構安排 第一部分：基礎理論與數學工具 動態係統的建模： 這一部分為後續的控製設計奠定瞭基礎。讀者將學習如何從物理原理齣發，建立描述係統動態行為的數學模型。這包括拉普拉斯變換在係統分析中的應用，以及如何將復雜的物理係統轉化為易於處理的傳遞函數或狀態空間方程。本書強調模型精度的重要性，並會討論不同建模方法的優劣。 時域分析： 深入理解係統在不同輸入下的瞬態響應和穩態響應至關重要。本書將詳細介紹如何通過分析係統的極點和零點來預測其穩定性、響應速度和振蕩特性。讀者將學習根軌跡法的應用，它能夠直觀地展示控製器參數變化對係統動態性能的影響。 頻域分析： 頻域分析提供瞭另一種觀察係統動態行為的視角，特彆是在分析係統對不同頻率擾動的響應時。本書將詳細介紹頻率響應的概念，包括伯德圖、奈奎斯特圖和尼科爾斯圖等工具，它們對於理解係統的帶寬、穩定裕度和相位裕度至關重要。 第二部分：經典控製理論 PID 控製器設計： PID（比例-積分-微分）控製器是工程中最廣泛應用的控製器類型。本書將深入剖析P、I、D三個分量的作用機理，以及如何根據係統的具體需求調整這三個參數以獲得最優的控製效果。本書會提供多種PID整定方法，包括經驗方法和基於模型的方法，並輔以豐富的工程實例。 超前/滯後補償器： 針對係統存在的特定動態特性，如響應緩慢或相位滯後，本書將介紹超前和滯後補償器的設計原理和方法。這些補償器能夠有效地改善係統的動態性能，如提高速度、減小穩態誤差或增強穩定性。 PID 控製器的進階應用： 除瞭基礎的整定，本書還會探討PID控製器在復雜係統中的應用，例如串級控製、前饋控製以及抗積分飽和等問題，這些都是在實際工程中經常遇到的挑戰。 第三部分：現代控製理論 狀態空間方法： 狀態空間方法是現代控製理論的核心。本書將引導讀者從傳統的輸入-輸齣模型轉嚮更具普適性的狀態變量描述。讀者將學習如何將傳遞函數模型轉換為狀態空間模型，以及如何利用狀態嚮量來全麵描述係統的內部動態。 狀態反饋控製： 基於狀態空間模型，本書將詳細介紹狀態反饋控製器的設計。這包括如何通過極點配置（Pole Placement）來精確地設置閉環係統的極點位置，從而達到期望的動態性能。本書還會討論可控性與可觀性這兩個關鍵概念，它們直接影響到狀態反饋控製的可行性。 狀態觀測器設計： 在許多實際應用中，係統的所有狀態變量可能無法直接測量。本書將深入講解狀態觀測器的設計，它能夠基於係統的輸入和輸齣信息來估計係統的內部狀態。讀者將學習齊格勒-尼科爾斯方法和基於極點配置的觀測器設計，並瞭解它們在提高係統魯棒性方麵的作用。 綫性二次型調節器（LQR）： LQR是一種最優控製方法，它通過最小化一個二次型性能指標來設計控製器。本書將詳細介紹LQR的設計過程，以及如何選擇閤適的性能指標以實現最佳的控製性能。 模型預測控製（MPC）入門： 作為一種先進的控製策略，MPC在處理約束和預測係統未來行為方麵具有顯著優勢。本書將為讀者介紹MPC的基本思想和工作原理，為深入研究更復雜的模型預測控製算法打下基礎。 第四部分：魯棒性與穩定性分析 穩定性理論： 穩定性是控製係統設計中最基本的要求。本書將係統地介紹李雅普諾夫穩定性理論，包括直接法和間接法，以及它們在分析非綫性係統穩定性方麵的應用。 魯棒控製： 現實世界中的係統模型往往存在不確定性。本書將深入探討魯棒控製的概念，即設計能夠在模型不確定性存在的情況下仍能保持良好性能的控製器。讀者將學習如何分析係統的魯棒性，並瞭解一些基本的魯棒控製設計技術。 第五部分：工程實踐與案例研究 實際係統中的應用： 本書的價值不僅在於理論的深度，更在於其對實際工程應用的關注。通過一係列精心挑選的案例研究，讀者將看到如何將書中所學的控製理論應用於各種現實世界的動態係統，例如機器人控製、航空航天係統、過程控製、自動駕駛等。 仿真與實驗： 為瞭鞏固理論知識並培養實踐能力，本書會強調仿真和實驗的重要性。讀者將學習如何利用MATLAB/Simulink等仿真工具來驗證控製器設計，並理解如何將理論設計轉化為實際的硬件實現。 目標讀者與學習價值 《動態係統反饋控製》適用於以下人群： 工程專業的學生： 為其提供紮實的控製理論基礎，幫助他們理解和設計各種工程係統的控製器。 控製工程師： 幫助他們復習和深化控製理論知識，學習最新的控製技術，並將其應用於實際工程問題。 研究生和研究人員： 為其在控製理論及相關領域的研究提供堅實的理論支撐和方法論指導。 對動態係統與自動化感興趣的讀者： 即使沒有深厚的工程背景，通過閱讀本書，也能深刻理解自動化係統的原理和設計方法。 本書的閱讀價值在於，它不僅僅是一本理論教材，更是一本實踐指南。它鼓勵讀者在理解理論的同時，積極動手實踐，通過仿真和實驗來驗證和優化設計。通過本書的學習，讀者將能夠： 建立對動態係統及其控製的深刻理解： 從本質上把握係統行為的動態特性，以及如何通過反饋實現精確控製。 掌握一套完整的控製係統設計流程： 從係統建模、分析到控製器設計、驗證，形成係統化的工程思維。 提升解決復雜工程問題的能力： 能夠識彆係統中的控製挑戰，並設計齣有效的解決方案。 培養獨立思考和創新的能力： 在掌握經典理論的基礎上，能夠根據實際需求進行創新性的控製設計。 總之，《動態係統反饋控製》是一部集理論深度、方法廣度和工程實踐於一體的傑齣著作，是任何希望深入掌握動態係統反饋控製技術的讀者不可或缺的參考。

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评分☆☆☆☆☆

深入到係統建模和分析的部分，這本書展現瞭其深厚的學術功底，但又巧妙地保持瞭其一貫的實用導嚮。它沒有滿足於展示理論的完備性，而是著重講解瞭如何將復雜的物理係統轉化為數學模型，特彆是對於非綫性係統的處理，提供瞭多種近似和綫性化的實用工具。對於頻域分析，作者的講解層次感極強，波特圖和根軌跡的繪製與解釋，結閤瞭大量的工程實例，讓人能夠真正理解這些工具在實際工程設計中的決策意義，而不僅僅是停留在計算層麵。我特彆欣賞它在處理不確定性時的態度，它沒有把現實中的誤差和延遲簡單化，而是明確地指齣瞭模型與實際之間的差距，並提供瞭應對這些差距的魯棒性設計思路，這在很多理論書籍中是很難找到的深度。

评分☆☆☆☆☆

這本書的引入部分簡直是為初學者量身定製的，它沒有直接跳入那些令人望而生畏的數學公式，而是花瞭大量篇幅來闡述反饋控製的基本思想。作者的敘述方式非常平易近人，就像是請瞭一位經驗豐富的工程師在旁邊手把手地教你。他們用日常生活中的例子，比如恒溫器或者汽車的巡航控製係統，來生動地解釋瞭“閉環”和“開環”的區彆。我記得其中一個章節，專門對比瞭不同控製策略的直觀感受，那種“感覺”上的差異，比單純看定義要深刻得多。這種注重直覺培養的寫法，極大地降低瞭早期學習的門檻，使得那些對控製工程不太熟悉的讀者也能很快抓住核心概念，建立起對這個領域的初步認知框架。清晰的結構和循序漸進的難度提升，讓閱讀過程非常流暢，幾乎沒有感到在哪裏卡殼。

评分☆☆☆☆☆

最後，這本書的排版和配套資源使用體驗非常齣色，這對於一本技術書籍來說至關重要。圖錶的質量非常高，專業術語的定義精準，幾乎沒有齣現歧義。更值得稱贊的是，書中穿插的那些“工程師筆記”或“曆史迴顧”的小插麯，讓整個學習過程不再枯燥，增添瞭人文色彩。它讓人感覺到，這不是冷冰冰的數學堆砌，而是人類智慧不斷探索和完善的過程。總而言之，這本書是一部將理論深度與工程實踐完美結閤的典範之作，它不僅教會瞭讀者“如何做”，更重要的是啓發瞭讀者“為什麼這樣做”，是控製工程領域中不可多得的寶貴財富。

评分☆☆☆☆☆

這本書在應對高級挑戰時的處理方式，可以說是其價值的又一次飛躍。特彆是關於魯棒性和最優控製的章節，處理得既嚴謹又不失趣味性。作者並沒有將魯棒控製僅僅視為一個額外的安全層，而是將其視為現代控製設計不可或缺的一部分，並清晰地區分瞭不同類型的魯棒性指標。對於最優控製，它沒有過度沉溺於復雜的泛函微積分，而是聚焦於LQR（綫性二次調節器）的設計和實際應用，強調瞭權重矩陣的選擇對控製性能的決定性影響。這種對高級理論的“實用化包裝”，使得讀者在掌握瞭基礎工具後，能夠有目的地去探索更前沿、更能應對復雜環境的控製策略，為後續的深入研究打下瞭堅實的基礎。

评分☆☆☆☆☆

關於控製器的設計，這本書簡直是一本實戰手冊。它沒有局限於傳統的PID控製，而是將現代控製理論的精髓融入瞭設計流程中。從經典的狀態反饋到更復雜的觀測器設計，每一步的推導都力求清晰，但更重要的是，它提供瞭大量的“為什麼”的解釋。例如，它會詳細分析當控製器參數變化時，係統的性能指標（如超調量、上升時間、穩態誤差）是如何相互製約的，這是一種非常寶貴的工程洞察力。書中附帶的案例研究，涵蓋瞭機械臂、航空航天等多個領域，展示瞭如何根據具體約束條件來選擇和調優最閤適的控製器結構。這種“設計-分析-再設計”的循環思維，是這本書在實踐應用層麵上最成功的地方，讀完後感覺自己真正掌握瞭一套解決實際問題的流程。

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