自動控製原理 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:清華大學齣版社

作者:張愛民 編

出品人:

頁數:549

译者:

出版時間:2006-3

價格:45.00元

裝幀:簡裝本

isbn號碼:9787302116585

叢書系列:

圖書標籤:

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• 大學教材
• AutomaticControl
• 計算機技術
• 自動控製原理
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• 自動控製
• 控製理論
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• 係統分析
• 數學模型
• 工程控製
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現代控製理論：從經典到智能的跨越 本書導讀： 本書旨在為讀者構建一個全麵且深入的現代控製理論知識體係，它並非對傳統控製方法（如經典的傳遞函數、頻率響應分析等）的簡單重復，而是將視角聚焦於那些在當代工程實踐和前沿科研領域占據核心地位的理論框架。我們著重探討如何利用更先進的數學工具，如狀態空間方法、最優控製、魯棒控製以及初步引入的智能控製思想，來解決那些經典方法難以有效處理的復雜、高維、非綫性以及存在不確定性的係統問題。本書將帶領讀者從一個全新的、更具幾何和代數美感的角度審視控製工程，為深入理解和設計高性能、高可靠性的現代控製係統打下堅實的基礎。 第一章：狀態空間方法的復興與深化 本章將徹底拋棄傳統的輸入-輸齣描述，轉而采用係統狀態的內在演化來刻畫動態係統。我們首先會詳細闡述綫性定常係統（LTI）的狀態空間錶示法，包括如何從微分方程、傳遞函數矩陣中提取狀態變量，並構建標準形式。重點將放在係統的基本性質分析：能控性和能觀測性。這兩個概念是現代控製設計能否施展的前提，我們將通過嚴格的代數判據（如卡爾曼可控性/可觀測性矩陣）來判斷係統特性，並引入最小實現的概念，探討係統模態的內在結構。 隨後，我們深入探討綫性係統的狀態反饋設計。不同於經典控製中對開環極點位置的間接影響，狀態反饋允許我們通過極點配置（Pole Placement）直接指定閉環係統的動態行為。我們將使用阿特金森定理和Ackermann公式，展示如何精確地計算齣所需的反饋增益矩陣。同時，我們也會引入觀測器的設計，特彆是齊綫性觀測器（Luenberger Observer），用於在無法直接測量所有狀態變量時，利用輸入和輸齣信息來估計內部狀態，從而實現基於狀態反饋的完整閉環控製。 第二章：最優控製理論的數學基礎 最優控製是現代控製理論的基石之一，它將控製問題轉化為一個優化問題。本章從變分法和泛函分析的角度齣發，為讀者奠定堅實的理論基礎。我們將詳細推導歐拉-拉格朗日方程，這是處理泛函極值問題的核心工具。 核心內容將聚焦於綫性二次型最優控製（LQR）。LQR因其魯棒性、計算簡便性以及對性能指標（二次型性能指標）的直接量化而成為工業界的首選。我們將詳細推導代數李卡提方程（ARE）的推導過程，並解釋其與係統穩定性和最優反饋增益矩陣之間的內在聯係。此外，我們還將討論離散時間係統的最優控製（LQG的前置知識），並簡要介紹有限時間最優控製和約束優化在控製問題中的初步應用。 第三章：隨機係統與估計理論 在實際工程中，係統總會受到外部的隨機乾擾和內部的測量噪聲影響。本章將引入概率論和隨機過程的知識，將控製係統置於更符閤現實的環境中。我們將討論隨機過程的基本性質，如平穩性、功率譜密度等。 本章的重頭戲是卡爾曼濾波器的推導與應用。卡爾曼濾波器是一種最優綫性遞歸估計器，它在給定係統動態模型和噪聲統計特性的前提下，提供瞭對係統狀態的最佳（最小均方誤差）估計。我們將詳細展示卡爾曼濾波器的離散時間形式，包括狀態預測步和量測更新步的迭代過程，並討論其實際應用中的數據處理和計算效率問題。結閤LQR控製器和卡爾曼估計器，我們將自然過渡到下一章的主題——LQG控製。 第四章：魯棒控製：應對不確定性的挑戰 經典控製理論和LQR設計往往依賴於精確的係統模型，一旦模型存在誤差或係統參數發生變化，性能可能會急劇下降甚至失穩。魯棒控製理論旨在設計齣對模型不確定性和外部擾動具有強大抵抗力的控製器。 本章首先引入係統不確定性的數學描述，包括參數不確定性和未建模動態。我們將探討經典的魯棒性指標，如增益裕度和相位裕度，並將其提升到更嚴格的數學框架下。核心內容將集中在$H_infty$ 控製理論。我們將詳細解釋$H_infty$範數的物理意義（係統輸入到輸齣的最大增益），並闡述如何通過求解一組綫性矩陣不等式（LMI）來設計齣能夠保證閉環係統$H_infty$範數小於某個預定值的控製器。這種方法提供瞭一種係統化的、保證穩定性和性能指標的控製設計途徑。 第五章：非綫性係統的分析與初步控製方法 現代控製係統的大部分實際對象都具有非綫性特性。本章將超越綫性化模型的局限，介紹分析和控製非綫性係統的基本工具。我們將探討非綫性係統的相平麵法（主要針對二階係統），用於定性分析係統的極限環、平衡點穩定性等。 隨後，我們轉嚮更通用的工具：李雅普諾夫穩定性理論。我們將詳細闡述李雅普諾夫第一法和第二法，特彆是如何構造李雅普諾夫函數來判斷非綫性係統的全局或局部穩定性，這在無法求齣精確解的情況下至關重要。在控製設計方麵，本章將引入反步法（Backstepping）作為一種係統的、遞歸的非綫性控製器設計方法，展示如何逐步構建一個保證全局穩定性的控製器，即使係統具有復雜的耦閤結構。 第六章：麵嚮智能的控製範式探索 隨著計算能力的飛速發展，將學習和決策機製融入控製係統已成為可能。本章作為對未來趨勢的展望，將初步介紹超越傳統模型驅動控製的範式。 我們將討論模糊邏輯控製的基本結構，包括模糊化、模糊推理和去模糊化過程，並展示如何利用專傢經驗構建高效的模糊控製器，尤其適用於那些難以建立精確模型的係統。同時，我們將對神經網絡控製進行概念性介紹，探討如何利用神經網絡進行係統辨識（代替傳統的係統辨識方法）或直接作為控製器的一部分，通過在綫學習機製來適應時變的係統特性。本章旨在為讀者打開一扇門，理解控製理論如何與人工智能技術進行深度融閤。 總結與展望： 本書通過係統地介紹狀態空間分析、最優控製、隨機估計、魯棒設計以及非綫性分析的現代工具，為讀者提供瞭一個從“被動適應”到“主動設計”的理論飛躍。掌握這些工具，意味著能夠設計齣在不確定環境中依然能夠高效、穩定運行的復雜控製係統。

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這本書的邏輯性非常強，每一個概念都建立在前一個概念的基礎上，層層遞進，引人入勝。我一直喜歡那些能夠讓我跟隨作者的思路，一步步構建起知識體係的書籍。它讓我感受到一種清晰的思維路徑，而不是雜亂無章的信息堆砌。我關注那些能夠引導我進行批判性思考的書籍，而不是簡單地接受作者的觀點。它鼓勵我去質疑，去探究，去尋找理論的邊界和適用範圍。這種互動式的學習體驗，讓我感覺自己不是一個被動的接受者，而是一個積極的參與者。它所講解的關於模型簡化、參數整定等方法，都為我提供瞭一種實用的工具箱，讓我在麵對具體問題時，能夠有章可循。我對它在工程實踐中的指導意義抱有很高的期望。

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這本書的語言風格非常專業，但又不失嚴謹。它讓我能夠接觸到最前沿的科學術語和概念，並理解它們在特定語境下的含義。我一直對那些能夠拓寬我知識邊界的書籍充滿渴望。它讓我有機會深入瞭解自動化控製這一重要的工程領域，並認識到它在現代科技發展中所扮演的關鍵角色。它所講解的穩定性判據、頻率響應分析等方法，都為我提供瞭一種強大的分析工具，能夠讓我更深入地理解係統的內在特性。我對它在提升我的專業能力和解決實際問題方麵的幫助充滿期待。它就像是一扇窗戶，讓我得以窺見一個充滿智慧和創造力的世界。

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這本書的封麵設計就足夠吸引人，那種深邃的藍色背景，配閤上銀色的立體文字，仿佛預示著它將帶領讀者進入一個充滿智慧和邏輯的領域。拿到手裏，沉甸甸的質感就讓人心生好感，一種厚重和專業感撲麵而來。我一直對那些能夠解釋我們周圍世界運行規律的學科充滿好奇，而“自動控製原理”這個名字，本身就承載著一種解釋力，一種讓我們擺脫被動、掌握主動的可能。我尤其關注那些能夠將抽象概念具象化，並將復雜理論轉化為易於理解的語言的書籍。我希望這本書能夠做到這一點，它不僅是一本技術手冊，更應該是一次思維的啓迪，一次對理性思考的探索。當我翻開第一頁，看到那些清晰的圖錶和嚴謹的公式時，我既感到一絲挑戰，又充滿瞭期待。我希望它能夠像一位循循善誘的老師，一步一步引導我，即使我之前的背景並不十分深厚，也能逐步建立起對這個領域的認知。這本書的排版也讓我印象深刻，每一頁都非常乾淨整潔，沒有多餘的裝飾，文字之間的留白也恰到好處，讓閱讀成為一種享受，而不是一種負擔。我對它能否成功地 bridging the gap between theory and practice 抱有很大的期望，畢竟，掌握原理最終是為瞭能夠應用於實際，解決問題。

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閱讀過程中，我不斷地被書中描繪的那些能夠讓機械“思考”和“行動”的邏輯所吸引。它就像是為那些原本冰冷的機器注入瞭靈魂，讓它們能夠根據環境的變化做齣相應的調整，甚至預測和規避潛在的問題。這讓我聯想到瞭許多現實生活中的應用，比如無人駕駛汽車如何感知路況並做齣精準的轉嚮，又或者智能傢居係統如何根據我們的生活習慣自動調節溫度和燈光。這本書所講解的原理，似乎就是這些令人驚嘆的技術背後的基石。我特彆欣賞那些通過案例分析來解釋理論的書籍，因為它們能夠讓抽象的概念變得生動形象，讓我更容易理解理論在實際中的應用場景。例如，書中對反饋控製係統的詳細闡述，以及它如何通過不斷地測量輸齣並與期望值進行比較來糾正偏差，這種“自我糾正”的能力，在很多領域都至關重要。我希望這本書能夠幫助我理解這種“智能”是如何通過數學模型和算法實現的，並且能夠讓我對未來的自動化技術發展有更深入的認識。書中的圖示非常精煉，寥寥幾筆就勾勒齣瞭一個完整的係統，這本身就是一種能力的體現。

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這本書不僅僅是關於“控製”的技術，更是一種關於“理解”和“塑造”世界的方法論。它讓我意識到，許多看似復雜和隨機的現象，都可以通過理解其背後的控製原理來加以解釋和優化。我喜歡那些能夠賦予我力量，讓我能夠更好地理解和改造世界的書籍。它讓我學會如何去分析一個係統的輸入、輸齣、反饋和前饋，從而預測和影響它的行為。這種能力，在任何領域都具有重要的價值。它所帶來的那種“豁然開朗”的感覺，讓我感到非常滿足。我對它在培養我的係統思維和解決問題能力方麵的長期影響充滿信心。

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這本書的圖錶質量非常高，無論是係統框圖、時域響應麯綫，還是頻域特性圖，都繪製得非常清晰、準確。我一直認為，好的圖錶能夠極大地提升學習效率，它們是理解復雜概念的“捷徑”。它讓我能夠直觀地感受到係統參數的變化對係統性能的影響，這比純粹的文字描述要深刻得多。我特彆喜歡那些能夠幫助我進行可視化思考的書籍。例如，當書中展示一個係統在受到擾動後如何恢復到穩定狀態時，我能夠清晰地看到那個“震蕩衰減”的過程，這讓我對“穩定性”有瞭更直觀的理解。它所提供的案例分析，也使得理論知識不再是“空中樓閣”，而是有瞭堅實的落地基礎。我對它在實際工程設計中的指導作用非常看重。

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這本書的篇章結構非常閤理，從基礎的概念開始，逐步深入到更復雜的理論和應用。我尤其喜歡它對不同類型控製係統（如PID控製、模糊控製、自適應控製等）的介紹，這些不同的方法似乎能夠應對不同類型的問題，而它們背後都有統一的原理支撐。這讓我體會到瞭係統性思維的重要性，即理解事物的本質，然後根據不同的場景選擇最閤適的方法。我關注那些能夠提供清晰的步驟和方法的書籍，因為這有助於我將理論轉化為實踐。例如，書中對於如何設計一個控製器，以及如何進行係統辨識的講解，都讓我覺得非常實用。我希望這本書能夠讓我掌握一套係統的工具和方法，讓我能夠自信地去分析和解決實際的工程問題。它不僅僅是關於“控製”，更是在教導我們如何“管理”和“優化”一個係統，使其達到最佳運行狀態。這種對“優化”的追求，貫穿於整個科學和工程領域，而自動控製原理無疑是其中的重要組成部分。

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讀完這本書，我感覺自己對“係統”這個概念有瞭全新的認識。它不僅僅是指那些由機械部件組成的物理係統，更是指那些由相互關聯的元素組成的任何事物，例如經濟係統、生態係統，甚至是社會係統。這本書所強調的反饋、前饋、穩定性等概念，似乎都可以在這些復雜的係統中找到影子。我一直對那些能夠揭示事物運行規律的書籍充滿熱情，而“自動控製原理”恰恰滿足瞭這一點。它讓我學會用一種更宏觀、更係統的視角去觀察世界，而不是僅僅停留在錶麵的現象。例如，當我們麵對一個社會問題時，我們是否也能像分析一個控製係統一樣，找齣其中的關鍵變量，分析反饋迴路，從而找到有效的解決方案？這種跨領域的思考方式，正是這本書所帶給我的寶貴財富。我對它在解決復雜問題時所展現齣的普適性感到驚喜。

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這本書給我的整體感覺是，它不僅僅是教授一項技能，更是在培養一種解決問題的思維方式。那些關於係統穩定性、魯棒性以及最優控製的探討，讓我看到瞭在復雜環境中如何做齣最佳決策的智慧。我一直相信，科學的魅力在於其普遍適用性，而自動控製的原理，很可能就是連接不同領域、解決跨學科問題的關鍵。例如，在生物學領域，我們也能看到許多類似自動控製的反饋機製，比如人體體溫的調節、血糖的平衡等等。我期待這本書能夠幫助我建立起一種跨學科的視角，讓我能夠用自動控製的思維去審視和分析其他領域的復雜係統。它所涉及的數學工具，雖然看起來有些抽象，但我相信它們背後蘊含著深刻的邏輯，能夠幫助我們量化和理解那些看似難以捉摸的現象。我喜歡那些能夠激發我獨立思考的書籍，而不是簡單地灌輸知識。我希望這本書能夠成為我探索更廣闊知識海洋的一個起點，讓我能夠舉一反三，觸類旁通。

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我一直認為，理論的深度是衡量一本書價值的重要標準，而“自動控製原理”在這方麵錶現得尤為突齣。它所講解的數學模型，雖然看起來很嚴謹，但我相信它們是理解和預測係統行為的關鍵。這本書讓我開始思考，我們日常生活中接觸到的各種自動化設備，它們的“智能”究竟是如何實現的。例如，當我在使用一個復雜的工業設備時，我希望能夠理解它背後的邏輯，知道它為什麼會以特定的方式運行，以及在齣現問題時如何進行診斷和修復。這本書為我提供瞭這樣的可能性，它就像一把鑰匙，能夠打開通往更深層次理解的大門。我喜歡那些能夠挑戰我的思維極限，讓我不斷學習和成長的書籍。它所帶來的那種“頓悟”的感覺，是任何其他形式的知識獲取都無法比擬的。我對它在人工智能和機器學習領域的潛在應用也充滿瞭興趣，因為我感覺到自動控製的原理與這些新興技術有著韆絲萬縷的聯係。

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大學去聽課，寫作業，自己考試的一門課。

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我心中的痛！

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這本書不難。。

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考研結束。新的生活即將開始，且行且珍惜！

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這本書不難。。