现代运动控制系统工程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:机械工业出版社

作者:曾毅

出品人:

页数:329

译者:

出版时间:2006-8

价格:30.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787111195474

丛书系列:

图书标签:

• 运动控制
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• 系统工程
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• 控制系统
• 机器人
• 嵌入式系统
• 控制理论
• 工业控制

好的，这是一本关于《嵌入式系统设计与实践》的图书简介。 嵌入式系统设计与实践 内容概要 本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，涵盖现代嵌入式系统的设计、开发、调试与优化等关键环节。内容紧密围绕当前工业界和学术界的热点技术，从底层硬件接口到上层软件架构，系统地阐述了构建高性能、高可靠性嵌入式解决方案所需的理论基础与工程技能。全书结构清晰，理论与实践相结合，特别强调了实时性、功耗管理和系统安全性的工程实现方法。 第一部分：嵌入式系统基础与硬件架构 第一章：嵌入式系统概述与发展趋势 本章首先界定了嵌入式系统的核心概念、特点及其在现代工业、消费电子、物联网（IoT）中的广泛应用。深入分析了嵌入式系统与通用计算机系统的本质区别，探讨了从传统微控制器（MCU）到现代异构多核SoC（System-on-Chip）的演进路径。重点讨论了面向边缘计算和低功耗广域网络（LPWAN）的新兴架构需求。 第二章：微控制器与微处理器选型及接口技术 详细介绍了主流的嵌入式处理器架构，如ARM Cortex-M系列、Cortex-A系列以及RISC-V架构的特点与适用场景。内容涵盖了处理器核心的工作原理、流水线设计、存储器管理单元（MMU/MPU）的配置与使用。 第三章：存储器系统与总线结构 深入剖析了嵌入式系统中常用的存储器类型，包括SRAM、DRAM（SDRAM/LPDDR）、Flash（NOR/NAND）的读写特性、寿命限制与刷新机制。重点讲解了系统总线结构，如AHB、APB以及片上网络（NoC）的基本概念，以及如何通过总线仲裁和缓存一致性协议优化数据传输效率。 第四章：片上外设与底层驱动开发 本章是实践的基础。详细阐述了关键片上外设的原理和编程方法，包括： 定时器/计数器： 脉冲宽度调制（PWM）生成、输入捕获与精确时间测量。 中断控制器（NVIC/GIC）： 中断向量表、优先级配置、中断服务程序（ISR）的编写规范与嵌套管理。 通信接口： 深入解析UART、SPI、I2C、CAN的总线时序和控制寄存器编程，并引入高速接口如USB OTG和以太网MAC层的基本框架。 模数/数模转换器（ADC/DAC）： 采样定理、量化误差、多通道扫描与DMA协同工作。 第二部分：嵌入式软件开发与实时操作系统（RTOS） 第五章：嵌入式C/C++编程规范与编译链接 强调嵌入式软件的严谨性要求。介绍了嵌入式C语言的特性（如`volatile`、位域操作、内存映射访问），以及C++在嵌入式高级应用中的优势。重点讲解了交叉编译工具链（Toolchain）的配置，以及链接脚本（Linker Script）在定义代码段、数据段和堆栈布局中的核心作用。 第六章：嵌入式实时操作系统（RTOS）原理 系统阐述了RTOS的设计哲学，包括任务调度算法（固定优先级、轮转、优先级继承/天花板协议）、上下文切换机制、内核对象（信号量、互斥锁、消息队列、事件组）的实现原理。 第七章：RTOS应用开发与资源管理 教授如何使用主流RTOS（如FreeRTOS/Zephyr）进行多任务应用开发。详细讨论了同步与互斥的最佳实践，避免死锁和竞态条件。特别关注栈溢出检测、堆内存碎片化管理和实时性保障的工程技巧。 第八章：中断驱动与并发编程 探讨如何在RTOS环境下高效地处理中断。讲解了中断服务程序（ISR）与任务之间的安全数据交互模式（如使用消息队列或Port层API）。引入了原子操作和内存屏障的概念，确保多核或中断环境下的数据一致性。 第三部分：系统集成、调试与验证 第九章：直接内存访问（DMA）与数据传输优化 DMA是高性能嵌入式系统的基石。本章详细讲解了DMA控制器的寻址模式、传输流程（单次、循环、半传输中断），并演示如何利用DMA将数据在外部设备（如ADC、网卡）和系统内存之间高效传输，从而释放CPU资源。 第十-一章：固件的启动流程与系统初始化 详尽剖析了嵌入式系统从“上电”到“操作系统就绪”的完整过程。内容涵盖Boot ROM、Bootloader（U-Boot或自定义）的加载机制、硬件初始化顺序（时钟树、看门狗配置）、内存映射表的建立，以及最终跳转至应用程序入口的过程。 第十二章：调试技术与故障排除 提供了实用的调试工具链应用指南。涵盖了JTAG/SWD调试接口的使用、硬件断点和观察点的设置。重点讲解了软件调试工具（如GDB）的高级用法，以及如何利用逻辑分析仪、示波器分析总线时序和信号完整性问题，对硬软件集成问题进行定位。 第十三章：电源管理与功耗优化 在移动和电池供电设备中至关重要。讲解了不同睡眠模式（Sleep, Stop, Standby）的进入与唤醒机制。阐述了动态频率调整（DVFS）的应用，以及如何通过优化外设时钟门控和任务调度策略，实现系统级别的超低功耗设计。 第四部分：高级主题与系统安全 第十四章：文件系统与数据持久化 介绍了嵌入式系统常用的文件系统（如FATFS、YAFFS、JFFS2），以及在非易失性存储器（NAND/eMMC）上实现日志和磨损均衡（Wear Leveling）的技术。探讨了OTA（Over-The-Air）固件升级的安全机制设计。 第十五章：嵌入式网络协议栈与连接 侧重于物联网边缘设备所需的通信能力。详细介绍了TCP/IP协议栈在嵌入式环境中的精简实现（如LwIP），以及无线通信协议（如Bluetooth Low Energy, Wi-Fi）的接入层驱动开发。 第十六章：嵌入式系统安全基础 从硬件信任根（Root of Trust）开始，探讨了安全启动（Secure Boot）、代码签名验证、数据加密存储（如使用硬件加密加速器）和运行时防护机制。强调了攻击面分析（Attack Surface Analysis）在嵌入式设计中的重要性。 目标读者 本书适合于计算机工程、电子工程、自动化专业的学生、嵌入式系统初级工程师、希望深化对底层机制理解的软件开发者，以及需要进行系统级设计和优化的项目负责人。 学习收获 完成本书的学习后，读者将具备独立设计、实现和调试复杂嵌入式系统的能力，能够熟练运用RTOS进行实时任务管理，并掌握诊断和优化嵌入式系统性能与功耗的关键工程技术。

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我一直认为，一个优秀的工程技术书籍，不仅要有深度，更要有广度，同时还要能激发读者的思考。《现代运动控制系统工程》这本书，在这几个方面都做得相当出色。它不仅仅是关于如何写代码或者如何连接硬件，而是更深层次地探讨了运动控制背后的科学原理和工程哲学。书中对不同控制结构（如开环、闭环、反馈、前馈）的比较分析，让我能够更清晰地认识到它们各自的优缺点以及适用场景。我还很喜欢书中关于“系统性能指标”的讨论，比如稳态误差、瞬态响应、稳定性裕度等，这些指标是衡量一个控制系统好坏的关键，书中对它们的定义和计算方法都讲解得非常到位。而且，我注意到这本书的编排逻辑非常清晰，章节之间的过渡自然流畅，使得阅读体验非常顺畅。它不仅仅是一本技术手册，更像是一位经验丰富的导师，引导我一步步地走进运动控制的精彩世界，让我对这个领域充满了探索的欲望。

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在工业自动化设备制造领域，可靠性和稳定性永远是第一位的。我们团队在过去的项目中，曾经因为对运动控制系统的理解不够深入，而遭遇过一些意想不到的难题，导致项目延期和成本增加。《现代运动控制系统工程》这本书，以其详实的内容和严谨的态度，为我们提供了一个宝贵的参考。它对于各种干扰源（如噪声、非线性、时变参数）的分析，以及如何通过先进的控制策略来抑制这些干扰，都进行了详尽的阐述。我尤其关注书中关于“鲁棒控制”和“容错控制”的内容，这些技术对于确保系统在不确定或故障条件下仍然能够安全可靠地运行至关重要。书中提供的设计思路和评估方法，帮助我们更好地理解了如何从系统整体的角度去设计和优化运动控制方案，而不是仅仅停留在对单一组件的优化上。这本书的实用性极强，让我和我的同事们在面对实际工程挑战时，能够更有底气，也更能找到有效的解决方案。

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这本《现代运动控制系统工程》简直是我近期阅读体验中最令人惊喜的一本！我一直对工业自动化和机器人领域抱有浓厚兴趣，尤其是在实际应用层面。之前也零散地看过一些相关的技术文章和教程，但总感觉缺乏一个系统性的框架，很多概念都停留在理论层面，难以转化为实际操作。这本书的出现，恰好填补了我的知识空白。它从最基础的运动控制原理讲起，循序渐进地深入到各种先进的控制算法和硬件集成。我特别喜欢它对PID控制器、模糊控制、神经网络控制等不同控制策略的详细阐述，不仅解释了它们的工作原理，还给出了具体的工程实现案例，甚至连调试过程中的常见问题和解决方法都考虑到了。书中大量的图表和公式，虽然初看有些挑战，但经过反复琢磨，都能体会到作者的匠心独运，让复杂的概念变得直观易懂。而且，它还涉及了传感器、执行器、PLC、伺服驱动器等关键组件的选择与匹配，这对于一个想深入了解整个系统架构的读者来说，实在是太宝贵了。我迫不及待地想将书中的知识应用到我的个人项目中了！

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作为一名在机械设计领域摸爬滚打了十多年的工程师，我深知机械结构与电子控制之间密不可分的联系。虽然我并非主攻自动控制专业，但随着行业的发展，对运动控制的理解和掌握程度越来越成为衡量一个工程师综合能力的重要标准。《现代运动控制系统工程》这本书，以一种非常“工程化”的视角，将复杂的理论知识落地，让我受益匪浅。它没有过多地纠缠于抽象的数学推导，而是着重于如何将这些数学模型转化为实际可行的控制策略。书中对各种伺服系统、步进电机系统的特性分析，以及它们在不同应用场景下的选型考量，都给我提供了极大的启发。我尤其欣赏它在讲解过程中，不时穿插一些“经验之谈”，比如如何避免共振、如何提高系统的响应速度和精度等，这些都是在书本上很难学到的“干货”。这本书对于我这样有一定工程基础，但需要快速提升运动控制技能的工程师来说，无疑是一剂良药，它让我能够更自信地参与到涉及运动控制的复杂项目中。

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我是一名刚踏入自动化行业的研究生，还在积极地构建我的专业知识体系。在导师的推荐下，我开始了对《现代运动控制系统工程》的学习。坦白说，一开始我对这个书名还有些畏惧，担心它过于理论化，但我很快就发现我的顾虑是多余的。这本书不仅提供了扎实的理论基础，更重要的是，它非常注重培养读者的工程思维。书中对模型构建、系统辨识、控制器设计、性能评估等各个环节的清晰梳理，让我明白了整个运动控制系统开发的全流程。我特别喜欢其中关于“模型预测控制”和“自适应控制”的章节，它们代表了当前运动控制领域的前沿技术，书中对其原理的讲解深入浅出，并且结合了一些实际的工业应用案例，让我对这些先进技术的潜力有了更直观的认识。此外，书中还强调了软件工具的应用，比如MATLAB/Simulink在仿真和代码生成方面的作用，这对于我们这些需要进行大量仿真实验的学生来说，简直是福音。这本书让我感觉自己不再是孤立地学习某个算法，而是能够将它们融入到一个完整的系统设计和优化过程中。

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一本结合了运动控制、Matlab电机仿真、电力电子、计算机控制、心理学、人机界面、现场总线技术、电气控制设计、工业产品规范的宇宙无敌百科全书……

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