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出版者:苏州大学出版社

作者:张茂青

出品人:

页数:171

译者:

出版时间:2001-4

价格:18.00 元

装帧:平装

isbn号码:9787810377812

丛书系列:

图书标签:

• 通俗易懂，真是好书。课本都能写成这样就太好了。
• 电机
• 电力拖动
• 电力系统
• 电气工程
• 电机学
• 控制工程
• 传动
• 变频器
• 电能转换
• 自动化

现代控制理论基础及其应用 本书旨在为读者提供一个全面、深入且实用的现代控制理论框架。 本书内容聚焦于经典控制理论的局限性与现代控制理论的优势，重点阐述了状态空间方法的建立、系统的时域分析、频域分析、最优控制以及先进的数字控制技术。全书结构严谨，理论阐述详尽，并配有大量工程实例，旨在帮助读者深刻理解和熟练掌握现代控制系统的设计与分析方法。 第一部分：控制系统的基础与建模 本部分首先回顾了经典的反馈控制概念，并引出了现代控制理论的核心——状态空间表示法。我们详细讨论了线性定常系统（LTI）和线性时变系统（LTV）在状态空间中的数学描述。 状态变量的选择与系统的能控性、可观性： 深入分析了状态变量的选择对系统描述的影响，并引入了能控性与可观性的严格数学判据（如卡尔曼判据）。强调了这些性质在控制器设计和状态观测器设计中的决定性作用。对于不可控或不可观测系统，本书探讨了如何对其进行分解和降阶处理。 系统的传递函数矩阵与矩阵微分方程： 阐述了如何从物理模型（如机械、电路、热力学系统）出发，推导出系统的状态空间方程 $dot{mathbf{x}} = mathbf{A}mathbf{x} + mathbf{B}mathbf{u}$ 和输出方程 $mathbf{y} = mathbf{C}mathbf{x} + mathbf{D}mathbf{u}$。同时，详细讨论了如何利用拉普拉斯变换将状态空间方程转换为矩阵形式的传递函数，从而实现经典方法与现代方法的桥接。 系统的时间响应分析： 核心内容包括状态转移矩阵 $mathbf{Phi}(t)$ 的求解方法（包括利用特征值分解、Cayley-Hamilton定理等）。通过 $mathbf{x}(t) = mathbf{Phi}(t)mathbf{x}(0) + int_{0}^{t} mathbf{Phi}(t- au)mathbf{B}mathbf{u}( au)d au$，精确分析了自由运动和受迫运动的动态特性。 第二部分：线性系统的时域分析与设计 本部分是现代控制理论的核心应用环节，重点在于利用状态反馈和状态观测来实现系统性能的提升和状态的估计。 状态反馈极点配置（Pole Placement）： 详细讲解了利用满状态反馈 $mathbf{u} = -mathbf{K}mathbf{x} + mathbf{r}$ 来任意配置闭环系统特征值（即极点）的方法，包括 Ackermann 公式和降阶配极法。讨论了如何根据所需的系统动态性能（如阻尼比、自然频率）来确定反馈矩阵 $mathbf{K}$。 观测器设计： 针对状态变量无法直接测量的工程实际，引入了 Luenberger 观测器。详细推导了观测器增益 $mathbf{L}$ 的设计方法，确保估计误差 $mathbf{e} = mathbf{x} - hat{mathbf{x}}$ 能够快速收敛到零。同时，结合极点配置理论，讨论了控制器极点与观测器极点的独立设计原则。 复合控制： 阐述了将状态反馈和输出反馈（如PID控制）相结合的策略，以及如何利用分离原理（Separation Principle）来设计基于状态观测器的全阶/约旦型观测器和反馈控制器。 第三部分：最优控制与调节理论 本部分引入了性能指标函数的概念，旨在寻找在满足系统约束条件下使性能指标达到最优的控制律。 性能指标函数（代价函数）： 主要讨论二次型性能指标（Quadratic Cost Function），即 $J = int_{0}^{infty} (mathbf{x}^T mathbf{Q}mathbf{x} + mathbf{u}^T mathbf{R}mathbf{u}) dt$ 的结构和意义，其中 $mathbf{Q}$ 和 $mathbf{R}$ 为对称正定矩阵，分别代表状态误差的惩罚和控制努力的惩罚。 线性二次型调节器（LQR）： 详细推导了 LQR 控制器的设计过程，即求解代数黎卡提方程（ARE）以获得最优反馈增益 $mathbf{K}_{ ext{LQR}}$。强调了 LQR 在平衡系统性能与控制成本方面的优势。 有限时间最优控制与极大值原理： 简要介绍庞特里亚金的极大值原理，作为求解非线性系统最优控制问题的理论基础，并与变分法进行了对比。 第四部分：系统辨识与数字控制 本部分将理论应用于实际的离散系统，并讨论了如何从实验数据中构建系统模型。 离散时间系统分析： 详细阐述了将连续时间系统通过零阶保持器（ZOH）和一阶保持器转换为等效的离散时间状态空间模型 ($mathbf{x}[k+1] = mathbf{A}_d mathbf{x}[k] + mathbf{B}_d mathbf{u}[k]$)。讨论了离散系统稳定性判据（单位圆判据）与连续系统（左半平面判据）的对应关系。 数字控制器设计： 讨论了离散状态反馈极点配置和离散状态观测器的设计，这些方法是实现实时数字控制的基础。 系统辨识基础： 介绍了如何利用输入/输出数据序列，通过最小二乘法（Least Squares Method）等方法来估计未知系统参数或直接辨识系统的离散时间模型（如 ARX 模型）。强调了数据质量和模型结构选择对辨识精度的影响。 本书的特色： 本书严格遵循工程实践的需求，理论推导清晰严密，避免了不必要的数学繁化，专注于核心思想的传达。通过对大量经典控制案例（如航天姿态控制、精密机械伺服系统）的建模与分析，读者将能够熟练运用现代控制理论工具解决复杂的工程控制问题。全书贯穿了“能控性决定可设计性，可观性决定可估计性”的核心思想，为理解和设计高性能反馈系统奠定了坚实的理论基础。

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不得不说，《电机与电力拖动原理》这本书，真的是我近年来读过最“走心”的技术类书籍之一了。它不是那种“速成”手册，而是需要静下心来，细细品味的。作者在讲解的时候，非常注重理论与实践的结合，他不会回避那些复杂的数学推导，但同时又能用通俗易懂的语言来解释其背后的物理意义，让你在理解公式的同时，也能感受到其中的“美”。我印象特别深刻的是，书中关于电机过载保护的章节，作者列举了多种保护方式，并详细分析了它们的适用范围和局限性，还提供了一些经验性的设计准则，这对于我们这些在工程现场经常会遇到类似问题的人来说，实在是太实用了！书中对于各种电气保护装置的工作原理和选型建议，也给出了非常详尽的指导。此外，书中还包含了一些关于电机设计和制造的初步介绍，虽然不是全书的重点，但对于拓宽我们的视野，了解电机从概念到成品的整个生命周期，有着重要的意义。这本书就像一位经验丰富的导师，循循善诱地引导你探索电机世界的奥秘。

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在翻阅《电机与电力拖动原理》这本书的过程中，我强烈感受到作者在内容编排上的独具匠心。他并没有遵循传统的、按部就班的章节顺序，而是巧妙地将不同主题穿插起来，形成了一种“螺旋上升”的学习路径。这种方式非常有利于我们这些初学者快速建立整体概念，然后逐步深入细节。比如，在介绍完直流电动机的基本原理后，作者立即引入了简单的调速方法，并在后续章节中再详细阐述不同调速方式的优缺点。这种“先熟悉，再精通”的模式，大大降低了学习的门槛。我特别喜欢书中在讲解同步电机同步运行原理时，运用了“弹簧连接”的比喻，将转子和旋转磁场之间的同步关系形象地描绘出来，让我瞬间理解了为何同步电机一旦失步就会发生振荡。此外，书中对于电力拖动系统中的“负载特性”分析也做得非常出色，从恒转矩负载到恒功率负载，再到各种复杂混合负载，都给出了详细的图解和计算方法，这对于实际工程设计至关重要。

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说实话，我之所以选择《电机与电力拖动原理》这本书，很大程度上是冲着它在“电力拖动系统稳定性分析”这一块的口碑去的。很多同类书籍在这一部分往往一带而过，或者只是简单地列举一些概念，但这本书却给了我截然不同的体验。作者在这一章节投入了大量的精力，用多种数学工具和仿真方法，详细地分析了不同电力拖动系统可能出现的各种不稳定性现象，例如振荡、失步等，并深入探讨了产生这些不稳定的根源。更难能可贵的是，书中不仅指出了问题，更提供了行之有效的解决策略，例如如何通过调整控制器参数、优化系统结构来提高系统的稳定性 margin。我记得书中对“阻尼绕组”在同步电机中的作用的解释，就非常有深度，不仅仅是简单说它能增加阻尼，而是详细分析了它如何抑制转子振荡，从电磁感应的原理到转矩的补偿作用，都阐释得非常透彻。这本书，绝对是想要深入理解电力拖动系统本质的读者的首选。

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这本《电机与电力拖动原理》真是让我眼前一亮！作为一名刚刚接触电机领域的学生，我一直觉得这块内容既重要又抽象，总怕自己理解得不够透彻。然而，读完这本书，我感觉之前那些模糊的概念一下子清晰了起来。作者在解释电机的基本构造和工作原理时，并没有堆砌枯燥的公式，而是用非常生动形象的比喻，就像在讲述一个精彩的故事，让我能够轻松地抓住核心要点。比如，在讲解直流电机时，他把换向器比作一个巧妙的“开关”，确保电流方向始终能产生稳定的转矩，这个类比真是太妙了！还有交流电机部分，对于旋转磁场的产生，作者花了大量的篇幅进行图示和解释，我甚至能仿佛看到那些磁力线在空气中旋转，驱动转子随之起舞。更让我惊喜的是，书中还穿插了一些实际应用场景的分析，例如不同类型的电机在不同工业设备上的应用，这让学习理论知识的过程不再是纸上谈兵，而是与现实世界紧密相连，极大地激发了我学习的兴趣和动力。这本书的逻辑结构也很清晰，从最基础的原理讲起，循序渐进地深入到复杂的控制系统，让我能够一步步建立起完整的知识体系。

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说实话，一开始拿到《电机与电力拖动原理》这本书，我并没有抱太大的期望，以为又是那种市面上泛滥的、充斥着晦涩难懂术语的教科书。然而，这本书的阅读体验简直是颠覆了我之前的认知！它最大的亮点在于其独特的视角和严谨的论证风格。作者在探讨电力拖动系统时，并非简单罗列各种控制器件的参数和性能，而是深入剖析了这些系统背后所蕴含的物理规律和工程伦理。他反复强调了“稳定性和动态响应”在电力拖动系统设计中的核心地位，并通过大量的案例研究，详细阐述了如何通过优化控制策略来提高系统的效率、可靠性和安全性。我尤其欣赏书中对“故障诊断与排除”部分的讲解，它不像其他书籍那样流于表面，而是深入到各种可能出现的故障现象，并提供了系统性的分析思路和解决方案，这对于我们这些实际操作者来说，简直是无价之宝。我记得书中对变频器在电动机调速中的应用进行了详细的解读，从V/f控制到矢量控制，再到直接转矩控制，每一个阶段的演进和优势都讲解得鞭辟入里，让我对现代电力拖动技术有了更深层次的理解。

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通俗易懂，真是好书。课本都能写成这样就太好了。

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