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出版者:华南理工大学出版社

作者:黄真棠,许纪

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:23.50元

装帧:

isbn号码:9787562306764

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

《现代控制系统设计与分析》 本书是一本深入探讨现代控制理论及其在工程实践中应用的专著。全书围绕系统建模、稳定性分析、控制器设计、状态估计与辨识等核心内容展开，力求为读者提供一个全面、系统且与时俱进的控制工程知识体系。 第一部分：控制系统基础理论 绪论： 详细阐述了控制工程在现代工业、航空航天、生物医学等领域的重要性，并简要回顾了控制理论的发展历程，从早期PID控制到现代的先进控制策略，为后续章节的学习奠定理论基础。 系统建模： 深入讲解了多种系统建模方法，包括基于物理定律的建模（如牛顿定律、电路方程）、系统辨识方法（如最小二乘法、卡尔曼滤波辨识）以及无模型控制方法（如模糊控制、神经网络控制）。针对线性时不变系统，重点介绍了传递函数、系统矩阵、零极点分析等概念，并详细阐述了如何将实际系统转化为数学模型。 时域与频域分析： 详细介绍了线性系统在时域内的响应特性，如瞬态响应（超调量、上升时间、调整时间）和稳态响应，以及这些特性与系统极点、增益等参数的关系。在频域分析方面，本书深入讲解了奈奎斯特稳定性判据、根轨迹法、伯德图等经典分析工具，并阐述了如何利用频域特性来评估系统的稳定性、性能以及鲁棒性。 第二部分：现代控制器的设计与实现 PID控制器及其改进： 虽然PID控制是基础，但本书在此基础上，深入探讨了PID控制器的参数整定方法（如Ziegler-Nichols方法、试凑法）以及各种改进型PID控制器（如比例-积分-微分（PID）、比例-积分（PI）、比例-微分（PD）及其组合）。同时，也引入了更先进的整定技术，如模糊PID、自适应PID等，以应对复杂工况下的控制需求。 状态空间法设计： 详细介绍了状态空间方程的建立，包括系统的状态变量选择、状态方程的表示等。在此基础上，深入讲解了状态反馈控制器的设计原理，包括极点配置法，以及如何通过状态反馈来改善系统的动态性能和稳定性。 观测器设计： 针对被控系统状态变量不易直接测量的情况，本书详细阐述了状态观测器的设计方法，包括Luenberger观测器、扩展卡尔曼滤波器（EKF）、无迹卡尔曼滤波器（UKF）等。重点分析了观测器增益的选择对估计精度和收敛速度的影响。 现代先进控制策略： 涵盖了模型预测控制（MPC）、滑模控制（SMC）、自适应控制（Adaptive Control）、鲁棒控制（Robust Control）等先进控制策略。针对每种策略，本书都详细阐述了其基本原理、数学模型、控制器设计方法以及在实际工程中的应用优势。例如，在MPC章节，会深入讲解滚动优化、预测模型、约束处理等关键技术。在鲁棒控制章节，则会介绍H∞控制、μ-综合等设计方法，以处理模型不确定性带来的影响。 第三部分：系统性能优化与应用 鲁棒性与稳定性分析： 深入探讨了系统的鲁棒性概念，包括模型不确定性、外部扰动等对系统性能的影响。介绍了多种鲁棒性分析工具，如增益裕度、相裕度、Nyquist图上的G-M裕度等，并讲解了如何通过控制器设计来提高系统的鲁棒性。 最优控制： 介绍了最优控制的基本概念，如性能指标的定义、哈密顿-雅可比-贝尔曼（HJB）方程等。重点讲解了线性二次型调节器（LQR）的设计方法，并探讨了其在提高系统性能方面的优势。 系统辨识与辨识器设计： 详细讲解了利用测量数据来辨识系统模型参数的方法，包括在线辨识和离线辨识。介绍了常用的辨识算法，如递归最小二乘法、卡尔曼滤波辨识等，并讨论了辨识结果的准确性评估。 工程应用案例： 本书包含大量实际工程案例，涵盖了工业过程控制（如温度、压力、流量控制）、机器人控制、航空航天姿态控制、电力系统稳定控制等多个领域。这些案例不仅展示了理论知识的应用，也为读者提供了宝贵的实践经验。 本书的语言严谨，逻辑清晰，配以丰富的图表和算例，适合于自动化、电子信息工程、机械工程、航空航天工程等专业的本科生、研究生以及从事相关工程领域的工程师阅读。通过本书的学习，读者将能够掌握从系统建模到控制器设计、再到性能分析与优化的完整控制工程知识体系，为解决复杂的工程控制问题打下坚实的基础。

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作为一名正在准备考研的学生，对教材的选择非常谨慎，因为这直接关系到未来几年的学习方向和深度。《控制工程基础》这本书的习题设计是其最大的亮点之一，它完美地衔接了理论与考试需求。不同于一些只提供概念性问题的书籍，这里的习题兼具基础巩固型和综合应用型。基础题帮你扎实掌握公式和基本操作，比如传递函数求取、极零点分析；而综合题往往需要你结合时域和频域的知识进行多维度分析，甚至需要你自行构建一个简化的模型来进行分析。更贴心的是，书中对一些典型例题的解题步骤展示得极其详尽，每一步的逻辑推导都清晰可见，这对于我们自学、对照解析查漏补缺来说，简直是无价之宝。我发现，很多其他参考书上只是一笔带过或者直接给出结论的地方，这本书都会用详细的文字解释背后的物理含义和数学原理。它不仅是知识的传递者，更是高效学习方法的引导者，让我对复杂的控制系统分析不再感到力不从心。

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这本书的排版和视觉呈现也值得称赞，这在理工科书籍中常常被忽略。对于控制工程这种高度依赖图表的学科来说，清晰的视觉辅助至关重要。《控制工程基础》在图形的清晰度和标注的准确性上做得非常出色。无论是系统框图的绘制，还是根轨迹和波特图的描绘，线条都非常锐利，关键点标注精准明确，使得复杂的系统结构和动态特性一目了然。尤其是书中对状态空间表示法的引入章节，利用三维坐标系清晰地展示了状态向量的演化轨迹，这种视觉化的帮助远胜于纯粹的矩阵运算描述。此外，书籍的装帧质量也很不错，多次翻阅查找，内页也没有出现松散或模糊的情况。这种对细节的关注，反映了编者对读者学习体验的重视。一本好的教材，不仅要有扎实的内涵，也需要有舒适的阅读体验，这本书在这方面确实做到了兼顾，让人在漫长的学习过程中保持阅读的愉悦感。

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这本《控制工程基础》简直是为我量身定制的入门指南！我之前对自动控制理论的概念总是感到云里雾里，那些复杂的数学公式和抽象的系统图更是让我望而生畏。然而，作者以一种非常平易近人的方式，将一个看似高深的学科，拆解成了易于理解的小模块。书中最让我欣赏的一点是它对“反馈”这一核心概念的阐述，通过大量的工程实例，比如恒温器、巡航控制系统，生动地展示了反馈在维持系统稳定和精确性中的关键作用。初学者往往会混淆开环与闭环控制的区别，但这本书通过图文并茂的解释，清晰地区分了两者的优劣和应用场景。更别提它在时域分析部分的处理，不再是生硬地抛出拉普拉斯变换，而是先建立起对系统响应特性的直观认识，然后再引入数学工具，这种循序渐进的学习路径极大地降低了我的畏难情绪。读完前几章，我已经能自信地分析一个简单的二阶系统的瞬态响应了，那种豁然开朗的感觉，真是太棒了！这本书的叙事节奏把握得恰到好处，既有理论的深度，又不失实践的温度，强烈推荐给所有想在控制领域打下坚实地基的朋友们。

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坦白说，我之前接触过几本控制理论的书，大多晦涩难懂，要么过于偏向数学系，要么过于偏向电子工程，很难找到一个平衡点。而这本《控制工程基础》的独特之处，在于它成功地在理论的严谨性和工程的可操作性之间搭建起了一座坚实的桥梁。书中对现代控制理论的引入也处理得相当得体，没有像某些著作那样急于深入到状态空间法，而是先确保读者对经典控制的稳定性和性能指标有了深刻理解。我尤其欣赏它在处理非线性系统和鲁棒控制初步概念时的克制与精妙。它没有试图用复杂的控制律来压垮读者，而是点到为止，勾勒出这些前沿领域的基本轮廓和解决此类问题的基本思路，比如李雅普诺夫稳定性判据的直观解释。这种“授人以渔”的教学方式，让我感觉这本书不只是教会了我“怎么做”，更重要的是教会了我“为什么这样做”以及“下一步可以往哪里深入研究”。它的内容组织逻辑清晰，层次分明，即便是跨学科背景的读者也能很快找到自己的切入点，非常适合作为专业课的教材或深入自学的参考书。

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我是一个在传统机械设计领域摸爬滚打了十多年的工程师，最近因为工作需要，必须接触到先进的伺服系统和精密运动控制，这本《控制工程基础》成了我的救命稻草。这本书的视角非常注重工程实用性，它没有沉溺于纯粹的数学推导，而是将重点放在了如何利用控制理论去解决实际工程问题上。特别是在经典控制部分，对于根轨迹法和频率响应分析（Bode图和Nyquist图）的讲解，简直是教科书级别的典范。作者不仅详细解释了如何绘制这些图形，更重要的是，他教会了我如何“解读”这些图形背后的物理意义——比如通过观察Bode图的相位裕度和增益裕度来预判系统的稳定性，这对于系统调试至关重要。我记得书里有一个章节专门对比了PID控制器的参数整定方法，从Ziegler-Nichols经验法到基于模型的精确整定，提供了清晰的操作步骤和注意事项。这套理论体系的构建，让我终于能够理解那些自动化设备厂商提供的复杂参数设置背后的逻辑，极大地提升了我进行系统集成和故障排查的能力。这本书，更像是一位经验丰富的老专家在手把手地带你进入这个专业领域，实用性远超一般的理论教材。

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