具体描述
本书紧密结合胡寿松主编的《自动控制原理》教材，结合本科机电类《自动控制原理》课程教学大纲，全面、系统地介绍了应用Matlab分析和解决《自动控制原理》课程中基本问题的方法。
书中简要介绍了有关自动控制的基本概念和方法，通过大量实例阐述了如何应用Matlab进行控制系统的分析和设计。对于经典控制理论部分，本书内容包括：控制系统数学模型的表示和简化，控制系统的时域分析、复域分析、频域分析及控制系统的校正。对离散系统部分，介绍了Z变换及离散系统的分析和校正方法。对非线性系统部分，介绍了非线性系统的相平面和描述函数分析法。对现代控制理论部分，介绍了状态空间分析方法及线性二次型最优控制方法。书中特别介绍了工业控制中常用的PID控制方法，以及时域和频域教学模型辨识等非常实用的工程设计方法。
本书可作为高等院校自动控制和机电工程类专业学生学习《自动控制原理》的实验用书，也可作为从事上述相关领域工作的广大科技工作人员解决控制工程问题的参考书。
《电子技术基础：从原理到实践》 内容简介 本书旨在为读者提供一套全面而深入的电子技术基础知识体系，涵盖了从最基本的电子元件特性到复杂的集成电路应用，强调理论与实践的紧密结合。本书不是一本针对特定实验操作的指导手册，而是侧重于电子技术在各个领域的普遍原理和应用基础，为学习者构建一个坚实的理论框架，并激发他们主动探索和解决实际问题的能力。 第一章：半导体基础与器件模型 本章将从原子结构和能带理论出发，深入剖析半导体的导电机制。我们将详细介绍本征半导体和杂质半导体的特性，以及PN结的形成和其在正向偏压和反向偏压下的行为。在此基础上，我们将详细阐述二极管的各种模型，包括理想二极管模型、恒压降模型和指数模型，并分析它们在不同应用场景下的适用性。 接着，本章将重点介绍三极管（BJT）的结构、工作原理和各种工作区域（截止区、放大区、饱和区）。我们将详细讲解BJT的输入输出特性曲线，并推导出其各种等效电路模型，如混合π模型和T模型，为后续的放大电路和开关电路分析奠定基础。 随后，我们将引入场效应晶体管（FET），包括JFET和MOSFET。我们将深入探讨它们的结构、栅控效应和伏安特性曲线，并推导出相应的等效电路模型。本书将强调不同类型半导体器件在性能、功耗和应用上的差异，帮助读者理解如何根据具体需求选择合适的器件。 第二章：放大电路的基本原理与设计 本章将聚焦于放大电路的设计与分析。我们将首先介绍放大电路的几个关键参数，如电压增益、电流增益、输入电阻和输出电阻，并推导它们与电路元器件参数之间的关系。 接着，我们将详细讲解几种典型的单级放大电路组态，包括共射放大电路、共集放大电路（射极输出器）和共基放大电路。对于每种组态，我们将深入分析其工作原理，绘制其直流和交流等效电路，并计算其各项性能指标。本书将强调不同组态在增益、阻抗匹配和频率响应上的特点，帮助读者理解它们各自的优势和局限性。 在此基础上，我们将探讨多级放大电路的设计。读者将学习到如何通过级联放大器来提高总增益，以及如何处理级联带来的输入输出阻抗变化和频率响应衰减问题。我们将介绍耦合方式，如阻容耦合、直接耦合和变压器耦合，并分析它们对放大器性能的影响。 此外，本章还将引入反馈的概念。我们将区分负反馈和正反馈，并重点分析负反馈对放大电路性能的改善作用，包括提高稳定性、展宽频率响应、降低失真和改变输入输出阻抗。我们将介绍几种典型的负反馈组态，并给出其稳定性的判据。 第三章：信号发生电路与波形整形 本章将深入探讨各种信号发生电路的设计与原理。我们将首先介绍振荡电路的基本原理，即利用正反馈和电路的选频特性来实现周期性的信号输出。我们将详细讲解RC振荡电路（如移相振荡器、桥式 Wien 振荡器）和LC振荡电路（如哈特莱振荡器、考立兹振荡器），分析它们的频率决定因素和稳定性。 接着，我们将介绍多谐振荡器（多振器），包括双稳态、单稳态和多谐工作方式，并分析其工作原理和应用。我们将探讨弛豫振荡器的概念，以及如何利用电容充放电来产生锯齿波和三角波。 本章还将涉及波形整形电路。我们将讲解比较器的工作原理，以及如何利用它来实现方波、脉冲波的产生。我们将介绍施密特触发器（滞回比较器）的功能，分析其抗噪声能力和波形整形能力。 此外，本书还将简要介绍一些常用的集成电路信号发生器，如555定时器，并展示其在不同应用中的灵活性。 第四章：电源电路与线性稳压 本章将专注于电源电路的设计与分析，重点关注为电子设备提供稳定直流电源的关键技术。我们将从交流电到直流电的变换过程开始，详细讲解整流电路，包括半波整流、全波整流和桥式整流，并分析它们的纹波系数。 接着，我们将深入探讨滤波电路的作用，以减小整流输出的纹波。我们将介绍电容滤波和电感滤波的原理，并分析它们在抑制纹波方面的效果。 本章的核心内容将是线性稳压电路的设计。我们将详细介绍串联型和并联型稳压电路的结构和工作原理。对于串联型稳压电路，我们将重点讲解其误差放大器、稳压管（或参考电压源）和调整管（或串联调整管）的作用，并分析其稳压精度、输入输出电压范围和效率。我们将介绍集成稳压器（如78xx系列和79xx系列）的内部结构和使用方法。 同时，我们还将探讨并联型稳压电路的工作原理，并分析其优缺点。此外，本章还将涉及过压保护和过流保护等电源电路的安全设计考虑。 第五章：数字电路基础与逻辑门 本章将介绍数字电路的基本原理和构成要素。我们将从二进制数及其运算开始，介绍逻辑代数的基本定理和规则，如德摩根定律、分配律等。 我们将重点讲解各种基本逻辑门电路，包括与门（AND）、或门（OR）、非门（NOT）、与非门（NAND）、或非门（NOR）、异或门（XOR）和同或门（XNOR）。我们将详细介绍它们的逻辑符号、真值表和基本实现方式。 在此基础上，我们将讲解组合逻辑电路的设计，如编码器、译码器、数据选择器（MUX）和数据分配器（DEMUX）。读者将学习如何利用逻辑门和卡诺图等工具来化简和设计这些电路。 接着，我们将介绍时序逻辑电路的基本概念，包括触发器（Flip-flop），如SR触发器、D触发器、JK触发器和T触发器。我们将详细分析它们的触发方式（电平触发和边沿触发）和工作特性。 最后，本章将介绍寄存器（Register）和计数器（Counter）等集成数字电路模块，并简要提及它们在数据存储和时序控制中的应用。 第六章：集成电路应用与基础接口 本章将扩展到集成电路（IC）的实际应用层面，为读者提供了解和使用常见集成电路的入门知识。我们将从运算放大器（Op-amp）开始，介绍其理想模型和重要参数，如开环增益、输入电阻、输出电阻、共模抑制比（CMRR）和压摆率。 我们将详细讲解运算放大器在各种基本应用电路中的作用，包括同相比例放大器、反相比例放大器、加法器、减法器、积分器和微分器。本书将强调运算放大器作为通用模拟信号处理单元的强大功能。 接着，我们将介绍常用的数据转换器，如模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）。我们将讲解它们的基本工作原理、分类（如逐次逼近型ADC、积分型ADC、R-2R DAC等）以及在数字系统中连接模拟信号的关键作用。 此外，本章还将简要介绍一些常用的接口电路，如串行通信接口（如UART）和并行通信接口。我们将讨论信号电平转换、时序匹配等问题，为读者理解不同电子设备之间的数据交换打下基础。 第七章：基础测量仪器与信号分析 本章将介绍电子技术领域中常用的基础测量仪器及其基本使用方法，帮助读者理解如何对电路进行调试和分析。我们将详细介绍示波器（Oscilloscope）的工作原理，包括其扫描方式、触发系统和显示模式。读者将学习如何使用示波器观察和测量信号的波形、幅值、频率和相位。 接着，我们将介绍万用表（Multimeter）的功能，包括直流/交流电压、直流/交流电流和电阻的测量。我们将强调安全使用万用表的重要性，并介绍一些基本的测量技巧。 本书还将介绍信号发生器（Signal Generator）的功能，包括产生各种标准波形（正弦波、方波、三角波等）和可调参数。我们将讨论如何利用信号发生器来激励被测电路，并结合示波器进行分析。 此外，本章还将简要介绍频谱分析仪（Spectrum Analyzer）的基本概念，以及如何利用它来分析信号的频率成分。我们将强调测量仪器的准确性和校准的重要性，为读者在实际操作中获得可靠的测量结果提供指导。 第八章：电路的瞬态响应与频率响应 本章将深入探讨电路的动态特性，包括瞬态响应和频率响应。我们将首先分析RC和RL一阶电路的瞬态响应，讲解时间常数概念，并推导出其在阶跃输入下的响应曲线。 接着，我们将分析RLC二阶电路的瞬态响应，讲解阻尼系数、欠阻尼、临界阻尼和过阻尼等概念，并推导出其响应特性。 在频率响应方面，我们将引入传递函数（Transfer Function）的概念，并解释它如何描述电路对不同频率信号的响应。我们将详细分析RC和RL滤波器的频率响应特性，包括低通、高通和带通滤波器。 对于放大电路，我们将分析其频率响应的上限和下限，并讲解这些限制因素（如极点和零点）是如何影响放大器的带宽的。我们将介绍奈奎斯特图和波特图（Bode Plot）等频率响应分析工具，帮助读者直观地理解电路的频率特性。 本书特色： 理论与实践并重： 本书在阐述理论知识的同时，注重引导读者理解这些理论如何在实际电路设计和分析中得到应用，虽然不包含具体的实验步骤，但为实验操作打下坚实基础。 循序渐进的知识体系： 知识结构从基础的半导体器件，逐步深入到复杂的电路设计和分析，确保读者能够逐步构建完整的电子技术知识体系。 强调理解而非记忆： 本书致力于帮助读者理解电子技术的内在逻辑和原理，而非单纯记忆公式和电路图。 面向广泛的读者群体： 无论是电子专业学生，还是对电子技术感兴趣的工程师和爱好者，都能从本书中获得宝贵的知识和启发。 本书旨在成为读者探索电子世界的一盏明灯，激发他们对电路原理的深入研究，并为解决实际工程问题提供强有力的理论支撑。
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