Linear Control Systems Engineering pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Mcgraw-Hill College

作者:Morris Driels

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1995-07-21

价格:USD 109.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780070178243

丛书系列:

图书标签:

• 控制系统
• 线性系统
• 控制工程
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• 系统分析
• 系统设计
• 现代控制
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• 反馈控制
• 工程数学

《线性控制系统工程》内容不含的图书简介： 书名：现代流体力学基础与应用 简介： 本书旨在为读者提供一个全面而深入的流体力学知识体系，重点聚焦于现代湍流理论、非牛顿流体行为的数值模拟以及复杂工程系统中的流体动力学问题。不同于传统的基于基本守恒定律的教材，本书采用了更贴近现代科研和工程实际的视角，强调了高精度计算流体力学（CFD）方法在解决实际流动问题中的应用，以及与实验验证的紧密结合。 第一部分：流体力学基础的现代视角 本部分首先回顾了流体力学的基本原理，包括质量、动量和能量守恒方程的推导与形式。然而，重点将放在这些方程在高阶、高雷诺数流动中的挑战性应用上。 湍流理论的深度解析： 深入探讨了湍流的统计特性、雷诺时均化（RANS）模型的局限性，并详细介绍了大涡模拟（LES）和直接数值模拟（DNS）的理论框架与计算成本。特别关注了湍流的尺度分离问题和各向异性现象。 非牛顿流体： 系统梳理了剪切变稀、剪切增稠、粘弹性流体等关键非牛顿流体的本构关系。详细分析了这些流体在泵送、混合、挤出等过程中的特殊流动行为，并对比了麦克斯韦模型、菲尔德模型等经典模型的适用范围。 边界层与分离流： 除了经典的普朗特边界层理论，本书着重于逆压梯度下流动分离的机制。引入了分离泡的形成、再附着过程的动力学分析，并探讨了如何通过流动控制手段（如吹吸气、等离子体激励）来延迟或抑制流动分离。 第二部分：计算流体力学（CFD）的高级技术 本部分是本书的核心内容之一，它将读者从基础的有限体积法提升到可以进行复杂工程问题求解的层次。我们专注于数值算法的稳定性和精度。 高分辨率格式： 详细讲解了迎风格式、中心差分格式以及它们在处理对流项时的误差来源。重点介绍了TVD（Total Variation Diminishing）格式、ENO/WENO（Essentially Non-Oscillatory/Weighted ENO）格式在捕捉激波和层流结构时的优势。 网格生成与自适应： 不再局限于结构化网格，本书详细讨论了非结构化网格、混合网格（如四面体/六面体混合网格）的生成技术。特别强调了网格加密技术（Adaptive Mesh Refinement, AMR）在捕捉细微流动特征（如涡核、剪切层）中的作用及其在时间步长耦合中的挑战。 多相流与欧拉-欧拉方法： 针对气液、气固两相流，深入分析了欧拉-欧拉模型的数学建模，包括相间动量、能量和质量交换模型的建立。探讨了曳力系数、湍流扩散系数等经验模型的物理基础与修正方法。 第三部分：特定工程领域的流体力学应用 本部分将理论和计算方法应用于实际的工程案例，展示流体力学在关键技术领域中的前沿应用。 航空航天推进系统： 重点分析了超燃冲压发动机（Scramjet）内部的化学反应流，包括激波与燃烧的耦合（Shock-Wave/Combustion Interaction）。讨论了高焓气流中的热化学非平衡效应。 生物医学工程中的血流动力学： 考察了动脉瘤的形成与破裂风险评估，涉及复杂的血流-结构耦合（FSI）。详细阐述了在微尺度下血液的非牛顿特性和红细胞的团聚现象对整体流场的影响。 能源系统中的传热传质： 聚焦于高效换热器的设计，特别是翅片管换热器中二次流和涡流对增强传热的机制。讨论了在多孔介质中（如燃料电池电极层）的微尺度传质与欧姆极化效应。 环境流体力学： 研究了城市尺度的大气边界层流动模拟，包括污染物扩散的拉格朗日轨迹模型与欧拉网格模型的对比。探讨了风能捕获系统中大型风场尾流的相互作用与能量损失的量化分析。 第四部分：流动控制与优化 本部分转向如何主动干预和优化流动，以达到工程目标。 主动流动控制（AFC）： 详细介绍了利用等离子体激励器、射流吹气、脉冲喷射等技术对边界层转捩和分离的控制。分析了反馈控制回路的设计，如何通过传感器实时测量流场并调整执行器输出。 拓扑优化： 引入了流体动力学中的拓扑优化方法，即在给定的流场约束下，通过材料的重新分布来最小化阻力或最大化升力。讨论了伴随方法（Adjoint Method）在高效梯度计算中的应用。 本书内容全面、技术深入，旨在培养读者利用先进的理论知识和计算工具解决复杂流动难题的能力，是流体力学、航空航天、机械工程及相关领域高年级本科生、研究生以及专业工程师的重要参考资料。

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这本书的附录部分做得非常出色，可以说是整本书的“隐藏宝藏”。很多技术书籍的附录往往只是草草了事，但这本书却在这里集中了大量工程实践中常用的工具和算法的详细描述。例如，关于如何利用数值方法求解代数Riccati方程的迭代算法，书中给出了完整的伪代码和收敛性分析。更实用的是，它对采样系统（离散时间系统）的分析也做了深入探讨，详细解释了如何将连续时间系统精确地转换为离散时间模型，以及零阶保持器（ZOH）和一阶保持器（FOH）在不同采样频率下的误差特性对比。这对于嵌入式系统开发人员来说至关重要，因为几乎所有的数字控制器都是在离散域下实现的。此外，书中对于系统的简化方法（如模态分解）也进行了介绍，这在处理大型、高维系统时，能够有效地降低计算复杂度而不损失太多精度。总的来说，这本书不仅是理论的殿堂，更是一本充满实战智慧的工程手册，其内容的详尽程度和对工程细节的关注，远超出了我阅读过的许多同类书籍。

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说实话，初次接触这本厚厚的参考书时，我有些担心它会不会过于学术化，让人望而却步。但阅读下去后发现，作者在讲解反馈回路的补偿技巧时，简直就是教科书级别的示范。他们详尽地阐述了根轨迹分析的每一步细节，包括如何准确地判断增益裕度和相位裕度对系统瞬态响应的影响。最让我印象深刻的是关于Bode图和Nyquist图的解读，书中不仅展示了如何通过图形来判断系统的稳定性，还深入探讨了如何通过调整PID控制器的参数来“形状化”系统的频率响应曲线，以满足特定的性能指标，比如上升时间、超调量和稳态误差。这种将频域分析与时域性能指标紧密挂钩的处理方式，极大地拓宽了我的设计思路。另外，这本书在处理延迟系统的问题上也处理得相当到位。延迟在许多实际的物理系统中是不可避免的，但很多教材对此一带而过。这本书却专门辟出章节，系统地介绍了Smith预估器等先进的补偿策略，并辅以清晰的数学模型，使得原本棘手的延迟问题似乎变得可以掌控了。这本书的排版也相当精良，图表清晰，注释丰富，阅读体验非常好，让人愿意沉下心来细细品味每一个公式背后的物理意义。

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这本书的价值，很大程度上体现在其对现代控制理论中“鲁棒性”这一核心概念的深入探讨上。它不仅仅停留在经典控制理论的范畴内进行修修补补，而是非常前沿地引入了 $mathcal{H}_{infty}$ 控制理论的基础框架。虽然 $ ext{H}_{infty}$ 听起来很抽象，但作者通过一个经典的“模型不确定性”的例子，生动地说明了为什么我们需要这种能够同时处理模型误差和外部扰动的控制方法。书中对奇异值分解（SVD）在分析控制系统奇异性方面的应用进行了非常透彻的讲解，这对于理解如何量化和最小化系统对模型误差的敏感度至关重要。我特别欣赏它在绪论部分对控制工程发展历史的概述，它为我们理解为什么会出现经典控制、现代控制，直至鲁棒控制的演进脉络提供了坚实的背景知识。书中对奇异性检测和故障诊断的提及虽然篇幅不长，但其提供的思路非常启发性，它暗示了控制系统不仅仅要“工作”，更要“可靠地工作”，这对于从事高可靠性系统（如医疗设备或深空探测器）的工程师来说，是无价的知识。

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我最近在忙着进行一个涉及多变量耦合机构的控制项目，传统单回路PID的控制效果差强人意。在寻找解决方案的过程中，我翻阅了这本书关于解耦控制的章节。这本书对状态空间法的阐述极其到位，从系统矩阵的构建到可控性、可观测性的判定，每一步都逻辑严密。特别是在讲解如何利用状态反馈来实现期望的极点配置时，书中详细介绍了如何利用 Ackermann 公式进行计算，并清晰地指出了该方法在面对高阶系统时数值稳定性的潜在问题，随后引出了更具工程实践价值的 LQR（线性二次型调节器）设计。LQR 的精髓在于它提供了一种在性能和控制能耗之间进行权衡的优雅数学框架。书中通过一个汽车悬挂系统的例子，直观地展示了如何通过调整权重矩阵 $Q$ 和 $R$ 来平衡车辆的平顺性和路面保持能力，这种“带着目的去设计”的理念，完全改变了我过去“调参数”式的设计习惯。这本书的内容深度和广度兼备，既有扎实的数学基础，又有明确的工程导向，对于那些渴望从“调参工程师”成长为“系统设计师”的人来说，是不可或缺的工具书。

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这本书的封面设计得非常现代，那种深邃的蓝色调配上简洁的白色字体，一眼看上去就给人一种严谨、专业的印象。拿到手里时，那种沉甸甸的手感也让人对内容抱有很高的期待。我之所以选择这本书，主要是因为它在系统辨识和状态估计方面的叙述方式非常独特。作者没有采用那种枯燥的数学推导堆砌，而是巧妙地将理论与实际的工程应用场景紧密结合起来。比如，在讲解卡尔曼滤波时，书中花了大量的篇幅来剖析传感器噪声模型如何影响估计算法的性能，并且附带了多个 MATLAB 仿真案例，这对于初学者来说是极其友好的。很多教材在讲到最优控制时，往往直接跳到庞特里亚金的最大值原理，让读者感到难以捉摸，但这本书却循序渐进地引入了动态规划的概念，使得即时最优性和全局最优性的联系变得清晰明了。我特别欣赏作者在处理非线性系统部分时，引入了李雅普诺夫稳定性理论，但并没有止步于理论证明，而是展示了如何利用这些理论来设计鲁棒的反馈控制器，这在实际的机器人控制和航空航天领域有着直接的指导意义。整本书的逻辑结构非常清晰，章节之间的过渡自然流畅，感觉就像一位经验丰富的导师在耐心地为你梳理复杂的知识脉络。

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