Structure and Synthesis of PID Controllers pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Aniruddha Datta

出品人:

页数:256

译者:

出版时间:2000-05-15

价格:USD 109.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9781852336141

丛书系列:

图书标签:

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《自动化控制系统设计：原理与实践》 本书深入探讨了现代自动化控制系统的设计哲学、核心理论与实际应用，为读者构建了一个全面而深入的理解框架。我们不仅会回顾控制理论的发展脉络，更将聚焦于当下最前沿的设计方法论和工程实践。 第一部分：控制系统基础理论回顾与现代视角 我们将从控制理论的基石出发，温故而知新。第一章将带您重温经典控制理论的核心概念，包括系统建模、传递函数、状态空间表示以及时域和频域分析方法。在此基础上，我们将引入现代控制理论的视角，阐述线性代数在状态空间描述中的关键作用，并介绍可控性、可观性等重要概念，为后续复杂系统的设计奠定坚实基础。 第二章将聚焦于系统辨识。在实际工程中，精确的系统模型往往难以直接获得。本章将详细介绍多种系统辨识技术，从基于物理模型的参数辨识，到数据驱动的黑箱模型辨识方法，如最小二乘法、最大似然法及其在不同应用场景下的优劣分析。我们将强调辨识结果对控制器性能的影响，并提供实际案例来展示辨识过程的要点。 第二部分：高级控制策略的设计与分析 在掌握了基础理论和辨识技术后，本书将深入探讨一系列先进的控制策略。 第三章将全面解析模型预测控制（MPC）。MPC作为一种基于模型的前瞻性控制方法，在处理多变量耦合系统、约束条件以及优化目标时展现出无与伦比的优势。我们将从其基本原理出发，详细讲解滚动优化、预测模型构建、约束处理等核心环节。通过大量的仿真和实际案例，读者将学会如何针对不同应用场景设计和调优MPC控制器，使其在提高系统性能、保证运行安全方面发挥关键作用。 第四章将专注于鲁棒控制。在面对模型不确定性、外部干扰和参数变化时，鲁棒控制器能够保证系统在一定范围内保持稳定和性能。本章将介绍H-infinity控制、mu-分析等经典鲁棒控制方法，并深入探讨其设计流程和理论基础。同时，我们也会讨论如何量化和评估系统的鲁棒性，以及在实际应用中如何平衡鲁棒性和性能之间的取舍。 第五章将探讨自适应控制。当被控对象的参数随时间发生变化时，自适应控制器能够实时调整其控制律以适应新的系统动态。本章将详细讲解参数自适应律的设计，包括梯度下降法、Lyapunov方法等，并介绍多种自适应控制器的结构，如模型参考自适应控制（MRAC）和自析式自适应控制（SMC）。通过具体实例，读者将理解自适应控制在处理动态变化系统时的强大能力。 第三部分：控制系统工程实践与前沿技术 理论的深度需要工程实践来检验和升华。 第六章将聚焦于非线性控制。许多实际系统都表现出显著的非线性特性。本章将介绍描述非线性系统的常用方法，如泰勒展开、分段线性化等，并深入探讨反馈线性化、滑模控制（SMC）、模糊逻辑控制和神经网络控制等关键非线性控制技术。我们将重点阐述这些方法的设计思路、优势以及在复杂非线性系统中的应用潜力。 第七章将讨论多率系统控制。在很多工业过程中，不同的信号具有不同的采样频率。如何有效地协调这些多率信号，设计一个稳定的控制器，是实现高效协同控制的关键。本章将介绍处理多率系统的基本方法，如升采样、降采样技术，以及在此基础上的多率控制器设计策略，并分析其在实际应用中的挑战与机遇。 第八章将探讨嵌入式控制系统设计。现代控制系统越来越依赖于嵌入式硬件平台。本章将从嵌入式系统的硬件选型、实时操作系统（RTOS）的选择与配置，到控制算法的软硬件协同设计，进行全面的介绍。我们将重点关注嵌入式系统在资源受限环境下的控制算法优化、代码生成以及性能测试等方面，为读者提供实践指导。 第四部分：控制系统验证、优化与未来展望 完善的控制系统设计离不开严格的验证和持续的优化。 第九章将深入探讨控制系统的仿真与验证。本书将介绍多种仿真平台和工具，如MATLAB/Simulink、Python等，并讲解如何构建精确的仿真模型，进行系统级仿真和单元测试。我们还将讨论模型在环（MiL）、软件在环（SiL）、硬件在环（HiL）等验证方法的应用，以及如何通过仿真来优化控制器参数和评估系统性能。 第十章将聚焦于控制系统的性能优化与故障诊断。本章将介绍在线优化技术，如参数调整、性能监测与补偿等。同时，我们也将讨论故障检测、隔离与恢复（FDI）技术在提高系统可靠性方面的作用，包括基于模型的方法、数据驱动的方法等。 最后，第十一章将展望控制工程的未来发展趋势。我们将探讨人工智能与控制的融合（如强化学习在控制中的应用）、物联网（IoT）环境下分布式控制、以及网络化控制系统（NCS）等前沿领域。通过对未来技术趋势的梳理，激发读者对控制科学的持续探索热情。 本书力求通过严谨的理论推导、丰富的案例分析和对工程实践的深入洞察，为控制工程师、研究人员以及对自动化控制系统感兴趣的读者，提供一本兼具深度与广度的权威参考。我们相信，通过本书的学习，读者将能够更自信、更有效地设计和实现各类自动化控制系统。

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这本书的封面设计着实引人注目，那种深沉的蓝色调配上醒目的白色字体，一下子就抓住了我的眼球。我一直觉得一本好书，除了内容扎实，外在的包装也同样重要，因为它往往能反映出作者和出版方对内容的重视程度。这本书的装帧很精美，拿在手里分量十足，这让我对它内含的知识体系充满了期待。打开扉页，清晰的排版和适中的字号让人阅读起来非常舒适，即便是长时间研读，眼睛也不会感到过分疲劳。细节之处见真章，从印刷质量到纸张的选择，都能感受到这是一本用心制作的专业书籍。它不是那种快餐式的读物，更像是一件精心雕琢的工艺品，让人愿意珍藏在书架上，时常翻阅。这种对物理载体的尊重，也让我对书中的内容有了更高的心理预期，希望它能像它的外表一样，经得起时间的考验，成为我工具书库中的常青树。它给我的第一印象是：这是一本值得投入时间去细细品味的著作。

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从写作风格上来看，作者的语言是那种典型的严谨、精确，但又不失洞察力的风格。它没有多余的赘述和空泛的赞美，每一个句子似乎都承载着明确的信息量。但是，这种严谨并非意味着冷漠。在关键的理论解释处，我能感受到一种试图将复杂的思想彻底传达给读者的热忱。例如，在处理非线性系统响应的章节，作者在给出严格的数学证明后，会立刻附上一段简短的文字总结，用更加口语化但绝不失准确性的语言来重述结论的实际意义。这种“双重保险”的叙事策略非常有效，既满足了专业读者对严谨性的要求，也照顾到了正在努力理解核心概念的初级学习者。这本书的行文节奏掌握得恰到好处，不会让人感到拖沓，也不会因为信息密度过高而产生阅读挫败感，整体阅读体验十分流畅。

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总而言之，这本书在专业深度和可读性之间找到了一个令人称赞的平衡点。对于我个人而言，它不仅仅是一本知识的集合，更像是一位经验丰富的导师，在引导我探索这个领域。我尤其欣赏它在处理前沿话题时所展现出的审慎态度，它没有盲目追逐热点，而是专注于夯实基础理论的深度挖掘。这本书的价值在于，它不仅仅教会了读者“如何解决问题”，更重要的是，它塑造了一种系统性的、工程化的思维模式。这种思维方式一旦内化，将使我在面对未来任何控制工程挑战时，都能有一个扎实可靠的分析起点。它是一部能够伴随我度过从入门到精通不同学习阶段的参考资料，其内容的前瞻性和内容的全面性，都使得它在同类书籍中显得独树一帜，极具收藏和研读的价值。

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翻阅到中间部分时，我发现这本书在案例分析和应用拓展上投入了巨大的精力。许多理论书籍往往停留在“是什么”和“为什么”，却鲜有地展示“如何做”。然而，这本书在这方面表现得尤为出色。它不仅仅是罗列了几个经典的控制问题，而是深入到了参数整定、故障诊断以及不同环境下的鲁棒性设计等实战层面。我注意到作者在讨论某一个具体应用场景时，会详细描绘出从初次建模到最终优化迭代的全过程，其中穿插的调试心得和“避坑指南”显得尤为宝贵。这些经验性的总结，是教科书里学不到的，它们体现了作者在实际工程中摸爬滚打积累的深厚功力。通过这些案例，我能清晰地看到理论是如何转化为生产力的，这极大地激发了我将所学知识付诸实践的渴望。这种理论与实践的无缝衔接，使得这本书的实用价值得到了几何级的提升。

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我对这类专业技术书籍的阅读习惯，通常是从目录开始的。这本书的章节划分逻辑清晰得令人赞叹，从基础概念的铺陈，到复杂算法的深入探讨，再到实际应用的案例分析，层次感极强。每一个章节标题都精准地概括了该部分的核心内容，使得读者可以非常高效地定位到自己感兴趣或需要重点攻克的知识点。更让我欣赏的是，它似乎并没有急于跳入高深的数学推导，而是首先建立了一个坚实的概念框架。这种循序渐进的教学方式，对于我这种并非科班出身，但又希望扎实掌握该领域知识的自学者来说，简直是福音。它不像有些教材那样堆砌公式，而是力求用最直观的方式解释背后的原理。我特别留意了其中关于系统建模的部分，作者似乎采用了非常巧妙的类比手法，将抽象的控制理论与现实生活中的物理现象联系起来，这极大地降低了理解门槛，让原本晦涩的理论变得触手可及。

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