Modern Control Systems

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出版者:Prentice Hall
作者:Richard C. Dorf
出品人:
页数:1056
译者:
出版时间:2007-8-10
价格:USD 169.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9780132270281
丛书系列:
图书标签:
  • 控制
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  • science
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  • control theory
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  • technical reference
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具体描述

For an introductory undergraduate course in control systems for engineering students. Written to be equally useful for all engineering disciplines, this text is organized around the concept of control systems theory as it has been developed in the frequency and time domains. It provides coverage of classical control, employing root locus design, frequency and response design using Bode and Nyquist plots. It also covers modern control methods based on state variable models including pole placement design techniques with full-state feedback controllers and full-state observers. Many examples throughout give students ample opportunity to apply the theory to the design and analysis of control systems. Incorporates computer-aided design and analysis using Matlab and LabVIEW MathScript.

《智能系统设计与实现》 本书深入探讨了现代智能系统中,从理论基础到实际应用的完整设计与实现流程。在日益复杂和动态变化的世界中,设计和构建能够自主感知、决策和执行的智能系统已成为科技前沿的关键。本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角,帮助他们理解并掌握这一领域的核心技术和方法。 第一部分:智能系统基础理论 本部分为读者构建起坚实的理论基石。我们将从智能系统的基本概念入手,解析何谓“智能”,以及智能系统在不同领域(如机器人、自动化、人工智能、嵌入式系统等)的应用场景和发展趋势。 系统建模与分析: 详细介绍用于描述和理解智能系统行为的各种数学模型,包括状态空间方法、传递函数模型、频率域分析等。我们将着重讲解如何构建精确的系统模型,并分析模型的鲁棒性和稳定性,为后续的控制策略设计奠定基础。 感知技术与数据融合: 深入探讨智能系统获取环境信息的各种传感器技术,例如视觉传感器、激光雷达(LiDAR)、超声波传感器、惯性测量单元(IMU)等。我们将详细介绍这些传感器的原理、特性以及在实际应用中的挑战。此外,本书还将重点讲解多传感器数据融合的技术,如何有效地整合来自不同来源的信息,以提高环境感知的准确性和可靠性。 决策与规划算法: 核心章节将聚焦于驱动智能系统行为的决策和规划算法。我们将从基础的逻辑推理和规则系统讲起,逐步深入到更复杂的机器学习和深度学习方法。内容将涵盖路径规划(如A算法、Dijkstra算法)、运动规划、任务调度、最优控制以及基于强化学习的决策策略。对于复杂的规划问题,我们将讨论如何在不确定性环境下设计高效且可行的解决方案。 第二部分:关键控制策略与实现 本部分将重点介绍实现智能系统自主性和高性能所必需的关键控制策略,并结合实际的工程实现问题进行阐述。 PID 控制及其高级变种: 作为最基础也是最广泛应用的控制方法,PID 控制的原理、参数整定方法(如 Ziegler-Nichols 法)以及在各种工业场景下的应用将得到详尽介绍。在此基础上,本书还将探讨 PID 控制的局限性,并引入其高级变种,如模糊 PID、自适应 PID 和模型预测控制(MPC)在处理非线性、时变系统时的优势。 非线性系统控制: 许多实际的智能系统(如飞行器、机器人臂)本质上是非线性的。本部分将系统性地介绍多种非线性控制方法,包括反馈线性化、滑模控制、模糊逻辑控制和神经网络控制。我们将详细分析这些方法的理论基础、设计步骤以及在克服非线性效应时的适用性。 自适应与鲁棒控制: 面对模型不确定性、外部扰动以及系统参数变化,自适应控制和鲁棒控制技术是保证智能系统性能的关键。我们将深入讲解自适应控制器的设计,例如基于 Lyaponuv 函数的稳定性分析和自适应律的推导。同时,鲁棒控制部分将侧重于 H-infinity 控制、μ-分析等方法,以确保系统在各种不确定性下的性能。 多智能体协同控制: 在许多高级应用场景中,多个智能体需要协同工作以完成复杂任务,例如无人机编队、多机器人协作搬运等。本部分将介绍多智能体系统的建模方法,以及分布式控制、一致性算法、基于博弈论的协同策略和群体智能算法(如粒子群优化、蚁群算法)等。 第三部分:系统集成与工程实践 本部分将引导读者将前两部分所学的理论知识应用于实际的系统开发和工程实践中。 嵌入式系统与硬件平台: 智能系统往往需要部署在计算资源受限的嵌入式平台上。我们将讨论嵌入式系统的架构,微控制器(MCU)和数字信号处理器(DSP)的选择,以及实时操作系统(RTOS)的应用。同时,还会介绍常用的硬件开发工具链和调试技术。 软件架构与开发: 优秀的软件架构是构建可维护、可扩展智能系统的关键。本书将探讨模块化设计、面向对象编程在智能系统开发中的应用,以及常用的软件框架和中间件(如 ROS – Robot Operating System)。我们将演示如何将感知、决策、控制模块进行有效集成。 仿真与测试: 在实际部署之前,通过仿真对智能系统进行充分的测试至关重要。本部分将介绍常用的仿真平台(如 MATLAB/Simulink, Gazebo, V-REP/CoppeliaSim)及其使用方法。我们将演示如何构建逼真的仿真环境,进行各种场景下的系统测试和性能评估,以及如何进行硬件在环(HiL)测试。 案例分析与未来展望: 本书的最后一章将通过几个典型的智能系统应用案例,如自动驾驶汽车、智能制造生产线、自主导航机器人等,来整合所学知识。我们将分析这些案例的设计思路、关键技术以及面临的挑战。最后,我们将对智能控制领域未来的发展趋势进行展望,包括人工智能与控制的深度融合、类脑计算的应用、以及新型智能材料在控制系统中的潜力。 通过对本书的学习,读者将能够系统地掌握智能系统的设计原理、核心控制技术和工程实现方法,为开发更智能、更自主、更高效的系统打下坚实的基础。无论您是高校学生、科研人员还是工程师,本书都将是您在智能系统领域探索的宝贵参考。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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《Modern Control Systems》这本书的每一页都充满了智慧的光芒,它不仅仅是一本教科书,更像是一位经验丰富的导师,带领我一步步探索控制世界的奥秘。作者在讲解PID控制器时,不仅详细介绍了P、I、D三个参数的作用,还深入探讨了它们之间的相互影响,以及如何通过整定这些参数来优化系统的性能。书中提供了多种PID参数整定方法,比如Ziegler-Nichols方法,并分析了它们的优缺点,这让我能够根据实际情况选择最合适的整定策略。对于初学者来说,这部分内容无疑是极其宝贵的。而且,这本书在介绍状态空间方法时,也做得非常出色。它将复杂的矩阵运算转化为直观的系统模型,并且详细讲解了如何利用状态空间方程来分析系统的动态特性。书中对可控性、可观性以及状态反馈设计等内容的阐述,都非常系统和透彻。特别是对可控性的讲解,它让我明白了一个系统是否能够通过外部输入来达到任意期望的状态,这对于设计有效的控制器至关重要。作者在书中还引用了许多实际的工程应用案例,例如飞机姿态控制和电机速度控制,这些案例不仅生动有趣,更能帮助我理解控制理论在现实世界中的重要作用。这本书的阅读体验,远不止于知识的获取,它更是一种思维的锻炼,一种解决问题能力的提升。

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《Modern Control Systems》这本书的作者,似乎拥有一种神奇的能力,能够将那些令人望而生畏的数学公式转化为生动有趣的工程语言。书中对系统辨识的介绍,让我明白了如何从实验数据中构建系统的数学模型,这对于许多无法获得精确模型参数的实际系统来说,是非常重要的。作者在讲解模型辨识时,详细介绍了各种辨识算法,例如最小二乘法和最大似然法,并且分析了它们的适用性和局限性。对于我这种希望能够处理实际工程问题,但又缺乏系统模型的读者来说,这部分内容简直是雪中送炭。此外,这本书在介绍鲁棒控制时,也做得非常出色。它不仅讲解了鲁棒控制的基本概念,还深入探讨了H无穷控制和μ合成等先进的鲁棒控制技术,并提供了相关的设计方法和实例。这些技术能够帮助我们设计出对模型不确定性和外部干扰具有良好抵抗能力的控制器,这在许多高可靠性要求的工程应用中都至关重要。书中对这些复杂概念的讲解,总是能够用最清晰的语言和最恰当的例子,让我能够轻松地理解和掌握。阅读这本书,不仅仅是在学习控制理论,更是在学习一种解决问题的思维方式,一种将抽象理论转化为具体工程应用的智慧。

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《Modern Control Systems》这本书以其深入浅出的讲解方式,让我对复杂的控制系统有了全新的认识。作者在介绍稳定性分析的各种方法时,无论是时域的根轨迹法,还是频域的Nyquist判据,都能够清晰地展示不同方法在分析系统稳定性时的作用和优势。我特别喜欢书中对根轨迹法的讲解,它不仅提供了绘制根轨迹的步骤和技巧,还详细分析了根轨迹如何随着增益变化而移动,以及如何利用根轨迹来确定系统的稳定性裕度和设计控制器。这种直观的分析方法,让我能够深刻理解反馈控制如何影响系统的动态特性。此外,本书在介绍非线性控制系统时,也提供了多种方法,如反馈线性化和滑模控制。这些方法能够有效地处理非线性系统中的复杂行为,从而实现精确的控制。作者在讲解这些内容时,总是能够提供一些实际工程中的案例,让我们能够看到这些先进的控制技术是如何在实际应用中发挥作用的。例如,在讲解滑模控制时,书中就引用了机器人关节的控制案例,展示了滑模控制如何在存在不确定性和干扰的情况下,实现对机器人关节的精确位置控制。阅读这本书,就像是进行一次思维的洗礼,它不仅拓宽了我的知识面,更重要的是,它培养了我分析和解决复杂工程问题的能力。

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《Modern Control Systems》这本书是一本令人印象深刻的工程参考书,它以其严谨的逻辑和清晰的结构,帮助我深入理解了现代控制理论的精髓。作者在介绍最优控制时,对变分法和庞特里亚金最小化原理的讲解,让我对如何设计出能够最小化特定性能指标的控制器有了更深刻的认识。书中还详细介绍了线性二次型最优控制(LQR)的设计方法,并通过大量的实例展示了如何选择权重矩阵来权衡状态变量的控制精度和控制能量消耗。这对于我这种希望能够设计出兼顾性能和效率的控制系统的读者来说,无疑是一个非常宝贵的学习机会。此外,本书对数字控制系统的讲解也十分详尽,包括采样理论、离散化方法和数字控制器设计等。在如今数字技术日益普及的背景下,对数字控制的深入理解,对于任何一位控制工程师来说都是必不可少的。书中对Z变换和离散时间系统的分析,为我理解数字控制系统的原理打下了坚实的基础。阅读这本书,让我对控制工程有了更深的理解和认识,它不仅仅是知识的获取,更是一种思维的锻炼,一种解决复杂工程问题的能力。

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当我拿到《Modern Control Systems》这本书时,就被其厚重的篇幅和密集的公式所震撼。然而,一旦开始阅读,我便被作者的叙事能力所吸引。他用一种非常流畅和富有逻辑的方式,将复杂的控制理论娓娓道来。书中对于非线性系统的处理方法,比如描述函数法和相平面分析,都给了我很大的启发。这些方法能够帮助我们理解那些无法用线性模型完全描述的系统行为,例如振荡和稳定性分析。作者在讲解这些内容时,非常注重理论与实践的结合,通过大量的实例,让我们看到这些抽象的数学工具如何解决实际工程中的难题。例如,在描述非线性系统中的“僵死”现象时,书中通过对伺服机构的分析,清晰地展现了非线性特性如何导致系统性能下降,以及如何通过适当的控制策略来克服这些困难。而且,这本书对于数字控制的讲解也十分详尽,包括采样理论、离散化方法和数字控制器设计等。在如今数字技术日益普及的背景下,对数字控制的深入理解,对于任何一位控制工程师来说都是必不可少的。书中对Z变换和离散时间系统的分析,为我理解数字控制系统的原理打下了坚实的基础。此外,作者在介绍诸如模糊控制和神经网络控制等智能控制技术时,也表现出了极大的前瞻性,这些内容为我打开了通往更先进控制方法的大门。这本书不仅仅是传授知识,它更像是一本启迪思维的书籍,让我能够从更广阔的视野去探索控制科学的无限可能。

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《Modern Control Systems》这本书的深度和广度都令人惊叹,它为我提供了一个全面而深入的现代控制理论学习平台。作者在讲解非线性系统的控制方法时,例如反馈线性化和滑模控制,都给出了非常详细的数学推导和工程实现步骤。这些方法能够有效地处理非线性系统中的复杂行为,从而实现精确的控制。作者在讲解这些内容时,总是能够提供一些实际工程中的案例,让我们能够看到这些先进的控制技术是如何在实际应用中发挥作用的。例如,在讲解滑模控制时,书中就引用了机器人关节的控制案例,展示了滑模控制如何在存在不确定性和干扰的情况下,实现对机器人关节的精确位置控制。此外,本书对智能控制技术,如模糊控制和神经网络控制的介绍,也让我看到了控制科学未来的发展方向。这些技术能够处理那些难以用数学模型精确描述的复杂系统,并且能够从数据中学习和适应。阅读这本书,不仅仅是在学习控制理论,更是在学习一种解决问题的思维方式,一种将抽象理论转化为具体工程应用的智慧。

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《Modern Control Systems》这本书的每一页都散发着严谨的科学魅力,作者用一种循序渐进的方式,将复杂的控制理论呈现在读者面前。书中对线性系统分析的详尽讲解,从传递函数到状态空间,再到频率响应分析,构建了一个完整的分析框架。我尤其喜欢书中关于根轨迹法的讲解,它不仅提供了绘制根轨迹的详细步骤,还深入分析了根轨迹如何反映系统的稳定性以及如何通过调整控制器参数来改善系统的动态性能。这种直观的分析方法,让我能够更深刻地理解反馈控制对系统行为的影响。此外,本书在介绍自适应控制时,也做得非常出色。它不仅讲解了自适应控制的基本原理,还深入探讨了梯度法、李雅普诺夫法等多种自适应控制算法,并且提供了相关的设计方法和实例。这些算法能够让控制器在系统参数变化或外部干扰存在的情况下,自动调整控制策略,从而保持系统的最优性能。书中对这些复杂概念的讲解,总是能够用最清晰的语言和最恰当的例子,让我能够轻松地理解和掌握。阅读这本书,不仅仅是在学习控制理论,更是在学习一种解决问题的思维方式,一种将抽象理论转化为具体工程应用的智慧。

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这本书,名为《Modern Control Systems》,封面设计就透着一股沉稳和专业,书脊上的烫金字体在书架上闪耀着智慧的光芒。翻开它,扑面而来的是严谨的逻辑和清晰的思路,就好像作者是一位经验丰富的工程师,循序渐进地引导你走进复杂的控制理论世界。初学者可能会被密密麻麻的公式和图表吓到,但请不要因此却步,因为一旦你深入其中,就会发现这些“天书”背后隐藏着解决现实世界诸多问题的钥匙。书中对于系统建模的详尽阐述,从传递函数到状态空间表示,每一个概念都伴随着生动的例子和直观的解释,这使得原本抽象的数学工具变得触手可及。特别是对PID控制的深入剖析,不仅仅是理论上的推导,更包含了很多关于参数整定和实际应用中的常见问题的讨论,这些都是在其他基础教材中很难找到的宝贵经验。作者在描述各种控制策略时,比如鲁棒控制、自适应控制和最优控制,总是能巧妙地将复杂的数学概念转化为易于理解的工程原理,并且强调了不同控制方法在不同场景下的优劣势,这对于读者选择最合适的控制方案至关重要。更令人赞赏的是,书中大量引用了工程领域的实际案例,从航空航天到工业自动化,让你能真切地感受到控制理论在现代科技发展中的核心地位。对于我这个希望在工程领域有所建树的读者来说,这本书不仅仅是一本教科书,更像是一本指导我如何思考、如何解决工程问题的“秘籍”。它所传达的不仅仅是知识,更是一种严谨的科学态度和解决问题的思维方式,这是任何一个渴望在工程领域深造的学子都应该拥有的宝贵财富。

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《Modern Control Systems》这本书的魅力在于它不仅仅是知识的堆砌,更是一种思维的引导。作者在阐述各种控制器的设计方法时,例如状态反馈控制器的极点配置,都给出了非常详细的推导过程,并且强调了设计思路和背后的物理意义,这使得我能够理解“为什么”这样做,而不仅仅是“怎么”做。书中对于可控性和可观性理论的深入讲解,让我明白了设计状态反馈控制器和状态观测器所必须满足的条件,这对于保证控制系统的有效性和稳定性至关重要。作者在讲解可观性时,还举例说明了如何通过测量输出信号来估计内部状态,这在很多实际应用中,例如传感器成本过高或者无法直接测量某些内部状态的情况下,具有极大的实际意义。另外,本书在讨论线性二次调节器(LQR)时,也做得非常出色。它不仅介绍了LQR的数学框架,还强调了如何通过选择权重矩阵来权衡状态变量的控制精度和控制能量消耗,这是一种非常直观且强大的设计方法。对于我这种希望能够设计出兼顾性能和效率的控制系统的读者来说,LQR无疑提供了一个非常好的解决方案。书中对这些先进控制技术的讲解,充满了智慧和洞察力,让我对控制工程有了更深的理解和认识。这本书不仅仅是在传授知识,它更是在培养一种解决问题的能力,一种将抽象理论转化为具体工程应用的智慧。

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《Modern Control Systems》这本书的编排方式极具匠心,它从最基础的反馈控制概念入手,逐步深入到更复杂的现代控制理论。我特别喜欢书中对系统稳定性的讨论,它不仅介绍了Routh-Hurwitz判据和Nyquist判据等经典方法,还详细讲解了李雅普诺夫稳定性理论,并提供了丰富的算例来帮助理解。作者在讲解这些理论时,总是能用非常清晰的语言和精炼的数学表达,让这些原本可能枯燥的定理变得生动有趣。而且,书中对于时域和频域分析方法的对比和结合运用,也让我对系统的动态响应有了更深刻的认识。比如,在分析系统的瞬态响应时,它会从阻尼比、固有频率等时域参数入手,然后引申到频域中的伯德图和根轨迹图,这些不同角度的分析方法相互印证,极大地加深了我对系统行为的理解。此外,这本书在介绍现代控制技术时,如状态观测器和最优控制,也做得非常出色。它并没有停留在理论的层面,而是花了大量篇幅讲解了这些技术的工程实现和实际应用,甚至包括了一些底层算法的实现细节,这对于我这样想要将理论应用于实践的读者来说,简直是及时雨。书中对卡尔曼滤波的阐述尤为精彩,它不仅解释了其数学原理,还展示了如何在噪声干扰下获得最优的状态估计,这在许多实际工程应用中都至关重要。阅读这本书的过程,就像是在进行一次系统的升级,每一个章节都为我打开了新的视野,让我能够以更宏观、更深入的视角来审视和解决控制问题。

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