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isbn号码:9787111075349

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工业自动化领域权威参考：现代控制理论基础与实践 本书聚焦于工业自动化领域的核心技术，系统阐述了现代控制理论的基石、传感器与执行器的精密集成，以及面向复杂系统的优化控制策略。全书内容力求在理论深度与工程实用性之间取得完美平衡，旨在为电气工程、自动化、机械电子等专业的学生、工程师及技术研究人员提供一套全面、深入且与时俱进的学习资料。 第一部分：控制理论的数学与物理基础 本部分构建了理解现代工业控制系统的数学框架和物理前提。 第一章：系统建模与时域分析 本章深入探讨了描述工业过程的动态系统模型。首先，详细介绍了线性、非线性和时变系统的数学表示方法，包括微分方程、传递函数以及状态空间模型。重点剖析了电阻、电容、电感等基本元件在电气系统中的动态特性，以及质量、弹簧、阻尼器在机械系统中的建模方法。 随后，对系统的基本时域性能指标进行了详尽的分析，如瞬态响应（超调量、上升时间、调节时间）、稳态误差等。通过对单位阶跃响应和脉冲响应的解析，读者将掌握如何仅凭系统模型预测其在实际工况下的表现。此外，本章还引入了拉普拉斯变换在求解线性常系数微分方程中的应用，并演示如何利用其简化复杂的串联、并联和反馈系统结构。 第二章：频率响应分析与稳定性判据 频率响应分析是评估控制系统稳定裕度和性能的关键工具。本章首先阐述了传递函数在复平面上的变换，并详细介绍了伯德图（Bode Plot）和奈奎斯特图（Nyquist Plot）的绘制与解读方法。通过对幅频特性和相频特性的分析，读者能够直观地判断系统的带宽、低频特性和高频抑制能力。 稳定性是控制系统的生命线。本章系统地介绍了经典的代数稳定性判据，包括劳斯-赫尔维茨（Routh-Hurwitz）判据的推导与应用。在此基础上，深入讲解了基于频率响应的奈奎斯特稳定性判据，强调了相位裕度和增益裕度作为衡量系统稳定性的实际工程意义。最后，本章通过实际案例展示了如何通过调整系统参数（如增益K）来确保系统稳定且具有良好的动态性能。 第三章：状态空间法与现代控制 本章将控制理论提升到更高维度的分析层面，即状态空间法。详细讲解了如何将高阶传递函数转换为规范化的状态空间形式（如约当标准型和控制/观测标准型）。 核心内容包括状态转移矩阵的求解、系统的能控性和能观测性的判据（利用卡尔曼判据），这是设计现代反馈控制器和观测器的前提。本章还引入了极点配置（Pole Placement）的概念，阐述了如何通过状态反馈矩阵K的设计，将系统的闭环极点任意配置到复平面上期望的位置，从而实现精确的动态性能设计。同时，针对无法完全测量系统状态的情况，详细介绍了观测器的设计，如Luenberger观测器，以估计系统状态。 第二部分：传感、驱动与执行机构 本部分侧重于工业现场数据的采集、处理和物理量的实现。 第四章：工业传感器原理与信号调理 本章全面覆盖了现代工业测量技术中常用的各类传感器。内容涵盖了热学量（热电偶、RTD）、力学量（应变片、压力传感器）、位移量（LVDT、光栅尺）和电磁量（霍尔传感器）的物理原理、静态特性（灵敏度、线性度、迟滞）和动态特性。 特别强调了传感器信号的调理过程，包括桥路平衡、放大电路设计（仪表放大器）、滤波技术（抗混叠滤波、低通滤波）以及模数转换（ADC）的选择与误差分析。通过对比不同传感器的优缺点，指导读者根据测量对象和环境选择合适的传感元件。 第五章：伺服驱动与执行机构 执行机构是将控制信号转化为物理动作的关键环节。本章首先详细解析了直流伺服电机、交流同步/异步电机以及步进电机的基本结构、工作原理和驱动电路。 重点在于电机控制器的设计，包括速度环和电流环的构建。对于交流电机，深入探讨了矢量控制（Field-Oriented Control, FOC）和直接转矩控制（Direct Torque Control, DTC）的核心思想及其在高性能伺服系统中的应用。此外，还涵盖了液压和气动执行器的选型与控制策略，特别是比例阀和伺服阀的动态特性分析。 第三部分：先进控制技术与应用 本部分面向复杂系统和非线性系统的控制挑战。 第六章：经典PID控制器的优化与抗干扰 PID控制器（比例-积分-微分）作为工业控制的基石，本章对其进行了深入挖掘。不仅仅停留在参数整定（如Ziegler-Nichols方法），更侧重于现代PID的改进，包括串级控制、前馈控制以及Smith预估器在存在纯延迟系统中的应用。 本章详细讨论了PID在实际应用中遇到的难题，如积分饱和（Anti-windup）的解决方案、测量噪声对微分项的放大效应以及如何通过先进的滤波技术来平滑控制输出。 第七章：非线性系统控制导论 针对许多工业过程固有的非线性特性，本章引入了处理非线性系统的常用方法。内容包括利用线性化技术（泰勒级数展开）在工作点附近对系统进行分析。 核心内容聚焦于滑模控制（Sliding Mode Control, SMC）的设计原理，强调其对参数变化和外部扰动的鲁棒性。同时，对Backstepping（反步法）设计思路进行了原理性的介绍，展示了如何逐步构造一个全局稳定的控制器，尤其适用于级联非线性系统的控制设计。 第八章：自适应与鲁棒控制概述 当系统参数不确定或发生变化时，固定参数控制器将失效。本章引入了应对不确定性的高级控制策略。 详细阐述了Model Reference Adaptive Control (MRAC) 的结构，包括基于误差模型的参数估计和反馈律更新机制。对于鲁棒控制，本章侧重于$H_{infty}$控制的设计思想，解释了如何通过求解特定的代数黎卡提方程（ARE）来设计一个在保证稳定性的前提下，对所有满足范数约束的扰动都具有最优抑制性能的控制器。这部分内容为处理高精度、高可靠性要求的系统（如航空航天、精密制造）奠定了理论基础。 附录：工程计算工具箱 本附录提供使用MATLAB/Simulink或Python科学计算库（如SciPy, Control Systems Library）进行动态系统仿真、参数辨识和控制器验证的实例代码和操作指南，确保理论知识能够高效地转化为工程实践能力。

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这本书在理论与实践的结合上做得相当出色。它不仅仅是枯燥的理论讲解，而是紧密结合了大量的实践操作。作者在讲解完每一个重要的知识点后，都会给出相应的实践指导或者小练习，让我能够立即将学到的知识应用到实践中去。我甚至可以在阅读的时候，就想象着自己在一个实际的PLC系统中进行操作。书中还提到了很多与可编程控制器相关的软件和硬件工具，并且对它们的用法进行了解释，这对我来说非常有用，因为我一直想找一些入门级的工具来尝试一下。这种理论与实践相结合的学习方式，让我感觉学习过程更加扎实，也更有成就感。我不再只是被动地接受信息，而是主动地参与到学习过程中。

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这本书的装帧设计真的很不错，封面采用了沉稳的蓝色调，搭配着金色的标题和线条，散发出一种专业而又不失活力的气息。我尤其喜欢它封面上那一串串仿佛在跳跃的代码，瞬间就吸引住了我，让我对这本书的内容充满了好奇。翻开内页，纸张的质感也相当好，印刷清晰，字体大小适中，阅读起来非常舒适，长时间看也不会觉得眼睛疲劳。目录的设计也很直观，每一章的标题都概括得很到位，我能够快速地找到我感兴趣的部分。而且，我注意到书的排版布局也很合理，留白适度，不会显得拥挤，这对于学习和做笔记来说都非常友好。整体而言，这本书在视觉和触觉上都给了我非常好的第一印象，它不仅仅是一本技术书籍，更像是一件精心制作的工艺品，让人爱不释手。我甚至还在考虑，读完之后，是不是可以把它摆在书架上作为一件装饰品，它独特的设计感绝对能够为我的书房增添一份科技的魅力。

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这本书在作者的专业性和严谨性方面，让我感受非常深刻。从字里行间，我能够感受到作者在可编程控制器领域有着深厚的积累和丰富的实践经验。他对每一个概念的阐述都力求准确，对每一个公式的推导都严谨细致，对每一个案例的分析都客观全面。在阅读过程中，我很少会遇到含糊不清或者模棱两可的说法，这让我对书中的内容充满了信任。而且，我注意到书中还引用了一些相关的学术文献和行业标准，这进一步印证了其内容的权威性。对于我这样一个希望深入学习某个领域知识的人来说，一本专业性强、严谨可靠的书籍是至关重要的，而这本书无疑满足了我的这一需求。

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这本书的语言表达方式真是出乎我的意料，它并没有像很多技术类书籍那样，一开始就抛出一堆晦涩难懂的术语和复杂的公式，而是循序渐进，从最基础的概念讲起，就像一位经验丰富的老师在耐心指导初学者一样。我之前对可编程控制器（PLC）一直有些模糊的概念，觉得它是一个非常高深莫测的领域，但这本书用非常通俗易懂的语言，结合生活中的例子，将PLC的原理和工作方式解释得清清楚楚。例如，在介绍输入输出模块时，作者并没有直接给出一堆技术参数，而是用“开关”和“灯泡”来打比方，让我一下子就明白了信号是如何被采集和输出的。这种“润物细无声”的教学方式，让我感觉学习的过程一点也不枯燥，反而充满了乐趣。我能够感受到作者在撰写这本书时，确实花了很多心思去思考如何让读者更容易理解，而不是简单地堆砌知识点。

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这本书在案例分析部分的深度和广度都让我印象深刻。作者不仅仅是简单地列举了一些应用案例，而是对每一个案例都进行了深入的剖析。他会详细介绍案例的背景、需求、PLC在该系统中的具体应用、编程思路、硬件选型，甚至还会涉及到一些成本效益的分析。我尤其喜欢书中关于智能制造的案例，作者不仅仅是介绍了一个自动化的流水线，更是从整个工厂的生产流程、物料管理、质量控制等多个维度，详细阐述了PLC在其中扮演的关键角色，以及如何通过PLC的协同来实现高效、智能的生产。这些案例让我能够更清晰地认识到PLC在现代工业中的价值和意义，也让我对未来的自动化发展有了更深入的思考。

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这本书的作者在逻辑分析和问题解决方面的讲解，让我受益匪浅。在讲解PLC的工作原理时，作者总是会设置一些典型的问题场景，然后一步一步地引导读者进行分析，最终找到解决方案。这种“引导式”的学习方法，不仅让我学会了如何理解PLC的运行机制，更重要的是培养了我独立分析和解决问题的能力。我记得有一章讲解了如何排除PLC系统故障，作者列举了非常多可能出现的故障类型，并且为每一种故障都提供了详细的排查步骤和应对策略。这让我明白，在实际工作中，遇到问题并不可怕，关键是要掌握正确的分析方法和解决思路。这本书不仅仅是传授知识，更是在塑造一种科学的思维方式。

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书中关于编程部分的讲解，可以说是我阅读过的最清晰、最易懂的部分之一。作者并没有上来就讲复杂的指令集，而是先从PLC的编程逻辑入手，详细解释了梯形图、指令表、结构化文本等几种主要的编程语言的特点和适用场景。我尤其欣赏的是，作者为每种编程语言都提供了大量的实例，并且这些实例都非常贴近实际应用，我甚至可以跟着书中的例子，尝试在脑海中模拟编程的过程。而且，书中还非常贴心地讲解了一些编程技巧和注意事项，比如如何优化程序，如何避免常见错误等等，这些内容对于我这样一个初学者来说，简直是宝藏。读完这部分，我感觉自己对PLC编程不再是望而却步，而是有信心去尝试和实践了。

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这本书的图示化讲解是我非常喜欢的一点。在讲解复杂的概念时，作者总是会配以精美的插图、流程图和表格，将抽象的概念形象化、具体化。我个人对文字的理解能力相对较弱，但有了这些图示的辅助，我感觉很多原本难以理解的内容都变得豁然开朗。例如，在介绍PLC的硬件组成时，作者绘制了一张非常详细的PLC系统架构图，让我对CPU模块、输入模块、输出模块、通信模块等各个部分的功能和连接关系一目了然。在讲解编程逻辑时，也使用了大量的梯形图示例，每一个都画得很清晰，让我能够直观地理解指令之间的逻辑关系。不得不说，这本书在视觉呈现方面做得非常出色，极大地提升了阅读体验。

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这本书在知识的广度和深度上都做得非常到位。它不仅仅停留在理论层面，而是深入浅出地讲解了可编程控制器在各个工业领域的实际应用，让我大开眼界。从自动化生产线的控制，到楼宇自控系统，再到智能家居的实现，这本书几乎涵盖了PLC能够触及的方方面面。而且，每个应用案例都分析得非常透彻，不仅仅是简单地罗列设备，而是详细阐述了PLC在该场景下所扮演的角色、实现的功能以及与其他系统的协同工作方式。我特别喜欢其中关于智能工厂的章节，作者对工业4.0时代PLC的发展趋势进行了深刻的剖析，让我对未来的自动化技术有了更清晰的认识。这本书让我明白，PLC并不是一个孤立的技术，而是连接各个工业环节的“神经中枢”，它的重要性远远超出了我的想象。

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这本书的章节安排和知识递进逻辑非常清晰，让我能够逐步深入地掌握可编程控制器相关的知识。从最基础的PLC构成原理，到各种指令的详细讲解，再到具体的应用案例分析，每一部分都承接得非常自然，让我感觉学习过程一气呵成，不会出现知识断层或者难以理解的地方。我特别喜欢它将抽象的理论概念与具体的工程实践紧密结合起来，让我能够更好地理解知识的实际应用价值。而且，书中还穿插了一些学习方法和建议，比如如何进行有效的学习，如何准备相关的资格认证考试等等，这些内容对于我这样的学习者来说，真的是非常贴心和实用。总而言之，这是一本结构合理、逻辑清晰、内容翔实的学习辅导书籍，我强烈推荐给所有想要学习可编程控制器技术的朋友们。

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