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页数:480

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出版时间:2009-1

价格:49.00元

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isbn号码:9787118060614

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• 控制系统
• MATLAB
• 仿真
• 计算
• 自动控制
• 数学建模
• 信号处理
• 系统分析
• 工程应用
• 高等教育

《现代控制工程基础与实践》 内容简介： 本书旨在为读者提供一个扎实的现代控制理论基础，并结合实际工程应用，引导读者掌握先进的控制系统设计与分析方法。全书内容涵盖了从经典控制理论的核心概念到现代控制理论的前沿技术，并通过丰富的案例研究和实践指导，帮助读者将理论知识转化为解决实际工程问题的能力。 核心内容： 第一部分：控制理论基石 第一章 绪论： 深入探讨了控制工程在现代工业、科技和社会发展中的重要地位，阐述了控制系统的基本组成、分类及其发展历程。通过对典型应用场景的介绍，激发读者对控制工程的兴趣，并为后续章节的学习奠定宏观认识。 第二章 系统建模： 详细介绍了建立系统数学模型的方法，包括基于物理定律的机理建模（如电路、机械、热力系统等）以及基于实验数据的辨识建模。重点讲解了传递函数、状态空间方程等描述系统动态行为的关键数学工具，并讨论了模型的线性化、简化等处理技术，为后续的系统分析和设计提供模型基础。 第三章 时域分析： 深入研究了系统的瞬态响应和稳态响应特性。通过分析单位阶跃响应、冲激响应等典型输入下的系统行为，介绍了超调量、上升时间、稳定时间、稳态误差等重要的性能指标。本章还将探讨闭环系统的稳定性判据，如Routh-Hurwitz判据，帮助读者理解系统稳定性的重要性及其判定方法。 第四章 频域分析： 引入了频率响应的概念，重点讲解了Bode图、Nyquist图、Nichols图等可视化工具，用于分析系统的频率特性。通过这些图示，读者可以直观地理解系统的带宽、增益裕度、相位裕度等关键参数，并了解其对系统性能的影响。本章还将介绍根轨迹法，展示如何通过改变系统参数来调整极点位置，从而改善系统性能。 第二部分：现代控制理论精要 第五章 状态空间方法： 引入了更强大、更通用的状态空间描述方法，用于描述和分析线性定常（LTI）和线性时变（LTV）系统。详细阐述了状态方程、输出方程及其之间的关系。本章将重点讲解可控性和可观测性，这是设计状态反馈控制器和状态观测器的前提，并通过实例演示如何进行这些分析。 第六章 PID 控制器设计： 深入讲解了比例-积分-微分（PID）控制器的原理、参数整定方法（如Ziegler-Nichols法、手动整定法）及其在实际工程中的应用。针对不同类型的系统和控制目标，指导读者如何选择合适的PID参数，以获得满意的控制效果。 第七章 线性二次调节器（LQR）和最优控制： 介绍了最优控制的基本概念，特别是线性二次调节器（LQR）的设计。通过定义性能指标函数（代价函数），引导读者设计出在特定约束条件下最优的控制器。本章还将简要介绍其他最优控制理论，如模型预测控制（MPC）的基础思想。 第八章 状态观测器设计： 鉴于实际系统中并非所有状态变量都能直接测量，本章详细阐述了状态观测器的设计原理，包括Luenberger观测器等。指导读者如何根据系统的可观测性条件，设计出能够估计系统内部状态变量的观测器，并将其与状态反馈控制器相结合，实现完整的状态反馈控制。 第九章 鲁棒控制基础： 面对实际系统中存在的模型不确定性和外部干扰，本章引入了鲁棒控制的基本概念。介绍如何度量系统的不确定性，并探讨了H-无穷控制等方法，以设计出对模型误差和干扰具有一定容忍度的控制器。 第三部分：高级主题与工程实践 第十章 非线性控制初步： 简要介绍了几类典型的非线性系统，如饱和、死区、滞后等，并探讨了解决非线性控制问题的一些基本思路，如线性化、分段线性化、模糊控制和神经网络控制的初步介绍。 第十一章 采样控制系统： 探讨了离散时间控制系统的原理与设计。详细介绍了采样、保持过程，数字控制器的设计方法，如双线性变换法、零阶保持法等，以及离散系统的时域和频域分析。 第十二章 控制系统仿真与验证： 强调了仿真在控制系统设计与开发中的关键作用。本书将侧重于介绍如何利用仿真工具来验证控制器设计的有效性、分析系统的动态行为、进行参数优化以及评估不同控制策略的性能。通过实际案例，展示如何构建和运行仿真模型，并对仿真结果进行深入分析。 第十三章 典型工程应用案例： 通过多个不同领域的实际工程应用案例，如机器人控制、航空航天系统、过程控制、电力系统等， ilustra控制理论在解决实际工程问题中的应用。每个案例都将从系统建模、控制器设计、仿真验证到性能评估进行全面讲解，使读者能够更深刻地理解理论知识的实用价值。 本书特色： 理论与实践相结合： 紧密围绕控制工程的实际应用，理论讲解清晰易懂，同时提供了丰富的案例分析和实践指导。 内容体系完整： 从基础的系统建模到现代控制理论的先进技术，内容编排逻辑严谨，适合作为控制工程领域的入门及进阶读物。 注重工程思维培养： 引导读者不仅掌握理论公式，更重要的是培养分析问题、解决问题的工程思维能力。 语言通俗易懂： 避免使用过于晦涩的专业术语，力求以简洁明了的语言阐述复杂的控制原理。 目标读者： 本书适合高等院校自动化、电气工程、机械工程、航空航天、机器人等相关专业的本科生、研究生，以及从事控制系统设计、开发和应用的工程技术人员阅读。 通过本书的学习，读者将能够系统地掌握现代控制理论的核心知识，并具备独立分析和设计各类控制系统的能力，为在实际工程中解决复杂控制问题打下坚实的基础。

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这本书的封面设计和装帧质量给我留下了非常深刻的印象，那种沉稳又不失现代感的配色方案，仿佛预示着内容的严谨与深度。我本来以为这会是一本枯燥的技术手册，但翻开之后发现排版布局非常人性化，大量的图表和清晰的章节划分，让初次接触这个领域的学习者也能快速找到切入点。特别是它的插图部分，不仅是简单的示意图，很多都是经过精心处理的仿真结果截图，色彩梯度自然，细节丰富，极大地提升了阅读体验。不过，说实话，对于那些习惯于纯理论推导的读者来说，这本书的实践导向可能略显突出，某些基础理论的深入探讨似乎被更侧重于实际操作的步骤所取代，这既是优点也是一个需要权衡的地方。整体而言，从硬件感官上来说，它绝对是值得放在书架上的精品，拿在手里很有分量。

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从我的学习风格来看，我更倾向于通过反复的试错和调试来巩固知识，这本书在这方面提供了极大的便利。它不仅仅是一本“读物”，更像是一个详细的操作指南。书中的每一项仿真实验都设计得恰到好处，既不会简单到让人产生松懈感，也不会复杂到让人望而却步。我尤其赞赏作者对“常见错误”的预判和处理，书中专门设置了“调试陷阱”或类似的小节，指出了初学者最容易在哪里栽跟头，并提供了快速排查的思路。这无疑为自学者节省了大量宝贵的时间。唯一的遗憾是，如果能附带一个配套的在线资源库，实时更新一些较新工具箱的兼容性说明，那就完美了，毕竟软件环境的迭代速度非常快。

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这本书给人的整体感觉是极其可靠和耐用，它更像是一本工具书而非昙花一现的热门读物。它的内容结构严谨，语言精确，几乎没有模糊不清的表述。对于需要撰写实验报告或进行项目文档编写的人来说，书中提供的规范化流程和术语使用，具有很高的参考价值。我用它来复习和检验我过去项目中的控制策略，发现其中对系统辨识环节的处理尤其到位，既考虑了数据的获取，也兼顾了模型的准确性。然而，从一个更宏观的视野来看，这本书对新兴的、基于大数据或机器学习的控制方法着墨不多，这使得它在面对未来控制系统的发展趋势时，显得有些传统和保守。它是一块坚实的地基，但上层建筑的创新内容需要读者自行拓展。

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这本书的逻辑脉络构建得相当扎实，它似乎遵循了一条从宏观到微观，再从理论到实践的递进路线。我特别欣赏作者在引入新概念时所采用的类比手法，这使得原本抽象的数学模型变得可视化、可理解。比如，讲解状态空间表示法时，作者巧妙地引入了“系统记忆”的概念，一下子就抓住了核心。但话说回来，对于那些已经具备扎实数学基础，希望能深入挖掘算法底层数学原理的“硬核”读者，这本书的数学推导部分处理得略显“温柔”了。它更倾向于告诉你“如何做”而不是“为什么会这样”。我期待能在某些关键定理的推导过程中看到更严谨的、步步为营的数学证明，而不是仅仅依赖于结论性的描述。

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我花了整整一个周末沉浸在这本书里，最大的感触是作者在案例选择上的独到眼光。他们没有一味地堆砌复杂的、脱离实际的教科书式例子，而是选择了诸如电机调速、温控系统这些在工程中极其常见且具有代表性的应用场景。这种“学以致用”的编排方式，极大地激发了我去尝试自己动手搭建模型的兴趣。我注意到，书中的每一个仿真步骤都配有详细的M文件代码片段解释，而不是仅仅提供一个黑箱程序。这种透明度让我能够追踪到每一个参数设置背后的物理意义，而不是死记硬背命令。然而，对于那些追求前沿研究，比如非线性控制或智能控制算法的读者，可能会觉得这部分内容稍显保守，更偏向于经典控制理论的稳健实现，缺乏一些令人眼前一亮的创新点。

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