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出版者:人民邮电出版社

作者:Charles Alexander

出品人:

页数:789

译者:关欣

出版时间:2009-9

价格:129.00元

装帧:

isbn号码:9787115201218

丛书系列:图灵电子与电气工程丛书

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现代控制系统导论 作者：张伟，李明 出版社：科技前沿出版社 出版年份：2023年 --- 内容简介 《现代控制系统导论》是一本全面、深入介绍现代控制理论及其工程应用的教科书。本书旨在为读者，无论是电子信息工程、自动化、机械工程，还是其他相关交叉学科的本科高年级学生或初级研究人员，提供一个坚实的理论基础和丰富的实践指导。我们深知，在当今这个高度依赖自动化和智能化的时代，对复杂系统进行精确建模、分析和有效控制，已成为工程技术人员必须掌握的核心能力。 本书的结构设计旨在实现理论的循序渐进与应用的紧密结合。我们首先从系统动力学基础出发，回顾和深化读者对动态系统的理解，这包括对线性时不变（LTI）系统状态空间表示法的详细阐述。不同于侧重于传统传递函数方法的教材，本书将状态空间方法作为贯穿始终的主线，强调其在处理多输入多输出（MIMO）系统和非线性系统时的优越性。 第一部分：系统建模与时域分析 本书的开篇部分聚焦于系统的数学建模。我们不仅涵盖了经典的机电系统、热力学系统和电路系统的建模方法（但侧重于建立微分方程和状态空间方程，而非详细展开基础电路元件的欧姆定律或基尔霍夫定律），更引入了现代控制理论中至关重要的辨识理论基础。读者将学习如何利用实验数据，通过最小二乘法等工具来估计系统参数，从而建立起更贴近实际的数学模型。 在模型建立之后，我们将深入探讨系统的时域分析。这包括对能控性与可观测性的深入探讨。这是现代控制理论的基石，它决定了一个系统是否可以被任意驱动到期望的状态，以及我们能否仅通过输出信息完全了解系统的内部状态。我们提供了严格的数学证明和直观的物理意义解释，帮助读者理解这些概念在系统设计中的决定性作用。 第二部分：反馈控制设计与极点配置 本书的核心部分在于反馈控制的设计。我们认为，控制的本质是通过反馈来重构系统的动态行为。因此，我们花费大量篇幅介绍状态反馈极点配置技术。读者将学习如何利用Ackermann公式和矩阵右半平面法，精确地将系统的闭环极点放置在期望的位置，从而实现期望的暂态响应性能（如快速性、阻尼比和超调量）。 紧接着，我们详细讲解了状态观测器的设计，包括 Luenberger 观测器和卡尔曼滤波器的基础原理。在许多实际应用中，系统的全部状态变量无法直接测量，观测器的作用即是利用输入和输出信息，高精度地估计出内部状态。我们将详尽对比全阶和降阶观测器的设计流程与性能差异。 第三部分：最优控制与随机系统 随着控制要求的日益精细化，单一的性能指标往往不能满足需求。本书的第三部分引入了最优控制理论。重点讲解了 LQR (Linear Quadratic Regulator) 控制器设计。LQR 提供了一种系统化的方法，通过权衡控制努力（输入能量）和状态偏差（输出误差），设计出性能最优的反馈增益。我们详细推导了代数黎卡提方程（ARE），并展示了 LQR 在连续时间与离散时间系统中的应用。 此外，鉴于现实世界中的测量噪声和系统扰动是不可避免的，本书引入了随机系统控制的基础概念。卡尔曼滤波器的设计和应用被提升到更专业的层面，作为最优线性估计器的代表，它在导航、姿态估计等领域具有不可替代的地位。我们清晰地阐述了最小均方误差（MMSE）准则与卡尔曼滤波器的内在联系。 第四部分：鲁棒性与先进控制主题 为了应对模型不确定性和外部干扰带来的挑战，本书的最后一部分介绍了现代控制中的关键主题：鲁棒性分析。我们介绍了根轨迹法在多变量系统中的推广概念，并着重讲解了 $H_{infty}$ 控制的基础思想——将控制问题转化为一个保证系统在所有可能的扰动下都能保持稳定性和良好性能的优化问题。虽然 $H_{infty}$ 控制的完整推导依赖于复杂的矩阵不等式，但本书侧重于解释其物理意义和设计哲学。 最后，本书对非线性控制进行了概述性介绍，包括李雅普诺夫稳定性理论的基本概念和线性化方法，为读者后续深入研究非线性动力学和更复杂的控制策略（如滑模控制、自适应控制）打下理论基础。 --- 本书特色 1. 理论深度与工程实践的平衡： 书中包含大量的例题和详细的求解步骤，直接服务于工程设计需求。 2. 以状态空间为核心： 严格遵循现代控制理论的主流叙事框架，避免在基础理论部分过多纠缠于传统方法。 3. 丰富的案例分析： 涵盖了无人机姿态控制、过程控制优化、机器人运动规划等多个领域的案例，展示理论的强大应用潜力。 4. 配套的仿真资源： 随书附带的实验指导手册，鼓励读者使用 MATLAB/Simulink 等工具对所学方法进行验证和仿真，加深理解。 《现代控制系统导论》力求成为一本结构严谨、内容新颖、具有高度工程实用价值的教材，帮助新一代工程师驾驭和设计更加智能、精确的控制系统。

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在证明Fourier Transform的Time Integration (Chp18.2 p828)这个性质时，用到了 U(ω)=1/jω+πδ(ω) Eq.(18.36)，而它正是用Time Integration这个性质得出的，不就成了循环论证了吗？  

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在证明Fourier Transform的Time Integration (Chp18.2 p828)这个性质时，用到了 U(ω)=1/jω+πδ(ω) Eq.(18.36)，而它正是用Time Integration这个性质得出的，不就成了循环论证了吗？  

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这本书的插图和图示简直是太棒了！我作为一个初学者，在面对那些复杂的电路图时，常常感到无从下手，但是《电路基础》这本书的每一个概念讲解都配有清晰、精美的示意图。特别是对基尔霍夫定律的阐述，作者不仅用文字详细解释了原理，还通过一个实际的例子，一步步地用图示展示了如何列方程、求解的过程。那些电阻、电容、电感在图上被画得栩栩如生，让你一眼就能分辨出它们在电路中的作用。我记得有一次我在学习戴维南定理时，书中的那个三维立体图解让我瞬间茅塞顿开，原来那个等效电路是可以这样直观地理解的。对于那些抽象的理论，这本书总是能找到一个形象的比喻或者一个视觉化的表达方式，让原本枯燥的公式和定律变得生动起来。我甚至会花时间去欣赏那些电路图的设计，它们不仅仅是工具，更像是一种艺术品，体现了作者对教学的匠心。这本书的排版也非常考究，文字与图表的布局恰到 আত্মার，阅读起来非常舒适，不会让人产生视觉疲劳。对于需要通过视觉辅助来理解复杂概念的学习者来说，这绝对是一本不可多得的宝藏。

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我必须得提一下这本书在材料的组织逻辑上所体现出的高超艺术。它不是简单地按照“直流→交流→三相电”的线性顺序铺陈，而是构建了一个非常具有启发性的学习路径。作者似乎非常了解学习者在不同阶段的认知障碍点，并提前在布局中设置了“桥梁”章节。例如，在介绍完复杂的瞬态响应分析后，它紧接着没有直接跳入拉普拉斯变换，而是用一个专门的章节来回顾和对比不同储能元件在时域和频域中的行为差异，这种“回顾与展望”的结构，极大地帮助我消化了前一阶段的知识点。它的章节间的衔接非常顺畅，感觉像是阅读一部精心编排的交响乐，每一个乐章都有其铺垫和高潮，并且最终汇集成一个宏大的整体。这种非线性的、螺旋上升的知识结构，远比那种平铺直叙的教材更符合人脑对知识的构建和记忆规律。每次读完一个大章，我都有一种“原来如此，一切都是环环相扣的”的豁然开朗之感。

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对于自学爱好者来说，这本书的价值在于它提供的“自洽性”极高。我通常在自学过程中会遇到一个普遍的难题：不同的参考资料之间对同一个概念的表述方式或符号定义存在微妙的差异，这极易造成混乱。然而，《电路基础》这本书似乎自带了一个完整的知识宇宙，所有的定义、符号约定和推导都遵循其内部的严格逻辑，形成了一个密不透风的体系。我不需要频繁地跳到其他资源去“交叉验证”某个公式的正确性，因为这本书提供的理论推导链条是完整且可追溯的。即使是处理一些稍显复杂的非线性元件的线性化模型近似，书中的论述也是清晰且有理有据的，它甚至会提醒读者在什么条件下这些近似会失效。这种高度的内部一致性和严谨性，为独立学习者提供了一个极其可靠的“知识锚点”，让我们可以专注于理解内容本身，而无需分神去处理外部信息的不一致性，极大地提高了学习的效率和深度。

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这本书的习题设计简直是为“实战派”量身定做的，它完美地平衡了理论深度和动手实践的需求。很多教科书的习题要么过于简单，要么就是那种脱离实际的“天空中的计算题”，但《电路基础》的内容就不同了。它涵盖了从基础的欧姆定律应用到更复杂的交流稳态分析，每一个章节后面的练习题都紧密联系着实际工程中的应用场景。我特别欣赏它提供的那些带有详细步骤解析的例题，很多时候，光是看解析的过程，我就能学到书本正文里没有讲到的解题技巧和思维定势的突破方法。比如，在处理RLC串联谐振电路时，书中的例题不仅求出了谐振频率，还探讨了品质因数对带宽的影响，这种深入浅出的探讨方式，极大地拓宽了我的视野。更重要的是，它强调了对结果的物理意义的理解，而不是仅仅追求一个正确的数值答案。这使得我在做题时，不再是机械地套公式，而是真正地在“和电路对话”，这对于培养严谨的工程师思维至关重要。

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这本书的行文风格，用一个词来形容就是“深沉而严谨”，它不像某些入门教材那样过度地卖萌或试图用过于轻松的语言来掩盖内容的空洞。作者的笔触非常稳健，每一个术语的引入都经过了深思熟虑，确保读者能够建立起坚实的数学和物理基础。它没有急于展示那些花哨的现代应用，而是将时间花在了对基本定律的精确定义和推导上。读起来，你能感觉到作者对电路理论的敬畏之心，他对电荷、电流、电压这些基本量给出的定义，精确到每一个细节，这使得我在后续学习更高级的电磁场理论时，基础异常牢固。这种不辞繁琐地追溯源头的态度，对于那些追求“知其所以然”的学习者来说，是无价的。虽然初读时可能会觉得节奏稍慢，需要耐心消化，但一旦你跟上了作者的思路，你会发现自己对电学世界的理解上升到了一个新的维度，不再是浮于表面的概念堆砌，而是真正触及到了电现象的本质。

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科学研究就是观察其他人已经看到现象，思考还无人思考的问题。

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科学研究就是观察其他人已经看到现象，思考还无人思考的问题。

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解释的深入浅出，娓娓道来。

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非常棒的一本书，可惜听说绝版了

评分☆☆☆☆☆

好书，，