控制系统数字仿真与CAD pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:张晓华 编

出品人:

页数:244

译者:

出版时间:2010-2

价格:28.00元

装帧:

isbn号码:9787111288022

丛书系列:

图书标签:

• 自动控制
• 控制系统
• 数字仿真
• CAD
• MATLAB
• Simulink
• 自动控制
• 系统建模
• 仿真技术
• 控制工程
• 计算机辅助设计

好的，这是一份关于《控制系统数字仿真与CAD》之外的、详细的图书简介： --- 《现代控制理论与先进技术应用》 内容概要： 本书旨在深入探讨控制系统设计与分析的核心理论框架，并聚焦于前沿控制技术在实际工程中的集成与应用。全书结构严谨，内容涵盖了经典控制理论的深入拓展、现代控制理论的核心概念、最优控制与鲁棒控制的理论基础，以及智能控制和网络化控制系统的最新发展。本书不仅注重理论的完整性，更强调工程实践中的方法论与工具应用，旨在为高级工程技术人员、科研人员以及研究生提供一份兼具深度与广度的参考指南。 第一部分：现代控制理论的深化与拓展 本部分着重于巩固和拓展学生对线性系统理论的理解，并引入非线性系统分析的基石。 第1章：线性系统的状态空间表示与分析 本章将状态空间模型的建立、系统的可控性、可观测性作为核心。我们不再停留于基础概念，而是深入探讨在多输入多输出（MIMO）系统中的矩阵分解技术（如Jordan标准型），以及如何利用拉普拉斯域的传递函数矩阵与时域的状态空间模型之间进行精确的相互转换。特别关注奇异系统（Singular Systems）的特性分析，这对于处理具有代数约束的物理系统至关重要。此外，本章将引入先进的奇异值分解（SVD）在系统阶次约简中的应用，以应对大规模系统的建模挑战。 第2章：非线性系统的基础理论 非线性系统是实际工程问题的必然产物。本章首先回顾了相平面法（Phase Plane Method）在低阶系统中的局限性，随后重点介绍李雅普诺夫稳定性理论的严格应用。我们将详细解析李雅普诺夫第一法（间接法）的适用条件和局限性，并重点推导和应用李雅普诺夫第二法（直接法）来分析复杂非线性系统的全局稳定性。本章还将引入局域稳定性分析的关键工具——林雅普诺夫指数（Lyapunov Exponents）的计算方法，用以量化系统的混沌特性和敏感性。对平衡点分析和极限环的判定，也将通过更精细的数学工具加以阐述。 第3章：系统辨识与模型简化 精确的数学模型是有效控制器的前提。本部分将系统辨识视为一个逆向工程问题。内容将细分为时域辨识和频域辨识两大类。时域方法将侧重于子空间辨识法（Subspace Identification Methods），如N4SID算法的详细推导和参数估计，相比于传统的最小二乘法，它对噪声的鲁棒性更强。频域辨识将介绍广义频率响应函数（GFRF）的估计，并探讨在存在测量噪声和结构不确定性时，如何通过正则化技术提高模型辨识的精度和可靠性。最后，系统阶次约简将采用Hankel奇异值分解方法，确保降阶后的模型在重要动态特性上保持最高的保真度。 第二部分：先进控制策略的设计与实现 本部分是全书的核心，聚焦于如何利用现代数学工具设计出满足性能指标和鲁棒性要求的控制器。 第4章：最优控制理论与LQR设计 最优控制关注在给定的性能指标下寻找最佳控制律。本章从变分法和庞特里亚金最小原理出发，推导出Hamilton-Jacobi-Bellman（HJB）方程。对于线性系统和二次型性能指标，我们将重点推导和求解代数黎卡提方程（ARE），并给出全维及降维LQR控制器的设计步骤。本章将特别加入时间最优控制的讨论，分析如何利用Bang-Bang控制实现最快时间到达目标状态，并探讨其在执行器饱和约束下的实际操作问题。 第5章：鲁棒控制与H∞理论 面对模型不确定性和外部扰动，鲁棒性成为关键。本章将H∞控制理论作为核心，从加权范数和不确定性建模开始，系统性地介绍如何将控制问题转化为三角不等式和线性矩阵不等式（LMI）的可行性问题。我们将详细推导$H_{infty}$控制器和状态反馈的求解过程，重点阐述如何通过调整权重函数来平衡性能与鲁棒性之间的矛盾。本章还将引入$H_2$控制与$H_{infty}$控制的结合——混合灵敏度控制的设计流程。 第6章：自适应控制与观测器设计 针对系统参数时变或模型信息不完全的情况，自适应控制提供了动态补偿机制。本章区分基于模型参考的自适应控制（MRAC）和基于参数估计的自适应控制。MRAC部分将深入探讨基于超矩（Hyperplane）的切换机制和基于投影算法的参数在线更新。在观测器设计方面，除了经典的Luenberger观测器，我们将详细介绍卡尔曼滤波（Kalman Filter）在最优状态估计中的作用，包括扩展卡尔曼滤波（EKF）和无迹卡尔曼滤波（UKF）在非线性系统状态估计中的应用与性能权衡。 第三部分：智能控制与系统集成 本部分关注将人工智能和现代计算技术融入控制系统，以解决传统方法难以处理的复杂问题。 第7章：模糊逻辑与神经网络控制 模糊控制提供了一种将人类专家经验转化为数学算法的途径。本章详细讲解Mamdani和Takagi-Sugeno (T-S)两种主要模糊推理系统的结构、模糊化和去模糊化过程。随后，本章将引入模糊自适应控制，即利用模糊系统来估计未知参数或调节控制器增益。在神经网络控制方面，我们将重点介绍反向传播（BP）算法在PID参数自整定中的应用，以及径向基函数（RBF）网络在系统辨识和模型预测控制中的应用优势。 第8章：先进过程控制（APC）与模型预测控制（MPC） MPC作为目前工业界最先进的控制技术之一，是本章的重点。我们将从其核心思想——滚动优化开始，推导线性系统的有限时间最优控制问题在MPC框架下的求解方法。本章将深入探讨约束处理的数学方法，包括线性约束和非线性约束的集成，并对比软约束和硬约束MPC的设计差异。此外，本章还将讨论MPC在处理系统延迟和模型误差时的鲁棒性增强技术，如鲁棒模型预测控制（RMPC）的初步概念。 第9章：网络化控制系统与安全性 随着物联网和分布式计算的发展，控制系统正变得网络化。本章讨论了网络延迟、丢包和时钟同步对控制性能的影响。我们将分析采样和保持（Sample-and-Hold）操作在离散时间控制系统中的等效建模，并研究随机网络系统的稳定性判据。最后，本章将引入对网络安全的初步探讨，包括针对数据篡改和拒绝服务攻击的安全控制设计的基本思路。 --- 本书特色： 1. 理论深度与工程实践并重： 每个理论章节后都附有详细的工程案例分析，说明如何将复杂理论转化为可操作的算法。 2. 数学工具的集成应用： 强调LMI、SVD、博弈论等现代数学工具在解决控制问题中的核心作用。 3. 前瞻性视野： 涵盖了从传统最优控制到前沿网络化安全控制的完整技术谱系，适合对控制学科有全面规划的研究者。 4. 严谨的数学推导： 所有核心定理和算法的推导过程均给出完整的数学论证，避免“黑箱式”教学。

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从一名对控制理论有一定基础，但迫切希望深化到高级应用层面的自学者角度来看，这本书的价值体现在其对**现代控制理论**的系统性整合。我阅读了很多关于状态空间法和最优控制的专著，但往往它们会割裂开来讲解。我非常好奇这本书是如何将**卡尔曼滤波**与**最优控制**（如LQR）的理念融会贯通，并将其数字化的实现细节展示出来的。如果书中能够详细阐述如何将连续时间系统转换为高效的离散状态空间模型，并辅以MATLAB/Simulink中的具体模块实现步骤，那将是极好的学习资源。我希望这本书不仅仅停留在“是什么”的层面，更重要的是“怎么做”和“为什么这样做比其他方法更好”的深层次解释。如果它能提供一份清晰的、从数学推导到代码实现的完整路径图，那么它对自学者而言，无疑是一笔巨大的财富，能有效缩短从理论掌握到工程应用之间的鸿沟。

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这本《控制系统数字仿真与CAD》的封面设计着实吸引人，那种深邃的蓝色调搭配着复杂的电路图背景，立刻让人联想到精确与深度。我拿到书的时候，首先被它厚实的质感所折服，感觉里面装载的知识分量十足。我本身是电子工程专业的一名学生，平时接触的教材大多是理论性很强，公式推导占据了大部分篇幅，读起来常常感到枯燥乏味。但这本书在目录上就展现出了它独特的视角，它似乎在努力架起理论与实践之间的桥梁。我注意到它专门划分了章节来讲解如何利用计算机辅助设计（CAD）工具来完成复杂的控制系统建模与仿真，这一点对于我们这些习惯了依赖软件进行工程分析的年轻一代来说，简直是雪中送炭。我尤其期待它在系统辨识和参数估计方面的论述，毕竟在实际工程项目中，我们很难获得一个完全精确的系统模型，如何通过实验数据来逼近真实系统的行为，是解决实际问题的关键。这本书如果能提供详尽的案例分析，并附带一些流行的仿真软件操作指南，那它的实用价值将大大提升，远超那些停留在纯数学推导层面的书籍。

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作为一名在职的工程师，我阅读技术书籍的目的性非常强，我寻找的是能立即转化为生产力的知识。这本书的标题中“数字仿真”这三个字，对我来说具有强大的吸引力。我主要负责的是工业自动化设备的优化，很多时候需要对旧有控制策略的升级进行预先验证，以避免昂贵的停机时间和潜在的生产损失。因此，我非常关注书中关于**实时仿真**技术和**硬件在环（HIL）测试**的介绍。我希望看到作者如何结合现代计算机的并行处理能力，来模拟那些时间延迟极高、涉及多物理场耦合的复杂系统。如果这本书能深入探讨不同数值积分算法（如欧拉法、龙格-库塔法）在精度、稳定性和计算效率之间的权衡，并给出在特定工程场景下的推荐，那么它无疑将成为我案头必备的参考手册。我对它能否提供一些面向工业标准的通信协议（如Modbus或EtherCAT）在仿真模型中的集成方法也抱有期待。

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这本书的叙事风格，给我的感觉更像是一位经验丰富的老教授在与你进行一次深入的学术对话，而不是冷冰冰的知识灌输。它的论述逻辑性极强，但同时又充满了对工程实践中“灰色地带”的深刻洞察。例如，在讲解**PID控制器**的整定方法时，它似乎没有满足于经典的齐格勒-尼科尔斯法，而是花了大量的篇幅去讨论在存在系统延迟和高频噪声干扰下的参数优化策略，这显示出作者对实际工况的深刻理解。我特别欣赏它在引入**模糊逻辑控制**和**神经网络控制**等前沿技术时，所保持的审慎态度，它强调了这些智能控制方法在理论完备性上的挑战，提醒读者不要盲目追求“高大上”的技术，而应回归到系统本身的需求。这种平衡的视角，对于避免我们在追求技术新潮时迷失方向，具有非常重要的指导意义。

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翻开内页，首先映入眼帘的是其清晰的排版和丰富的图表，这对于理解那些抽象的控制理论至关感重要。我注意到作者在引入**离散时间系统**的概念时，并没有急于抛出复杂的Z变换公式，而是先用一个非常直观的阶梯响应图来解释采样对连续系统的影响，这种循序渐进的教学方法让我感到非常亲切。更让我眼前一亮的是，书中对**非线性控制系统**的探讨，这部分内容通常在很多教材中只是蜻蜓点水。这本书似乎投入了相当的篇幅来介绍相平面分析法和李雅普诺夫稳定性理论在数值仿真中的应用，这不仅仅是理论的复述，更像是一场深入的“技术探险”。它似乎在引导读者思考，当面对现实世界中那些复杂、不规则的动态过程时，我们手中的工具箱里应该备有哪些强有力的分析武器。我个人对其中关于鲁棒控制设计的部分抱有极高期望，希望它能提供一些具体的、可操作的设计流程，而非仅仅停留在理论的优雅性上。

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