具体描述
《机电系统执行器应用:电机与电控技术》是针对高职教育的特点，在总结多年的理论教学经验和生产实践经验的基础上编写而成的。全书共分7章，包括直流电机、变压器、交流电动机、常用控制电机、常用低压电器、电动机的基本电气控制电路、常用生产机械的电气控制，每章配有小结、思考题与习题，以便学生课后学习和练习。
《机电系统执行器应用:电机与电控技术》按照高职教育机电一体化技术及相关专业培养目标的要求，在内容编写上遵循学生的认知规律，内容顺序从常用设备和元件的工作原理到生产机械上的实际应用，力求取材的实用性、内容的典型性，突出分析方法，培养分析能力。《机电系统执行器应用:电机与电控技术》以必须、够用为原则，减少理论推导，由浅入深，突出实用能力的培养。
《机电系统执行器应用:电机与电控技术》适用于高职高专院校电气类专业、机电类专业以及相关专业，也可作为相关工程技术人员，特别是维修人员的参考用书。
机械动力学基础与现代控制理论 本书深入剖析了从经典力学到现代控制理论的演进过程，重点关注机械系统的动力学行为建模、分析与控制策略设计。 第一部分：机械系统基础动力学 本书首先从牛顿定律和欧拉-拉格朗日方程出发，为理解复杂机械系统的运动规律奠定坚实的理论基础。我们详细阐述了刚体动力学、振动理论以及多自由度系统的建模方法。 1. 刚体动力学与运动描述： 深入探讨了空间刚体的运动学和动力学，包括旋转矩阵、欧拉角、四元数等在描述空间姿态上的应用与局限性。重点分析了陀螺仪、惯性测量单元（IMU）在状态估计中的作用。我们不仅推导了欧拉方程，还引入了动量守恒定律在解决冲击与碰撞问题中的应用。对于受约束系统的分析，则引入了拉格朗日乘子法，精确处理非完整约束下的运动学限制。 2. 机械振动理论： 这一部分是理解机械系统稳定性的关键。从单自由度和双自由度系统开始，系统地介绍了自由振动、受迫振动和稳态响应分析。傅里叶分析在周期性激励下的响应求解中扮演了核心角色。随后，本书详尽地讨论了阻尼对系统性能的影响（如粘滞阻尼、库仑摩擦），并引入了模态分析方法，用于识别系统的固有频率和振型，这对预防共振至关重要。对于非线性振动，我们引入了相平面分析和庞加莱映射等工具，用以揭示复杂的周期解和混沌现象。 3. 耦合系统与参数辨识： 现实世界的机械系统往往是高度耦合的。本书讨论了如何对包含多个相互作用部件的复杂机械系统进行集成建模，例如齿轮传动链或多连杆机构。在此基础上，我们引入了实验数据在系统辨识中的重要性。通过最小二乘法和卡尔曼滤波的初步应用，展示了如何从实际测量数据中精确估计出系统的质量、刚度、阻尼等关键参数，从而修正理论模型，提高预测精度。 第二部分：线性系统理论与状态空间分析 在掌握了系统的物理建模之后，本书转向现代控制理论的核心——状态空间表示法。 4. 状态空间建模与描述： 详细介绍了如何将高阶常微分方程转化为标准的状态空间形式，这是进行现代控制设计的前提。讨论了系统的基本性质，如可控性（Controllability）和可观测性（Observability），并给出了判定判据（如秩判据）。系统的结构分解，如约当标准型，被用来揭示系统内部的动态特性和解耦的可能性。 5. 线性系统的稳定性分析： 引入了李雅普诺夫稳定性理论，这是判定非线性系统稳定性的通用工具。对于线性定常系统，我们着重分析了特征值（极点）的位置与系统稳定性的直接关系。此外，本书还对比分析了代数稳定性和输入输出稳定性，为理解外部扰动对系统的影响提供了更全面的视角。 6. 经典控制方法的拓展： 尽管本书侧重现代控制，但仍回顾了经典的频率响应分析法（如奈奎斯特图、波德图），并将其与状态空间方法相结合。通过根轨迹分析，展示了如何直观地设计控制器增益以满足暂态响应指标（如超调量和建立时间）。 第三部分：现代控制设计与反馈实现 本部分是全书的技术核心，侧重于利用现代控制理论设计高性能的反馈控制器。 7. 可靠的状态反馈控制设计： 系统地介绍了极点配置（Pole Placement）技术，这是状态反馈设计的基石。我们详细推导了利用Ackermann公式进行状态反馈增益计算的方法。对于状态变量无法完全测量的系统，本书深入讲解了状态观测器的设计，特别是Luenberger观测器和卡尔曼滤波器的原理与结构，它们是实现全状态反馈的前提。 8. 最优控制理论： 从性能指标的量化出发，本书引入了二次型最优控制（LQR/LQG）。LQR（Linear Quadratic Regulator）的设计过程，即如何权衡状态误差和控制输入的成本，被详细阐述。随后，我们结合卡尔曼滤波器的随机最优估计能力，构建了完整的LQR/LQG复合控制器结构，以应对系统中的不确定性和测量噪声。 9. 鲁棒控制与先进技术引言： 认识到实际系统参数的不确定性，本书引入了H-无穷（H-infinity）控制的概念，它侧重于在有界扰动下保证系统的性能和稳定性。此外，对非线性系统补偿的初步探索，如反馈线性化和滑模控制的基本思想，也被纳入其中，为读者深入研究更复杂的实际工程问题指明方向。 10. 离散时间系统与数字实现： 鉴于现代控制系统多由微处理器实现，本书最后探讨了连续时间系统向离散时间系统的转换方法（如零阶保持器法），以及离散时间系统的状态空间表示和极点配置在数字域中的应用。这部分内容强调了采样周期的选择对控制性能的决定性影响。 本书旨在为机械工程、航空航天、机器人学等领域的研究人员和工程师提供一套完整、深入的机械动力学分析与先进控制理论工具箱，强调理论推导与实际工程应用的结合。
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