自动控制原理

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出版者:清华大学
作者:杨智//范正平
出品人:
页数:479
译者:
出版时间:2010-7
价格:45.00元
装帧:
isbn号码:9787302214120
丛书系列:
图书标签:
  • 自动控制
  • 控制理论
  • 控制系统
  • 经典控制
  • 现代控制
  • MATLAB控制
  • 自动化
  • 电气工程
  • 机械工程
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具体描述

自动控制原理是高等院校理工科学生的核心课程之一,《自动控制原理》主要讲述自动控制系统理论及其应用,包括自动控制的基本概念、基本理论、分析与设计方法。全书共9章,分别讲述自动控制系统的基本概念; 控制系统的数学模型,包括状态变量模型; 控制系统的时域分析方法; 线性系统的根轨迹分析方法; 线性系统的频域响应分析方法; 控制系统的校正设计方法; 状态变量分析与设计; 非线性系统,主要是相平面和描述函数法; 数字控制系统。

《自动控制原理》以培养应用研究和创新型人才为主线,通过贯穿全书的一系列新颖且充满挑战性的问题,并在问题答案的寻找过程中,使学生充分体会到发现的乐趣。每章首页介绍一位与电子信息与电气学科有关的国际知名学者,每章最后一页简单介绍电子信息与电气学科某一个专业的概况、研究内容及职业方向,正确引导学生了解学科各专业的培养目标及相互联系。

《自动控制原理》可作为高等学校电子信息与电气学科各专业,机械、化工、航空航天等非电类相关专业的本科生教材,亦可供有关工程技术人员参考。

好的,这是一份为一本名为《自动控制原理》的书籍量身定制的、但不包含该书任何内容的详细图书简介。 --- 《跨越时空的信使:古典密码学与信息安全的历史演进》 内容概要: 本书深入探索了人类文明发展史上,信息是如何被秘密保护、又是如何被破解的壮丽历程。我们不谈反馈回路,不谈系统稳定性,而是将目光聚焦于那些潜藏在文字与数字背后的、关于保密与窃取的古老智慧与现代技术。 从古埃及的象形文字隐写术,到斯巴达的皮带密码(Scytale),再到恺撒的简单替换机制,本书首先勾勒出古典密码学——一种基于数学和语言学原理的加密艺术——的起源与早期实践。我们详细剖析了这些方法的原理、局限性以及在特定历史情境下的应用价值,例如,在军事通信、外交往来以及商业秘密保护中的关键作用。 第一部分:从羊皮纸到电报——古代与中世纪的加密实践 本部分着重介绍历史上的重大密码体系。例如,阿拉伯数学家阿尔-金迪(Al-Kindi)对频率分析(Frequency Analysis)的开创性应用,这标志着密码学从纯粹的艺术向科学转变的里程碑。随后,我们将细致考察文艺复兴时期诸如维吉尼亚密码(Vigenère Cipher)的出现,这种多表替换密码是如何在相当长的一段时间内,被认为是“不可破译的”,以及其背后的复兴式密码本机制。 我们特别关注密码在权力结构中的作用。从教皇的密函到欧洲君主的私人信件,密码不仅是工具,更是权力的延伸。每一章都将配有大量的原始文献插图、加密/解密步骤的图解,帮助读者直观理解这些古典方法的运作逻辑。 第二部分:战争、情报与电气时代的冲击 信息安全的重要性在两次世界大战中达到了前所未有的高度。本书的第二部分将聚焦于电子技术初露锋芒时,密码学所经历的剧变。我们不会讨论工业控制系统,而是深入探讨二战中著名的“恩尼格玛机”(Enigma Machine)及其破解工作。 这不是一本关于电子工程的书籍,因此,我们着重分析了图灵和布莱切利园团队如何利用数学逻辑、概率论和机械辅助装置,从根本上瓦解了恩尼格玛的复杂性。我们将详细阐述“炸弹机”(Bombe)的工作思路——一种特定目的的计算设备——以及它是如何利用语言学上的弱点和人为失误来建立有效攻击路径的。破解过程本身,就是人类智力与机器协同解决复杂逻辑问题的典范。 第三部分:数学的堡垒——公钥体系的诞生与现代信息保护 进入20世纪下半叶,随着计算机科学的兴起,密码学进入了新的纪元。本书的第三部分描述了信息安全领域最伟大的革命之一:公钥加密体系的诞生。 我们将详尽介绍Diffie-Hellman密钥交换协议的数学基础,以及随后出现的RSA算法。这里强调的重点是数论在信息安全中的应用,特别是大数质因数分解的困难性。读者将理解,为什么一个理论上可行但实际上耗时数百万年的计算任务,能够成为保护全球金融交易和数字通信的基石。我们还将探讨椭圆曲线密码学(ECC)的原理,作为一种更为高效的替代方案,展示了纯粹数学结构如何被应用于构建安全的数字身份和数据传输通道。 第四部分:数字时代的隐秘战争与未来展望 最后一部分,本书将视角转向当代,探讨数字签名、哈希函数以及现代网络协议(如TLS/SSL握手过程的加密哲学,而非技术实现细节)背后的安全理念。我们探讨了量子计算对现有加密体系的潜在威胁,以及密码学家们正如何探索后量子密码学(如格密码、哈希类密码)的可能性,以确保信息在未来依然能够保持其私密性与完整性。 本书旨在为历史爱好者、逻辑推理的探索者以及所有对信息本质和秘密保护艺术感兴趣的读者提供一个全面且引人入胜的导览。它是一部关于人类如何用逻辑和数学构建壁垒,又如何用同样强大的工具去攻破这些壁垒的史诗。 关键词: 密码分析、频率分析、维吉尼亚密码、恩尼格玛机、图灵、RSA算法、数论基础、数字签名、信息论。 本书特色: 注重历史脉络: 将密码学的发展置于具体的政治和军事背景中进行考察。 强调逻辑推理: 详细解析经典和现代密码算法背后的数学逻辑,而非编程实现。 丰富的案例研究: 包含历史上的著名密码破译案例分析,展示破解的思维过程。 清晰的图示说明: 复杂概念通过清晰的流程图和机制示意图进行阐释。 目标读者: 对历史、数学、逻辑推理以及信息安全哲学感兴趣的非专业读者,历史系学生,以及希望了解信息保护技术起源的计算机科学初学者。 ---

作者简介

杨智 中山大学信息科学与技术学院自动化系教授。自1983年以来一直从事控制科学与工程的科研与教学工作,主要研究方向为复杂系统的建模与控制理论及应用。编著有《可编程控制器》,《虚拟仪器教学实验简明教程》,获省级科学技术进步二等奖一次,省级教学成果一等奖两次等,先后主持或参加国家和省级科研项目10余项,许多科研项目已成功应用到多种领域。在《自动化学报》、《Asian Journal of Control》等期刊上发表学术论文50余篇。

范正平 中山大学信息科学与技术学院自动化系副教授。2006年毕业于香港城市大学电子工程系获博士学位。主要研究方向为复杂系统网络建模及其性能分析、复杂动态网络的控制及同步以及混沌控制及在保密通信中的应用。在国际著名学术刊物上发表学术论文20余篇。

目录信息

电子信息与电气学科世界著名学者——瓦特 第1章 绪论 1.1 引言 1.2 自动控制的定义和历史回顾 1.3 自动控制系统举例及术语定义 1.3.1 液位控制系统 1.3.2 温度控制系统 1.3.3 自动控制系统术语定义 1.4 自动控制系统的基本控制方式 1.4.1 开环控制 1.4.2 闭环控制 1.4.3 复合控制 1.5 自动控制系统分类 1.5.1 按系统特性方程分 1.5.2 按参考输入信号的变化规律分 1.5.3 按控制系统输入量和输出量类型及数量分 1.5.4 按控制原理分 1.6 自动控制系统的基本要求 1.7 自动控制原理课程性质和内容 1.8 小结 关键术语和概念 拓展您的事业——电子学 习题电子信息与电气学科世界著名学者——麦克斯韦 第2章 控制系统的数学模型 2.1 引言 2.2 控制系统的时域数学模型 2.2.1 微分方程与状态变量数学模型 2.2.2 线性定常微分方程的解 2.2.3 非线性系统的线性化 2.2.4 运动的模态 2.3 控制系统的复数域数学模型 2.3.1 传递函数的定义与性质 2.3.2 传递函数的零点与极点 2.3.3 传递函数用于分析控制系统性能 2.3.4 传递函数数学模型建立举例 2.4 控制系统的方框图与信号流图 2.4.1 控制系统的方框图 2.4.2 方框图的等效变换和简化 2.4.3 信号流图 2.4.4 多输入系统的传递函数 2.5 输入输出模型与状态变量模型之间的关系 2.5.1 由输入输出模型转换为状态变量模型 2.5.2 由状态变量模型转换为输入输出模型 2.5.3 线性定常系统在坐标变换下的特性 2.6 数学模型的实验测定法 2.6.1 数学模型实验测定的主要方法 2.6.2 数学模型的工程辨识 2.7 MATLAB用于控制系统模型建立与仿真 2.8 小结 关键术语和概念 拓展您的事业——电气工程 习题电子信息与电气学科世界著名学者——维纳 第3章 控制系统时域分析 3.1 引言 3.1.1 典型输入信号 3.1.2 时域性能指标 3.2 控制系统时域分析 3.2.1 一阶系统的时域分析 3.2.2 典型二阶系统的时域分析 3.2.3 高阶系统的时域分析 3.2.4 MATLAB分析控制系统时域响应 3.3 线性定常系统的稳定性分析 3.3.1 稳定性定义及线性定常系统稳定的充分必要条件 3.3.2 劳斯稳定判据 3.3.3 赫尔维茨稳定判据 3.3.4 劳斯稳定判据的应用 3.4 控制系统的稳态误差分析 3.4.1 误差定义及稳态误差 3.4.2 稳态误差的计算 3.4.3 稳动态误差系数 3.4.4 扰动作用下的稳态误差 3.4.5 减小或消除稳态误差的措施 3.5 小结 关键术语和概念 拓展您的事业——自动化 习题电子信息与电气学科世界著名学者——伊文思电子信息与电气学科世界著名学者——奈奎斯特电子信息与电气学科世界著名学者——伯德电子信息与电气学科世界著名学者——卡尔曼电子信息与电气学科世界著名学者——李雅普诺夫电子信息与电气学科世界著名学者——香农附录A 拉普拉斯变换附录B 李雅普诺夫主稳定性定理的证明附录C 常用z变换表参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮,那种沉稳的墨绿色配上烫金的书名,透着一股经典的学术气息。刚翻开首页,我就被作者严谨的逻辑结构和清晰的排版所吸引。它不像某些教科书那样堆砌晦涩的术语,而是力求用最直观的方式引导读者进入复杂的系统思维。特别是开篇对“反馈”这一核心概念的阐述,简直是教科书级别的示范——它不是简单地定义,而是通过一系列生活化的类比,比如恒温器控制房间温度的例子,将抽象的数学模型与实际应用场景无缝衔接起来。读完第一章,我感觉自己仿佛完成了一次精密的工程预习,对后续内容充满了期待。书中大量的图示和仿真曲线,绘制得极其精细,每一个波形、每一个参数变化都能在图表上得到清晰的体现,这对于依赖视觉学习的工程师来说,无疑是极大的便利。我尤其欣赏作者在处理基础理论部分时所展现出的耐心,即便是初学者,也能在这种循序渐进的引导下,逐步建立起对系统动态行为的直观理解,而不是被公式的海洋所淹没。这种对教学方法的精益求精,使得原本枯燥的理论学习过程,变成了一种富有探索性的智力冒险。

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我注意到这本书在案例分析部分的编排上独具匠心。它没有罗列一堆脱离实际的“玩具系统”,而是精选了几个具有代表性的工程实例,比如高精度伺服机构的控制、飞行器的姿态稳定等,并贯穿于不同章节中,随着理论深度的增加,对这些案例的分析也逐步深入。这种“螺旋式上升”的讲解方式极大地增强了学习的代入感。举例来说,在讲解频率响应分析时,作者并不是孤立地讲解波德图的绘制,而是直接将其应用于某个具体机械臂的振动抑制问题上,读者能立刻明白“相位裕度和增益裕度”这些抽象指标在实际工程中意味着什么——是系统会不会在某一频率下失控的保障。这种将理论与工程实践深度绑定的做法,极大地提升了这本书的实用价值。它不再是纯粹的理论参考书,更像是一本高级工程师的实战手册,教会你如何在充满不确定性的真实世界中设计出可靠的控制方案。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度令人印象深刻,它绝非停留在基础的拉普拉斯变换和根轨迹分析层面,而是大胆地将现代控制理论的诸多前沿思想融入其中。例如,在讨论现代控制理论部分时,作者并没有急于抛出状态空间法,而是巧妙地从经典控制方法的局限性出发,自然而然地引向了更强大的数学工具。矩阵的运算和李雅普诺夫稳定性判据的引入,处理得干净利落,逻辑链条环环相扣,让人在理解的同时,也能感受到一种数学之美。我特别留意了关于最优控制和鲁棒控制的章节,作者用相对简洁的篇幅,勾勒出了这些高级领域的核心思想,为希望深入研究的读者铺设了坚实的阶梯。它巧妙地平衡了理论的严谨性和工程的可操作性,使得书中的方法论不仅能在理论上站得住脚,还能在实际的工业控制器设计中找到用武之地。与我之前阅读的其他同类书籍相比,这本书在概念的融合与衔接上做得尤为出色,没有出现知识点之间的“断层”,整体阅读体验流畅且富有启发性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验,很大程度上取决于它对传统教学模式的突破。它不仅仅是知识的搬运工,更像是知识的“提炼者”。作者在选材上有极高的克制力,删减了许多在现代工程中已不太使用的繁琐计算方法,转而重点强化了数字化和离散化控制的讲解,这明显是与时俱进的表现。特别是关于数字PID控制的实现细节,它深入到了采样时间选择、量化误差对控制性能影响的讨论,这些都是本科教材中常常一带而过的内容。通过对这些细节的深挖,读者不仅获得了“是什么”的知识,更重要的是理解了“为什么会这样”的内在机理。阅读完最后一章,我合上书本时,产生了一种由衷的敬佩——这不仅仅是知识的堆砌,更是一种系统工程智慧的结晶。它成功地将控制理论从一门“数学课”提升为一门“设计艺术”,为后续的系统优化和创新设计打下了坚实且富有洞察力的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格可以说是相当“老派”但又充满力量。它拒绝使用太多华而不实的形容词,每一个句子都像经过了精确计算的指令,直接指向问题的核心。当你面对一个复杂的传递函数矩阵或者不稳定的系统时,翻开这本书,作者的文字会像一位经验丰富的老教授,冷静而坚定地告诉你解决问题的关键在哪里。这种不煽情的叙述方式,反而培养了读者一种批判性的思维习惯——不要轻易相信直觉,一切都要回归数学和物理本质。我发现,许多工程计算中常见的“陷阱”或“误区”,作者都在注释或例题中予以了特别强调,这种经验的传递是书本价值的体现。阅读过程中,我常常需要停下来,拿出笔和纸,复现书中的每一个推导步骤,这并非因为内容晦涩,而是因为作者的论证链条太过紧密,不容许有丝毫的思维懈怠。这种高强度的思维参与感,使得知识的吸收不再是被动的灌输,而是一种主动的建构过程,最终形成的知识体系会更加牢固。

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