MATLAB/Simulink与控制系统仿真 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:391

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出版时间:2012-1

价格:49.80元

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isbn号码:9787121152078

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《精密控制理论与实践：从模型构建到系统优化》 本书深入探讨现代控制系统的核心理论与前沿技术，致力于为读者构建一套扎实的理论基础和实用的工程方法论。我们从经典的经典控制理论出发，逐步引入现代控制理论的精髓，包括状态空间方法、最优控制、鲁棒控制以及自适应控制等关键领域。本书不仅仅停留在理论的阐述，更强调这些理论在实际工程问题中的应用。 核心章节亮点： 第一部分：经典控制理论的坚实基石 系统建模与分析： 详细介绍线性时不变（LTI）系统的时域和频域分析方法，包括传递函数、零极点分析、根轨迹、伯德图、奈奎斯特图等。我们着重讲解如何从物理原理出发建立系统的数学模型，以及如何通过这些分析工具理解系统的动态特性和稳定性。 时域与频域设计： 深入讲解PID（比例-积分-微分）控制器、前馈控制器等经典控制器设计方法。本书将引导读者理解不同控制参数对系统响应的影响，并提供系统优化和性能指标（如超调量、调节时间、稳态误差）的权衡技巧。 第二部分：现代控制理论的飞跃 状态空间方法： 引入向量和矩阵的概念，将系统描述从单输入单输出（SISO）扩展到多输入多输出（MIMO）系统。详细讲解可控性、可观测性等概念，并阐述如何利用状态反馈和状态估计算法实现更精密的系统控制。 最优控制理论： 探索如何设计能够使系统性能达到最优的控制器。本书将涵盖线性二次调节器（LQR）和卡尔曼滤波器的设计原理，并解释它们在权衡控制能量和状态估计精度方面的应用。 鲁棒控制： 面对现实世界中模型不确定性和外部扰动，鲁棒控制提供了强大的解决方案。我们将深入讲解H-无穷控制、μ-分析等方法，以及如何设计对模型参数变化和噪声具有良好抗干扰能力的控制器。 自适应控制与智能控制： 介绍当系统参数随时间变化或未知时，如何设计能够实时调整控制策略的自适应控制器。同时，本书还将触及一些基础的智能控制思想，如模糊逻辑控制和神经网络控制，为读者开启更高级的控制领域的大门。 第三部分：工程实践与系统优化 模型预测控制（MPC）： 重点讲解MPC的核心思想，即利用系统的未来模型预测未来行为，并在每个时间步优化控制序列。本书将详细阐述MPC的算法流程、约束处理以及在化工、能源、交通等领域的典型应用案例。 系统辨识与参数估计： 探讨如何从实验数据中提取系统的数学模型。我们将介绍不同的辨识算法，如最小二乘法、最大似然法等，以及如何评估辨识结果的准确性。 高级控制算法的工程实现： 结合具体的工程场景，分析如何将所学的先进控制理论转化为实际可操作的控制算法。我们将讨论算法的实时性要求、数值稳定性以及与其他系统组件的集成问题。 系统性能验证与调优： 介绍如何通过仿真和实际试验来验证控制系统的性能。本书将指导读者如何分析仿真结果，识别潜在问题，并进行系统参数的精细调优，以达到最佳的工程性能。 本书特色： 理论与实践深度结合： 每一个理论概念都配有详实的数学推导和深入的物理意义解释。同时，章节中穿插了丰富的工程案例分析，帮助读者理解理论在实际应用中的价值。 循序渐进的学习路径： 内容从基础的经典控制理论开始，逐步深入到复杂的现代控制理论和高级控制技术，确保不同背景的读者都能找到适合自己的学习节奏。 强调系统思维： 本书不仅仅关注单个控制器设计，更注重从整个系统的角度出发，分析各组成部分之间的相互作用，以及如何实现全局最优。 面向前沿的视野： 在掌握核心理论的同时，本书也为读者打开了通往前沿控制技术（如模型预测控制、鲁棒控制）的大门，为进一步深入研究奠定基础。 本书的目标读者包括但不限于：自动化、电气工程、机械工程、航空航天、机器人、化学工程等相关专业的本科生、研究生、工程师以及对控制系统设计和优化感兴趣的科研人员。通过对本书的学习，读者将能够独立完成复杂控制系统的建模、分析、设计与优化任务，从而在实际工程项目中取得成功。

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从阅读体验来看，本书的排版和图例质量极高，这一点对于依赖视觉信息的仿真学习者来说至关重要。每一张Simulink的模块图都清晰锐利，关键的参数设置窗口截图也标注得一清二楚，几乎没有出现那种模糊不清、需要反复揣摩才能分辨的图片。而且，全书的术语使用非常规范和一致，这对于构建一个稳固的知识体系非常有帮助，避免了不同章节或不同作者带来的理解偏差。更难能可贵的是，作者在每章末尾似乎都预留了“开放性思考”的空间，引导读者去探索参数的微小变化如何导致系统性能的巨大差异，而不是仅仅满足于跑通一个案例。这种潜移默化的引导，培养了读者深入探究系统内在机制的习惯。总而言之，这是一本我愿意向所有从事或打算从事控制系统设计与仿真的工程师和学生们强烈推荐的工具书。

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说实话，市面上很多声称是“入门”的书，读完后我依然感觉自己对MATLAB的M语言编程知之甚少，更别提复杂的Simulink函数调用了。这本书在这方面做得非常出色，它没有过度依赖深奥的编程技巧，而是将重点放在了如何利用Simulink提供的图形化优势来解决控制问题。对于那些确实需要自定义功能的场景，书中提供了恰到好处的M脚本示例，用以驱动Simulink中的S-Function模块或者进行后处理的数据分析。我特别欣赏作者处理复杂控制器设计（如H无穷或LQR）时的态度，没有直接抛出最终代码，而是先用理论模型推导出关键的增益矩阵，再展示如何将这些矩阵安全、高效地导入到仿真环境中进行验证。这种由内到外的讲解方式，极大地增强了我对算法本身的信心，而不是仅仅学会了复制粘贴一个现成的模型。对于想从“会用”跃升到“理解并优化”的用户来说，这本书的价值不可估量。

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这本书的出版时效性也值得称赞。在控制领域，新的工具箱和算法层出不穷，一本老旧的书很快就会跟不上时代的步伐。这本书在介绍传统经典控制（如根轨迹、波特图分析）的同时，也对现代控制理论中的现代鲁棒控制和Model Predictive Control (MPC) 进行了较为详尽的介绍和Simulink实现演示。尤其是在MPC部分，作者不仅展示了如何搭建基本的预测模型和约束条件，还讨论了在线优化求解器的选择对仿真效率的影响。这对于我们这些关注前沿技术的研究生来说，是非常及时的帮助。许多我过去在网上搜索资料也难以找到清晰实现路径的问题，都能在这本书中找到清晰的步骤和参数设置的参考。它使得原本高不可攀的先进控制策略，通过Simulink这个强大的可视化平台，变得触手可及，极大地拓宽了我对控制系统设计可能性的认知边界。

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我必须承认，最初我对这本厚厚的“砖头书”有些望而却步，总觉得要完全啃下来得花上一个学期的时间。但实际阅读下来，我发现它的结构划分极其合理，不像有些技术书籍那样堆砌晦涩难懂的数学公式，而是采用了“问题引入—理论阐述—Simulink演示—结果分析”的清晰逻辑链条。尤其让我印象深刻的是关于状态空间法在现代控制设计中的应用那一章。作者巧妙地将抽象的状态变量概念具象化到Simulink模块中，让我们直观地理解了系统的内部动态是如何被捕获和控制的。更妙的是，书中穿插了许多“陷阱”和“注意事项”，比如在离散化系统设计时，采样时间的选取对稳定性和控制性能的影响，这些往往是教科书里一笔带过的关键点，但在这本书里却被深入剖析。这使得我在进行自己的毕业设计项目时，能够避免许多不必要的弯路，直接上手解决实际遇到的收敛性差、控制超调量过大的问题。它更像是一本实战手册，而不是冰冷的参考资料。

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这本书拿到手里，首先就被它厚实的装帧和清晰的排版所吸引。作为一名在校的控制工程专业的学生，我一直苦于市面上大多数教材都过于理论化，动手实践的案例相对匮乏。然而，这本书在理论讲解之后，紧接着就是大量的、贴近实际工程应用的Simulink模型构建和仿真实例。比如，它对PID控制器的设计与调优部分，不仅仅停留在经典控制理论的公式推导，而是详细展示了如何在Simulink环境中，通过拖拽模块、设置参数，一步步搭建出反馈系统，并利用Scope实时观察阶跃响应和频率特性。特别是对于那些复杂的非线性系统，如机械臂或者电力电子系统，作者没有回避其建模的难度，反而提供了非常细致的模块选择和连接指导，这对于初学者来说简直是福音。我记得我之前尝试自己搭建一个二阶系统的仿真模型时，光是处理好输入输出端口的维度匹配就花了半天时间，而这本书里对此类细节的讲解极其到位，仿佛作者就在旁边手把手指导一样。这种兼顾理论深度与工程实操的编排方式，无疑大大加速了我对控制系统仿真这一核心技能的掌握。

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