《自動控製原理》 滿紅， 清華大學齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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滿紅 著

圖書標籤:

• 自動控製原理
• 控製理論
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• 控製係統
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齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302270485

商品編碼：29402916399

包裝：平裝

齣版時間：2011-11-01

基本信息

書名：自動控製原理

定價：29.80元

作者：滿紅

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2011-11-01

ISBN：9787302270485

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.359kg

編輯推薦

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內容提要

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　　本書從實際應用的角度齣發，介紹瞭經典控製理論和現代控製理論的基本概念、分析方法及應用。書中包括瞭控製係統的數學模型、時域分析法、根軌跡分析法、頻率特性法、離散係統分析、非綫性係統分析和自動控製理論綜閤等內容，強調的是物理概念和實際應用。
　　本書力求突齣物理概念，盡量減少煩瑣的數學推導，敘述深入淺齣，通俗易懂，以大量例題形式介紹各種方法的實現過程，並結閤當前報考研究生的需求，總結各類題型，從而達到拋磚引玉的效果。
　　本書力圖以簡明、實用為特色，以滿足工程需要為宗旨。
　　本書可作為應用型本科自動化、機電一體化及相關專業的教學用書，也可作為報考研究生的參考教材，還可作為各類職業技術學院、專科學校、成人高校等相關專業的教材。

目錄

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上篇　
　章　自動控製的一般概念　
　　1.1　自動控製的基本概念與方式　
　　　1.1.1　自動控製的基本概念　
　　　1.1.2　自動控製係統的基本控製方式　
　　1.2　自動控製係統的分類　
　　1.3　對控製係統性能的基本要求及評價　
　　　1.3.1　對控製係統的基本要求　
　　　1.3.2　對控製係統性能的評價　
　　本章小結　
　　習題　
　第2章　控製係統的數學模型　
　　2.1　綫性定常係統微分方程的建立及求解　
　　　2.1.1　綫性定常係統微分方程的建立　
　　　2.1.2　綫性定常係統微分方程的求解　
　　2.2　綫性定常係統的傳遞函數　
　　　2.2.1　傳遞函數的基本概念　
　　　2.2.2　傳遞函數的求解方法　
　　　2.2.3　傳遞函數的性質　
　　2.3　控製係統的結構圖及其等效變換　
　　　2.3.1　結構圖的組成和繪製　
　　　2.3.2　結構圖的等效變換及化簡　
　　　2.3.3　控製係統各類傳遞函數的確定方法　
　　2.4　控製係統的信號流圖　
　　　2.4.1　信號流圖的基本概念　
　　　2.4.2　信號流圖的繪製　
　　　2.4.3　梅森增益公式及其應用　
　　本章小結　
　　習題　
　第3章　綫性係統的時域分析法　
　　3.1　一階係統的時域分析　
　　　3.1.1　一階係統描述　
　　　3.1.2　其他典型輸入信號的一階係統輸齣響應　
　　3.2　二階係統的時域分析　
　　　3.2.1　二階係統描述　
　　　3.2.2　階阻尼係統的性能指標計算　
　　3.3　控製係統的穩定性分析　
　　　3.3.1　穩定的基本概念　
　　　3.3.2　勞斯穩定判據　
　　3.4　控製係統的穩態誤差分析　
　　　3.4.1　誤差與穩態誤差的關係　
　　　3.4.2　控製係統類型　
　　3.4.3　給定信號作用下的穩態誤差　
　　本章小結　
　　習題　
　第4章　綫性係統的根軌跡法　
　　4.1　根軌跡的基本概念　
　　　4.1.1　根軌跡的概念　
　　　4.1.2　根軌跡方程　
　　4.2　根軌跡繪製的基本法則　
　　　4.2.1　繪製根軌跡的基本法則　
　　　4.2.2　閉環係統零點、極點與時間響應性能的關係　
　　本章小結　
　　習題　
　第5章　綫性係統的頻率特性法　
　　5.1　頻率特性的概述　
　　　5.1.1　頻率特性的基本概念　
　　　5.1.2　開環傳遞函數典型環節的分解　
　　　5.1.3　係統典型環節與開環頻率特性的對應關係　
　　5.2　典型環節及係統開環頻率特性的繪製　
　　　5.2.1　典型環節的極坐標圖　
　　　5.2.2　係統開環級坐標圖的繪製　
　　　5.2.3　典型環節的對數坐標圖　
　　　5.2.4　係統開環對數坐標圖的繪製　
　　5.3　頻率域綫性係統的穩定性分析　
　　　5.3.1　奈氏判據中的相關概念　
　　　5.3.2　奈奎斯特穩定判據的簡化描述　
　　　5.3.3　奈奎斯特穩定判據在頻率特性麯綫上的應用　
　　5.4　頻率域綫性係統的相對穩定性分析　
　　　5.4.1　幅值穿越頻率和相位裕量　
　　　5.4.2　相位穿越頻率和幅值裕量　
　　　5.4.3　開環對數幅頻特性麯綫與係統性能之間的關係　
　　本章小結　
　　習題　
　第6章　綫性離散係統的分析　
　　6.1　綫性離散係統的概述　
　　　6.1.1　綫性離散係統的基本結構　
　　　6.1.2　綫性離散係統的相關概念　
　　6.2　z變換理論　
　　　6.2.1　z變換的描述　
　　　6.2.2　z變換的求解方法　
　　　6.2.3　z反變換　
　　　6.2.4　z變換在求解差分方程中的應用　
　　6.3　離散係統的數學模型　
　　　6.3.1　脈衝傳遞函數的定義　
　　　6.3.2　脈衝傳遞函數的求解　
　　　6.3.3　開環係統的脈衝傳遞函數　
　　　6.3.4　閉環係統的脈衝傳遞函數　
　　　6.3.5　脈衝傳遞函數與差分方程的相互轉換　
　　6.4　離散係統的動態性能分析　
　　6.5　離散係統的穩定性分析　
　　　6.5.1　z域內離散係統穩定的充分必要條件　
　　　6.5.2　離散係統的勞斯穩定判據　
　　6.6　離散係統的穩態誤差分析　
　　　6.6.1　單位階躍信號輸入時係統的穩態誤差　
　　　6.6.2　單位斜坡信號輸入時係統的穩態誤差　
　　　6.6.3　單位加速度信號輸入時係統的穩態誤差　
　　本章小結　
　　習題　
　第7章　非綫性係統分析　
　　7.1　非綫性係統的基本概念　
　　　7.1.1　非綫性係統的數學描述　
　　　7.1.2　非綫性特性的分類　
　　　7.1.3　非綫性係統的特點　
　　7.2　非綫性係統的描述函數分析法　
　　　7.2.1　描述函數的基本概念　
　　　7.2.2　求解非綫性特性的描述函數　
　　　7.2.3　用描述函數法分析非綫性係統的穩定性　
　　7.3　非綫性係統的相平麵分析法　
　　　7.3.1　相平麵的基本概念　
　　　7.3.2　繪製相軌跡　
　　　7.3.3　用相平麵法分析非綫性係統　
　　本章小結　
　　習題　
　第8章　綫性係統的狀態空間分析與綜閤　
　　8.1　綫性係統的狀態空間描述　
　　　8.1.1　綫性係統狀態空間描述的基本概念　
　　　8.1.2　綫性定常係統狀態空間錶達式的建立方法　
　　　8.1.3　綫性定常係統狀態方程的解　
　　　8.1.4　狀態空間錶達式與係統傳遞函數矩陣的關係　
　　8.2　綫性係統的可控性與可觀性　
　　　8.2.1　可控性與可觀測性的基本概念　
　　　8.2.2　綫性定常係統可控性和可觀性的判斷方法　
　　8.3　綫性定常係統的綫性變換　
　　　8.3.1　綫性定常係統狀態空間錶達式的綫性變換　
　　　8.3.2　綫性定常係統結構分解　
　　8.4　綫性定常係統的反饋結構及狀態觀測器　
　　　8.4.1　綫性定常係統的反饋結構及其對係統特性的影響　
　　　8.4.2　綫性定常係統的極點配置　
　　　8.4.3　全維狀態觀測器及其設計　
　　8.5　李雅普諾夫穩定性分析　
　　　8.5.1　基本概念　
　　　8.5.2　綫性定常係統的李雅普諾夫穩定性分析　
　　本章小結　
　　習題　
下篇　
　第9章　自動控製理論的綜閤　
　　9.1　綫性係統數學模型的建立方法　
　　　9.1.1　原理描述　
　　　9.1.2　舉例說明數學模型的建立及求解方法　
　　9.2　綫性係統時域分析法的應用　
　　　9.2.1　由係統結構圖或響應麯綫確定傳遞函數或係統中的參數　
　　　9.2.2　確定係統的傳遞函數並分析穩定性和穩態誤差等情況　
　　　9.2.3　由開環傳遞函數確定主導極點與閉環係統動態特性的關係　
　　　9.2.4　由狀態反饋矩陣求解與時間t＝0有關的係數矩陣a　
　　9.3　綫性係統根軌跡法的應用　
　　9.4　綫性係統頻率特性法的應用　
　　　9.4.1　綫性係統頻率特性法描述　
　　　9.4.2　綫性係統頻率特性與傳遞函數的關係-　
　　9.5　綫性離散控製係統的設計及應用　
　　9.6　非綫性係統的設計及應用　
　　　9.6.1　用描述函數法分析非綫性係統　
　　　9.6.2　用相平麵法分析非綫性係統　
　　　9.6.3　非綫性係統性能分析　
　　9.7　狀態空間法設計及應用　
　　　9.7.1　確定狀態空間錶達式的相關問題　
　　　9.7.2　給定狀態空間錶達式或傳遞函數確定相關問題　
　　　9.7.3　設計狀態反饋及狀態反饋矩陣k　
　　　9.7.4　已知狀態空間錶達式設計全維狀態觀測器　
　　　9.7.5　綫性離散係統的狀態空間錶達式求解及穩定性分析　
　　9.8　控製係統的綜閤校正與設計　
　　　9.8.1　基礎知識介紹　
　　　9.8.2　由已知條件對係統進行校正實現　
附錄a　
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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《自動控製原理》（滿紅，清華大學齣版社）圖書簡介 內容概要： 《自動控製原理》（滿紅，清華大學齣版社）是一部深入淺齣、係統詳實的經典著作，旨在為讀者構建紮實的自動控製理論基礎，並掌握分析和設計現代控製係統的核心方法。本書以其嚴謹的邏輯、清晰的論述和豐富的實例，成為眾多高校自動化、電氣工程、機械工程、航空航航天等相關專業師生的首選教材，也是廣大工程技術人員和科研工作者進行理論學習和實踐應用的寶貴參考。 本書的精髓在於，它不僅僅停留在理論的羅列，而是將抽象的數學模型與真實的工程應用緊密結閤，幫助讀者理解控製係統是如何被設計、分析、優化和實現的。全書內容循序漸進，從最基礎的概念齣發，逐步深入到復雜的係統分析與設計技術，確保不同背景的讀者都能有效地掌握核心知識。 核心內容亮點： 第一部分：自動控製係統的基本概念與數學模型 在自動控製的世界裏，我們首先需要建立一個清晰的認識框架。本書從自動控製的定義、基本組成、分類入手，為讀者勾勒齣自動控製係統的全貌。我們將探討開環控製與閉環控製的本質區彆，理解反饋在提高係統性能、抑製擾動方麵的關鍵作用。 緊接著，本書將著重介紹如何將實際的物理係統轉化為數學語言——建立數學模型。這包括對不同類型係統的建模方法，如微分方程模型、傳遞函數模型以及零狀態響應和零輸入響應的概念。對於動態係統的描述，拉普拉斯變換被視為一種強大的數學工具，本書將詳細講解其在係統分析中的應用，如何通過它將時域的微分方程轉化為頻域的代數方程，極大地簡化瞭係統的分析過程。 第二部分：綫性定常係統的時域分析 在建立瞭係統的數學模型之後，我們需要深入瞭解係統在不同輸入信號下的動態行為。本書將引導讀者進行詳細的時域分析。我們將探討瞬態響應，即係統在階躍輸入、斜坡輸入等典型激勵下的響應特性，並引入諸如超調量、峰值時間、調節時間等關鍵性能指標，理解它們與係統參數之間的關係。 穩定性是自動控製係統最重要的考量因素之一。本書將深入講解係統的穩定性概念，並介紹如何運用代數穩定判據，如勞斯-霍爾維茨判據，來判斷係統的穩定性。綫性定常係統的時域分析為我們理解係統的動態特性提供瞭基礎，也為後續的頻域分析打下瞭堅實的基礎。 第三部分：綫性定常係統的根軌跡法 根軌跡法是一種直觀且強大的分析工具，它能夠清晰地展現係統參數變化對係統極點位置的影響，進而揭示係統性能的變化。本書將係統地介紹根軌跡的繪製規則，包括如何確定根軌跡的起點、終點、漸近綫、實軸虛軸的交叉點等關鍵要素。通過根軌跡圖，讀者可以直觀地看到，當增益等係統參數發生變化時，閉環係統的極點如何在s平麵上移動，從而預測係統性能的變化趨勢，如穩定裕度、響應速度等。 根軌跡法的學習，不僅能幫助我們分析現有係統的性能，更能指導我們如何通過調整參數來優化係統設計，使其達到預期的性能指標。 第四部分：綫性定常係統的頻域分析 頻域分析是自動控製領域另一核心的分析方法。本書將重點介紹頻率響應的概念，即係統對不同頻率正弦輸入信號的響應特性。我們將詳細講解如何繪製伯德圖（Bode Plot），包括幅頻特性麯綫和相頻特性麯綫。伯德圖提供瞭一種直觀的方式來分析係統的幅度和相位的頻率特性，從而評估係統的穩定性、帶寬、噪聲抑製能力等。 此外，奈奎斯特圖（Nyquist Plot）作為另一種重要的頻域分析工具，也將得到深入的講解。奈奎斯特圖通過繪製開環傳遞函數在復平麵的軌跡，結閤奈奎斯特穩定判據，能夠有效地判斷閉環係統的穩定性，並且能夠直接給齣穩定裕度（增益裕度和相位裕度），為係統設計提供瞭重要的依據。本書還將介紹幅相頻率特性麯綫（Nichols Chart），它結閤瞭幅頻和相頻的信息，為係統設計和校正提供瞭更全麵的視角。 第五部分：綫性定常係統的校正 理論分析的最終目的是為瞭更好地設計和改進控製係統。本書將重點探討如何通過引入校正裝置來改善係統的性能。我們將深入分析比例（P）、積分（I）、微分（D）控製器以及它們的組閤（PI, PD, PID）的工作原理和對係統性能的影響。讀者將學習到如何根據係統的時域或頻域分析結果，選擇閤適的控製器類型和參數，以達到提高係統的穩定性、減小穩態誤差、改善瞬態響應等目標。 除瞭PID控製器，本書還將介紹超前校正、滯後校正和超前滯後聯閤校正等幾種常用的補償策略。這些校正方法能夠有效地調整係統的頻率特性，彌補原係統存在的不足，從而使係統滿足更苛刻的設計要求。 第六部分：狀態空間方法 隨著現代控製理論的發展，狀態空間方法已經成為分析和設計復雜控製係統的重要工具。本書將引入狀態嚮量、狀態方程和輸齣方程的概念，為讀者構建係統的狀態空間描述。與傳遞函數方法相比，狀態空間方法能夠更全麵地描述係統的內部動態，特彆適用於多輸入多輸齣（MIMO）係統以及非綫性係統的分析。 本書將詳細講解如何從零狀態響應和零輸入響應齣發，推導係統的狀態方程，以及如何利用綫性代數的方法求解綫性定常係統的狀態方程，獲得係統的瞬態響應。此外，本書還將介紹可控性與可觀測性的概念，這是設計狀態反饋控製器和狀態觀測器的基礎。 第七部分：現代控製理論基礎 在狀態空間方法的基礎上，本書將進一步介紹現代控製理論的核心內容。我們將深入講解狀態反饋控製的設計方法，包括極點配置（Pole Placement），即如何通過設計狀態反饋增益矩陣，將閉環係統的所有極點配置到期望的位置，從而實現任意的係統性能。 同時，本書也將介紹狀態觀測器的設計，用於估計係統中不可測量狀態量的原理和方法，這在實際工程中尤為重要。綫性二次調節器（LQR）作為一種最優控製方法，也將得到介紹，它能夠根據給定的性能指標（二次型性能指標），設計齣最優的反饋控製器。 本書的特色與價值： 邏輯嚴謹，體係完整： 從基礎概念到高級理論，內容組織有序，環環相扣，構建瞭一個完整的自動控製知識體係。 理論與實踐相結閤： 大量結閤工程實例，將抽象的理論知識轉化為實際可操作的設計思路和方法。 數學工具的深入應用： 充分運用拉普拉斯變換、傅裏葉變換、綫性代數等數學工具，幫助讀者掌握分析和解決問題的關鍵。 清晰易懂的闡釋： 采用清晰流暢的語言，避免晦澀的專業術語，使得讀者更容易理解復雜的概念。 豐富的習題與例題： 每章都配有精心設計的習題，並包含大量的例題解析，幫助讀者鞏固所學知識，提升解題能力。 讀者對象： 本書適閤於高等院校自動化、電氣工程、機械工程、航空航天、電子信息、控製科學與工程等相關專業的本科生和研究生作為教材或參考書。同時，也適用於從事自動控製係統設計、開發、調試和研究的廣大工程技術人員、科研工作者以及對自動控製技術感興趣的讀者。 通過學習《自動控製原理》，您將能夠深刻理解現代工程係統背後的控製邏輯，掌握分析和設計高性能控製係統的核心技能，為解決復雜的工程問題打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

作為一個在讀的本科生，麵對《自動控製原理》這樣一本厚重且理論性極強的教材，我之前一直感到壓力很大，總覺得很多概念晦澀難懂，難以消化。然而，當我拿到這本滿紅老師的《自動控製原理》後，我的看法完全改變瞭。這本書的文字錶達非常生動有趣，仿佛是在和一位經驗豐富的老師在進行一對一的交流。老師善於用類比和生活化的例子來解釋抽象的理論，比如在講解穩定性時，就用瞭“走鋼絲”的比喻，讓我瞬間抓住瞭核心要點。更重要的是，書中大量的插圖和圖錶，將復雜的係統模型和控製器的原理圖生動地呈現在我眼前，讓我不再是枯燥地記憶公式，而是真正地理解它們背後的物理意義。我還特彆喜歡書中給齣的各種練習題，題型多樣，難度也循序漸進，我可以通過做題來檢驗自己的學習成果，並及時發現和彌補知識的盲點。這本書讓我對自動控製這門學科産生瞭濃厚的興趣，覺得它不再是遙不可及的理論，而是能夠解決實際問題的強大工具。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我之前對自動控製原理這門課一直都持有一種“敬而遠之”的態度。總覺得它充斥著各種高深莫測的數學模型和令人頭疼的微分方程，學習起來非常吃力。但自從偶然間看到瞭這本《自動控製原理》，我的想法就徹底顛覆瞭。這本書的作者，滿紅老師，簡直是一位語言大師！她能夠將那些聽起來就讓人望而生畏的控製理論，用一種極其清晰、邏輯性強的方式講解齣來，讓我感覺自己好像迴到瞭高中時代，聽著老師在黑闆前繪聲繪色地講授。最讓我印象深刻的是，書中對傳遞函數和零極點分析的講解，不僅僅是理論的闡述，還結閤瞭大量的圖示，讓我能夠直觀地看到係統在不同零極點配置下的響應特性。而且，這本書的案例分析非常貼閤實際應用，從工業生産中的機器人控製，到日常生活中常見的自動駕駛係統，都做瞭詳細的剖析，讓我深刻體會到自動控製原理在現代科技中的重要性。這本書的學習過程，與其說是“學習”，不如說更像是一次精彩的“探索之旅”。

評分☆☆☆☆☆

我是一名在職工程師，工作多年，但感覺自己在基礎理論方麵有些欠缺，尤其是在處理一些復雜係統的動態響應和穩定性問題時，常常感到力不從心。聽同行推薦瞭這本《自動控製原理》，抱著學習的態度買迴來翻閱，結果大失所望，非常慶幸當時沒有錯過。這本書的理論深度和廣度都恰到好處，既有紮實的理論基礎，又不乏對前沿技術的探討。我尤其欣賞書中關於根軌跡和奈奎斯特判據的講解，詳細的推導過程輔以清晰的圖形，讓我對係統的穩定性裕度和性能有瞭更深入的理解。更讓我驚喜的是，書中還提供瞭許多實際工程案例的分析，例如航空航天領域的姿態控製，以及電力係統的負荷頻率控製等，這些案例讓我能夠將學到的理論知識與實際工作相結閤，受益匪淺。這本書不僅僅是一本教材，更像是一本工程師的“工具箱”，為我解決實際工程問題提供瞭強大的理論支撐和方法指導。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是我的救星！最近在忙一個和自動化相關的項目，摸索瞭很久都不得要領，尤其是在係統辨識和參數整定方麵，總是抓不住核心。朋友推薦瞭《自動控製原理》，我抱著試試看的心態翻開，沒想到立刻就被深深吸引瞭。這本書的講解方式非常係統，從最基礎的概念入手，層層遞進，深入淺齣。我尤其喜歡它在講解PID控製的部分，不僅僅給齣瞭公式，還結閤瞭大量的圖示和實際案例，讓我能直觀地理解比例、積分、微分的作用以及它們如何共同影響係統的響應。書中大量的仿真示例代碼，我可以直接拿來運行，然後根據參數的微小變化觀察係統的動態響應，這種“玩中學”的方式讓我事半功倍。更讓我驚喜的是，它還涉及瞭一些現代控製理論的內容，比如狀態空間法，雖然一開始覺得有點難，但跟著書中的推導和例子，慢慢地也理解瞭其中的邏輯。這本書的排版清晰，公式推導嚴謹，理論與實踐結閤得非常好，對於我這種需要快速上手解決實際問題的工程師來說，簡直是量身定做的。

評分☆☆☆☆☆

這本書，真是我近期遇到的最驚喜的一本書！之前一直覺得自動控製原理是工科領域裏比較枯燥的一門學科，充斥著各種公式和圖錶，總讓人提不起興趣。但這本書完全打破瞭我的刻闆印象。滿紅老師的文筆真是太棒瞭！她能夠把那些抽象的概念講得生動有趣，我常常在閱讀過程中不自覺地會心一笑。最讓我驚艷的是，書中不僅僅是理論的堆砌，更融入瞭大量的互動式學習設計。比如，每講完一個重要概念，都會立刻穿插一些引導性的思考題，讓我停下來思考，而不是被動地接受信息。還有就是它的案例分析，不是那種乾巴巴的模型套用，而是把實際的工程場景描畫得栩栩如生，讓我能夠感同身受地理解控製係統是如何工作的。我最喜歡的是關於模糊控製和神經網絡控製的章節，它們展現瞭自動控製技術在人工智能時代的無限可能，讓我看到瞭學科的未來發展方嚮。總而言之，這本書讓我重新認識瞭自動控製原理，覺得它既嚴謹又充滿魅力。