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邹伯敏 著

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• 自动控制
• 控制理论
• 系统分析
• 反馈控制
• 现代控制
• 数学模型
• 传递函数
• 稳定性
• 可控性
• 可观性

店铺： 北京爱读者图书专营店

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111098119

商品编码：29572644774

包装：平装

出版时间：2012-01-01

基本信息

书名：自动控制理论(第3版)

定价：49.80元

作者：邹伯敏

出版社：机械工业出版社

出版日期：2012-01-01

ISBN：9787111098119

字数：722000

页码：

版次：3

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.740kg

编辑推荐

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　　本书以经典控制理论的内容为主，也适量介绍了现代控制理论基础部分的内容——状态空间分析法。全书共分九章，其中**～六章为线性定常系统的分析与设计(包括时域分析法、根轨迹法、频率响应法和控制系统的校正)，第七章为离散控制系统，第八章为非线性控制系统，第九章为状态空间分析法。

内容提要

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本书较全面系统地介绍了自动控制理论的基本内容，并注重基本理论、基本概念和基本分析方法的阐述。全书共分九章，～八章为经典控制理论，第九章为状态空间分析法。其主要内容有：控制系统的数学模型、时域分析法、根轨迹法、频率响应法、控制系统的校正、离散控制系统、非线性控制系统和状态空间分析法。
这本《自动控制理论（第3版普通高等教育十一五*规划教材）》内容丰富，层次分明，能满足理工科高校相关不同专业开展教学的需要。教材内容理论联系实际，叙述重点突出，说理深入浅出，文字简练流畅，易于自学。在各章的后面除了介绍MATLAB相关应用的内容外，还自第二章起附有数量的典型例题分析，旨在帮助学生加深对基本概念的理解和提高分析、综合问题的能力。
本书为高校本科电气自动化、电子信息类、机电一体化、仪表及测试等专业的“自动控制理论”课程教材，同时适用于自动控制专业作经典控制理论的相应教材，也可供从事控制工程的科技人员参考。
本书配有电子课件以方便教师课堂讲授，请登录出版社教材服务网站>.cmpedu.注册后下载。

目录

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前言
章 绪论
节 自动控制理论发展史简述
第二节 自动控制系统的一般概念
第三节 开环控制与闭环控制
第四节 自动控制系统的分类
第五节 对控制系统性能的要求和本课程的任务
习题
第二章 控制系统的数学模型
节 列写系统微分方程式的一般方法
第二节 非线性数学模型的线性化
第三节 传递函数
第四节 系统框图及其等效交换
第五节 控制系统的传递函数
第六节 信号流图和梅逊公式的应用
第七节 控制系统的反馈特性
第八节 用MATLAB处理控制系统的数学模型
小结
例题分析
习题
第三章 控制系统的时域分析法
节 典型的测试信号
第二节 一阶系统的时域响应
第三节 二阶系统的时域响应
第四节 高阶系统的时域响应
第五节 线性定常系统的稳定性
第六节 劳斯稳定判据
第七节 控制系统的稳态误差
第八节 MATLAB在时域分析法中的应用
小结
例题分析
习题
第四章 根轨迹法
节 根轨迹法的基本概念
第二节 绘制根轨迹的基本规则
第三节 参量根轨迹的绘制
第四节 非小相位系统的根轨迹
第五节 增加开环零、极点对根轨迹的影响
第六节 用根轨迹法分析控制系统
第七节 MATLAB在根轨迹法中的应用
小结
例题分析
习题
第五章 频率响应法
节 频率特性
第二节 对数坐标图
第三节 极坐标图
第四节 用频率法辨识线性定常系统的数学模型
第五节 奈奎斯特稳定判据
第六节 相对稳定性分析
第七节 频域性能指标与时域性能指标间的关系
第八节 MATLAB在频率响应法中的应用
小结
例题分析
习题
第六章 控制系统的校正
节 引言
第二节 超前校正
第三节 滞后校正
第四节 滞后-超前校正
第五节 PID控制器及其参数的整定
第六节 MATLAB用于控制系统的校正
小结
例题分析
习题
*第七章 离散控制系统
节 引言
第二节 信号的采样与复现
第三节 z变换与z反变换
第四节 脉冲传递函数
第五节 差分方程
第六节 离散控制系统的性能分析
第七节 离散控制系统的数字校正
第八节 MATLAB在离散系统中的应用
小结
例题分析
习题
第八章 非线性控制系统
节 非线性系统的概述
第二节 非线性元件的描述函数
第三节 用描述函数法分析非线性控制系统
第四节 相轨迹
第五节 奇点与极限环
第六节 非线性系统的相平面分析
第七节 MATLAB在非线性控制系统中的应用
小结
例题分析
习题
第九章 状态空间分析法
节 状态变量描述
第二节 传递函数与动态方程的关系
第三节 矩阵A的对角化
第四节 线性定常连续系统状态方程的解
第五节 线性定常离散系统的动态方程式
第六节 线性定常系统的能控性
第七节 线性定常系统的能观性
第八节 对偶性原理
第九节 能控性和能观性与传递函数的关系
第十节 状态反馈和极点的任意配置
第十一节 内部模型的设计
第十二节 状态观测器及其应用
第十三节 MATLAB在状态空间分析法中的应用
小结
例题分析
习题
附录
附录A 能控标准形与能观标准形的变换
附录B 自动控制理论中常用技术术语的中英文对照
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《工程中的数学模型与数值方法》 内容简介 本书旨在为广大工程技术人员和相关专业的高年级本科生、研究生提供一套系统、实用的数学建模与数值计算工具。在现代工程实践中，对复杂系统进行精确的分析、预测和优化，离不开数学工具的支撑。从基础物理现象的抽象概括，到系统动力学行为的预测，再到工程决策的科学化，数学模型和高效的数值算法是不可或缺的桥梁。本书正是着眼于填补这一领域的知识空白，力求在理论深度与工程应用之间找到最佳平衡点。 全书共分为三个部分，逻辑清晰，层层递进。 第一部分：工程问题的数学描述与建模基础 这部分内容将系统地介绍如何将实际工程问题转化为数学模型，并为后续的数值求解奠定坚实的基础。 绪论：工程建模的重要性与基本原则 我们将首先探讨为何需要进行数学建模，它在工程设计、分析、控制与优化过程中扮演的角色。通过经典案例分析，揭示数学建模的思维方式和方法论。重点阐述建模的基本原则，如恰当的精度、简洁性、可计算性、可验证性等。我们将区分不同类型的模型，如集总参数模型、分布参数模型、黑箱模型、白箱模型等，并讨论选择合适模型的依据。 微分方程与差分方程：描述动态系统的语言 动态系统是工程领域中最普遍的数学模型形式。本章将系统性地介绍常微分方程（ODE）和偏微分方程（PDE）的理论基础及其在工程中的应用。我们将从一阶、二阶常微分方程入手，讲解其解法，包括解析解法（如变量分离法、积分因子法、常数变易法）和数值解法。重点介绍系统性微分方程组的建模与求解。 同时，我们将引入差分方程的概念，讨论离散化系统与连续系统的转换，以及差分方程在处理离散化数据和迭代过程中的重要性。读者将学习如何建立描述离散动态过程的差分方程模型。 线性代数及其应用：处理多变量系统与空间几何 线性代数是处理多变量问题和向量空间的重要工具。本章将深入讲解向量、矩阵、线性方程组、特征值与特征向量等核心概念。我们将重点介绍高斯消元法、LU分解、QR分解等求解线性方程组的数值算法，并分析其稳定性和效率。 此外，还将讨论矩阵的特征值和特征向量在系统稳定性分析、模态分析以及降维（如主成分分析）中的应用。在几何方面，我们将介绍向量在三维空间中的表示、变换（如旋转、缩放、平移）以及在计算机图形学、机器人学等领域的应用。 概率论与数理统计在工程中的应用 现实世界的许多工程问题都包含随机性因素。本章将介绍概率论的基本概念，如随机变量、概率分布（如正态分布、泊松分布、指数分布）、期望、方差等。我们将重点介绍如何利用数理统计方法来处理实验数据，进行参数估计、假设检验、回归分析等。 特别地，我们将关注随机过程的建模，如马尔可夫链、平稳过程等，以及它们在可靠性工程、信号处理、通信系统等领域的应用。读者将学习如何量化不确定性，并基于统计信息做出工程决策。 复变函数与积分变换：处理周期信号与系统响应 周期信号和非周期信号在工程中无处不在，而复变函数和积分变换是分析它们的强大工具。本章将介绍复数的运算、复变函数的基本性质，以及柯西-黎曼方程。我们将重点讲解傅里叶级数和傅里叶变换，它们是将信号分解为不同频率分量的关键。 此外，还将介绍拉普拉斯变换和Z变换，它们在分析线性时不变（LTI）系统的瞬态响应和稳态响应，以及求解微分方程和差分方程方面具有极其重要的作用。我们将结合工程实例，如电路分析、振动分析、信号滤波等，来展示这些变换的威力。 第二部分：数值计算方法与算法实现 在建立了数学模型之后，许多复杂的模型往往无法通过解析方法求解，这就需要依赖数值计算方法。本部分将详细介绍各种常用的数值算法，并讨论其在工程软件中的实现。 非线性方程的求解 许多工程问题归结为求解非线性方程或非线性方程组。本章将介绍牛顿-拉夫逊法、割线法、二分法等迭代求解方法，并分析它们的收敛性、稳定性和计算效率。我们将探讨在工程实践中如何选择合适的初始猜测值，以及如何处理收敛困难的情况。 插值与逼近：数据平滑与函数重建 当只有离散的数据点时，我们常常需要通过插值或逼近来构建连续的函数模型。本章将介绍多项式插值（如拉格朗日插值、牛顿插值）、样条插值（如三次样条）等方法。我们将讨论插值多项式的次数与误差的关系，以及选择不同插值方法的依据。 此外，还将介绍最小二乘逼近，它可以在数据存在噪声的情况下，找到一个最优的函数来拟合数据，广泛应用于数据拟合和参数估计。 数值积分与微分：计算复杂积分与导数 对于无法解析求解的积分和导数，数值方法提供了有效的解决方案。本章将介绍矩形法、梯形法、辛普森法等牛顿-柯特斯公式，以及高斯积分等更高精度的数值积分方法。我们将分析不同方法的精度与计算量。 在数值微分方面，我们将介绍有限差分方法，通过离散点上的函数值来近似计算导数。我们将讨论一阶导数和高阶导数的计算，并分析其在计算梯度、曲率等方面的应用。 常微分方程的数值解法 对于难以解析求解的常微分方程，数值解法是唯一的选择。本章将详细介绍欧拉法、改进欧拉法、龙格-库塔法（RK2、RK4）等单步法，以及预测-校正法等多步法。我们将深入分析各种方法的收敛阶、稳定性和计算成本。 本书还将讨论如何处理刚性方程组的数值求解，以及在实际工程中选择合适的数值积分器的策略。 偏微分方程的数值方法 偏微分方程是描述许多物理现象（如热传导、流体流动、电磁场分布）的关键。本章将重点介绍有限差分法（FDM）和有限元法（FEM）这两种最广泛应用的偏微分方程数值求解方法。 我们将从基本的网格划分、离散化方程的建立、边界条件的处理等方面，逐步讲解这两种方法的原理和步骤。我们将通过具体的工程问题（如一维热传导、二维泊松方程）来演示如何应用这些方法，并讨论它们各自的优缺点和适用范围。 最优化方法：工程决策的驱动力 在工程设计和运行中，我们常常需要寻找最优的参数组合以达到特定的目标（如最小化成本、最大化效率）。本章将介绍不同类型的最优化问题，包括无约束优化和约束优化。 我们将讲解梯度下降法、牛顿法等无约束优化算法，以及拉格朗日乘子法、罚函数法、序列二次规划（SQP）等约束优化算法。本书还将简要介绍一些全局优化方法，如模拟退火、遗传算法等，用于解决复杂非凸问题。 第三部分：工程实践与软件应用 本部分内容将把前两部分介绍的理论和方法与实际工程应用相结合，并指导读者如何利用现有的工程软件工具进行数值计算和建模。 工程建模的案例分析 本章将选取几个具有代表性的工程领域（如机械振动、电路分析、传热、流体力学、控制系统稳定性分析）的实际问题，详细展示如何运用本书介绍的数学模型构建方法和数值计算工具进行分析。例如，通过模拟弹簧-质量-阻尼系统的振动，演示如何建立微分方程模型并用数值方法求解；通过分析RC电路的瞬态响应，展示拉普拉斯变换的应用；通过模拟简单结构的应力分布，介绍有限元法的应用。 数值计算软件与工具介绍 现代工程离不开强大的计算软件。本章将介绍主流的工程计算软件，如MATLAB、Python（配合NumPy, SciPy, Matplotlib等库）、COMSOL Multiphysics、ANSYS等。我们将简要介绍这些软件的基本功能、界面特点，以及如何利用它们来实现本书介绍的各种数值算法。 我们将通过实际的程序代码示例，展示如何用MATLAB或Python来求解线性方程组、常微分方程、进行数据插值等。同时，也将引导读者了解商业软件在处理复杂PDE问题、进行多物理场耦合分析方面的优势。 误差分析与数值稳定性 任何数值计算都不可避免地存在误差，理解和控制误差是保证计算结果可靠性的关键。本章将深入探讨数值计算中误差的来源，包括截断误差、舍入误差。我们将分析不同算法的误差传播特性，以及如何评估数值算法的稳定性。 通过对典型算例的误差分析，读者将深刻理解为何在数值计算中要警惕病态问题，以及如何选择鲁棒性强的算法。 工程中的数值模拟与仿真 数值模拟和仿真在现代工程中起着越来越重要的作用。本章将总结本书所学知识，强调如何将数学模型、数值算法和工程软件融为一体，构建完整的工程仿真流程。我们将讨论如何进行模型验证与确认（V&V），如何设计有效的仿真实验，以及如何解读仿真结果并将其应用于工程决策。 本书的编写力求语言通俗易懂，避免过于抽象的数学推导，而侧重于概念的清晰阐释和方法的实际应用。丰富的工程实例和图示将有助于读者更好地理解抽象概念。通过学习本书，读者不仅能掌握一套强大的工程计算工具，更能培养科学严谨的工程思维，为解决实际工程问题提供坚实的支持。

评分☆☆☆☆☆

说实话，这本书的出版时间对我来说是一个非常重要的考量因素，毕竟技术更新迭代太快了。但《自动控制理论（第3版）》给了我一个惊喜。尽管是“第3版”，但书中涵盖的内容却丝毫没有过时的感觉，反而充满了扎实的理论根基和前沿的思考。作者在保留经典理论精髓的同时，也积极引入了现代控制理论的一些重要概念，比如状态空间方法在书中就有相当篇幅的介绍。我尤其欣赏作者对不同模型描述方式的比较分析，比如传递函数与状态空间表示的相互转化，以及它们各自在分析和设计中的优势。这种深入的探讨，让我对自动控制系统的理解不再局限于表面，而是能从更本质的层面去把握。书中关于鲁棒控制和自适应控制的介绍，虽然相对简略，但也足以勾勒出这些高级控制方法的轮廓，激发我进一步学习的欲望。另外，作者在章节末尾的参考文献列表做得非常出色，为我提供了深入研究的宝贵线索。我经常会根据参考文献去查阅更专业的论文和书籍，这大大拓展了我的知识视野。总的来说，这本书是一本既有历史深度又不失前瞻性的经典著作，对于想系统性提升自动控制理论水平的读者来说，绝对是不可多得的选择。

评分☆☆☆☆☆

坦白讲，我不是科班出身，完全是出于工作需要才接触自动控制理论的。一开始，我几乎一头雾水，面对那些专业术语和数学公式，感觉像在看天书。《自动控制理论（第3版）》的出现，简直就像一道光，照亮了我前行的道路。这本书的优点在于它的“润物细无声”。它不会上来就给你灌输一堆高深的理论，而是从最基本、最直观的概念入手，比如什么是“系统”，什么是“控制器”，什么是“反馈”。然后，逐步引入一些数学工具，但每一次引入都伴随着清晰的解释和具体的应用场景。我特别喜欢书中关于“PID控制”的章节，它不仅解释了P、I、D三个参数各自的作用，还详细说明了如何根据实际情况调整这些参数，以及可能遇到的问题和解决方法。作者还花了很大的篇幅介绍了一些经典控制器的设计思路，例如如何根据根轨迹分析来确定系统的稳定性裕度，以及如何通过调整控制器参数来改善系统的动态性能。这些内容对于我这样缺乏理论基础的人来说，简直是及时雨。这本书的讲解方式，让我感觉自己不像是在被动接受知识，而是在一步步地构建自己的认知体系。它让我真正理解了自动控制的魅力，并敢于将其应用于实际工作中，解决了之前困扰我很久的一些工程难题。

评分☆☆☆☆☆

作为一名自动化专业的学生，学习自动控制理论是必不可少的环节，而《自动控制理论（第3版）》恰好是我课程指定的教材。起初，我对这本书的期待仅仅是完成学业，但随着学习的深入，我发现这本书远不止于此。它的内容编排非常合理，每一章都在前一章的基础上有所延伸，使得知识体系能够层层递进。我尤其推崇书中关于Nyquist稳定判据和Bode图的讲解。作者通过大量的图示和案例，将原本有些抽象的频率域分析方法变得可视化，让我能够直观地理解系统在不同频率下的响应特性。这对于我进行系统的稳定性分析和设计补偿环节至关重要。我还喜欢书中对各种控制器（如超前、滞后、超前-滞后补偿器）的设计方法进行了详细的介绍，并给出了具体的计算步骤。这大大减轻了我在设计中的负担，让我能够更专注于理解控制器的作用机理。此外，书后附带的详细答案和解析，对于我们学生来说，是检查自己解题思路是否正确、巩固知识点的绝佳资源。这本书不仅帮助我打下了坚实的理论基础，也为我未来的深入研究和工程实践奠定了良好的开端。

评分☆☆☆☆☆

这本书真是太棒了！作为一名初学者，我一直对自动控制理论这个领域感到既好奇又畏惧。市面上的书籍很多，但我总觉得它们要么过于晦涩难懂，要么缺乏系统性，难以入门。直到我偶然翻阅到这本《自动控制理论（第3版）》，我才找到了正确的方向。书中的概念讲解清晰透彻，从最基础的系统建模、传递函数，到更高级的稳定性分析、根轨迹、频率响应，都循序渐进，逻辑性极强。作者用了很多生动的例子和比喻，将抽象的数学模型变得直观易懂，让我不再被一堆公式吓倒。我特别喜欢书中对不同控制策略的讲解，例如PID控制的原理和参数整定方法，书里给出了非常详尽的推导过程和实际应用案例，我甚至可以跟着书里的步骤，在MATLAB等仿真软件中进行模拟，观察不同参数对系统性能的影响。这种理论与实践相结合的学习方式，极大地增强了我的学习信心和兴趣。而且，书中的习题设计也十分合理，有基础巩固型的，也有综合应用型的，能够有效检验我的学习成果，并及时发现和弥补知识上的盲点。这本书不仅是我的入门教材，更是我深入探索自动控制领域的得力助手。

评分☆☆☆☆☆

我是在一个偶然的机会了解到这本《自动控制理论（第3版）》的，当时正值我工作转型，需要快速掌握自动控制的相关知识。坦白说，我之前对这个领域几乎是一无所知，抱着试试看的心态入手了这本书。结果，它彻底颠覆了我对技术书籍的刻板印象。这本书的语言风格非常朴实，但又极其严谨。作者在讲解每一个概念时，都力求做到解释清楚、逻辑链条完整。我最喜欢的部分是关于系统辨识和参数估计的章节，书里详细介绍了多种辨识算法，比如最小二乘法、最大似然法等，并给出了相应的算法流程图和一些简单的代码示例。这对于我这种需要将理论知识转化为实际工程应用的读者来说，简直是福音。我尝试着将书中的算法应用于我工作中遇到的实际问题，虽然过程有些曲折，但最终都取得了不错的效果。这本书让我深刻体会到，自动控制理论不仅仅是抽象的数学公式，更是解决工程实际问题的重要工具。我还会经常翻阅书中关于滤波器设计的章节，特别是在处理带有噪声的传感器信号时，书中的卡尔曼滤波器讲解让我受益匪浅。