自动控制原理与系统(第2版) 9787564072575 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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叶明超黄海 著

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• 自动控制原理
• 控制系统
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• 数学模型
• 传递函数
• 稳定性
• 频率响应
• 控制系统设计
• 现代控制理论
• 经典控制

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出版社： 北京理工大学出版社

ISBN：9787564072575

商品编码：29683744633

包装：平装

出版时间：2013-02-01

基本信息

书名:自动控制原理与系统(第2版)

：48.00元

售价：32.6元,便宜15.4元,折扣67

作者:叶明超黄海

出版社：北京理工大学出版社

出版日期：2013-02-01

ISBN：9787564072575

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：12k

商品重量：0.422kg

编辑推荐

内容提要

《自动控制原理与系统(第2版)》由叶明超、黄海主编，介绍了经典控制理论的基本概念、基本理论和控制系统的基本分析方法及实际应用。主要内容有：自动控制的基本概念、控制系统的数学模型、控制系统的时域分析法和频域分析法、控制系统的校正、直流调速系统、直流脉宽调速系统、位置随动系统、交流变频调速系统、控制系统实例介绍等。各章均配有内容提要、小结和大量习题。
本书中给出了大量的应用实例，并针对实例中的问题由浅入深地给出了解决方法。全书力求突出物理概念、定性分析，回避烦琐的数学推导，叙述深入浅出，通俗易懂。
《自动控制原理与系统(第2版)》可作为普通高校电气技术、自动化技术、机电一体化技术以及电子技术等电类专业学生的教学用书，也可作为从事自动化工作的工程技术人员的参考用书。

目录

第1章　自动控制的基本概念
1.1 自动控制理论概述
1.2 简要历史
1.3 自动控制系统的组成
1.3.1 人工控制与自动控制
1.3.2 自动控制的基本概念与组成
1.3.3 系统术语
1.3.4 自动控制系统的方块图表示
1.4 自动控制系统的分类
1.4.1 开环控制系统和闭环控制系统
1.4.2 定值、随动和程序控制系统
1.4.3 线性和非线性控制系统
1.4.4 连续和离散控制系统
1.4.5 单变量和多变量控制系统
1.5 自动控制系统举例
1.5.1 温度控制系统
1.5.2 位置随动系统
1.5.3 自动调速系统
1.6 自动控制系统的基本要求
1.7 本课程的学习任务与学习要求
本章小结
习题1

第2章　拉普拉斯变换及其应用
2.1 拉氏变换的概念
2.2 拉氏变换的运算定理
2.3 拉氏反变换
2.4 拉氏变换应用举例
本章小结
习题2

第3章　自动控制系统的数学模型
3.1 控制系统的微分方程
3.1.1 控制系统微分方程的建立
3.1.2 控制系统微分方程的求解
3.2 传递函数
3.2.1 传递函数的定义
3.2.2 传递函数的求取
32.3 传递函数的性质
3.3 控制系统的动态结构图
3.3.1 动态结构图的组成与画法
3.3.2 动态结构图的等效变换及化简
3.3.3 用公式法求传递函数
3.4 典型环节的数学模型及阶跃响应
3.4.1 典型环节的数学模型
3.4.2 典型环节的传递函数及阶跃响应
3.5 控制系统的传递函数
本章小结
习题3

第4章　控制系统的时域分析法
4.1 典型控制过程及性能指标
4.1.1 典型初始状态
4.1.2 典型输入信号
4.1.3 阶跃响应的性能指标
4.2 一阶系统的时域分析
4.3 二阶系统的时域分析
4.4 系统稳定性分析
4.4.1 稳定的基本概念
4.4.2 线性系统稳定的充分必要条件
4.4.3 劳斯稳定判据
4.4.4 两种特殊情况
4.4.5 劳斯稳定判据在系统分析中的应用
4.5 稳态性能的时域分析
4.5.1 稳态误差的基本概念
4.5.2 系统类型
4.5.3 参考输入信号作用下的稳态误差
4.5.4 扰动输入信号作用下的稳态误差
本章小结
习题4

第5章　控制系统的频域分析法
5.1 频率特性的概念
5.1.1 频率特性的基本概念
5.1.2 频率特性与传递函数的关系
5.1.3 频率特性的性质
5.1.4 频率特性的图形表示方法
5.2 典型环节的伯德图
5.2.1 比例环节
5.2.2 积分环节
5.2.3 微分环节
5.2.4 惯性环节
5.2.5 比例微分环节
5.2.6 振荡环节
5.2.7 一阶不稳定环节
5.2.8 小相位系统的概念
5.3 系统开环对数频率特性曲线的绘制
5.3.1 系统开环对数频率特性曲线绘制的一般步骤
5.3.2 开环对数频率特性曲线绘制举例
5.4 系统稳定性的频域分析
5.4.1 对数频率稳定判据
5.4.2 稳定裕量
5.5 动态性能的频域分析
5.5.1 三频段的概念
5.5.2 典型系统
本章小结
习题5

第6章　自动控制系统的校正
6.1 常用校正装置
6.1.1 无源校正装置
6.1.2 有源校正装置
6.2 串联校正
6.2.1 串联比例校正
6.2.2 串联比例微分校正
6.2.3 串联比例积分校正
6.2.4 串联比例积分微分校正
6.3 反馈校正
6.4 前馈控制的概念
本章小结
习题6

第7章　直流调速系统
7.1 直流调速系统概述
7.1.1 直流调速系统的基本概念
7.1.2 直流调速的三种方式
7.1.3 调压调速的三种主要形式
7.1.4 直流调速系统的性能指标
7.2 单闭环直流调速系统
7.2.1 闭环调速系统常用调节器
7.2.2 单闭环直流调速系统
7.2.3 无静差调速系统概述及积分控制规律
7.3 带电流截止负反馈的闭环调速系统
7.3.1 电流截止负反馈的引入
7.3.2 带电流截止负反馈的闭环调速系统静特性
7.3.3 带电流截止负反馈的闭环调速系统启动过程
7.4 闭环调速系统设计实例
本章小结
习题7

第8章　PWM直流脉宽调速系统
8.1 直流脉宽调制电路的工作原理
8.1.1 不可逆、无制动力PwM变换器
8.1.2 不可逆、有制动力PwM变换器
8.1.3 可逆PWM变换器
8.2 脉宽调速系统的控制电路
8.2.1 直流脉宽调制器
8.2.2 逻辑延时电路
8.2.3 基极驱动电路和保护电路
8.3 PwM直流调速装置的系统分析
8.3.1 总体结构
8.3.2 PwM脉宽调制变换器的传递函数
8.3.3 系统分析
8.4 由PwM集成芯片组成的直流脉宽调速系统实例
8.4.1 SGl731芯片简介
8.4.2 由sGl731组成的直流调速系统。本章小结
习题8

第9章　位置随动系统
9.1 位置随动系统组成及其基本特征
9.1.1 位置随动系统的组成
9.1.2 位置随动伺服系统的分类
9.1.3 随动伺服系统的控制方式
9.2 位置伺服系统的部件功能及工作原理
9.2.1 位置检测元件
9.2.2 执行元件
9.2.3 相敏整流与滤波电路
9.2.4 放大电路
9.3 位置随动伺服系统的控制特点与实例分析
9.3.1 系统组成原理图
9.3.2 系统组成框图
9.3.3 系统自动调节过程
9.4 位置伺服系统的控制性能分析与校正设计
9.4.1 系统的稳态性能分析
9.4.2 系统的动态性能分析
本章小结
习题9

第10章　异步交流电动机变频调速系统
10.1 交流变频调速的基本概念
10.1.1 交流调速系统简介
10.1.2 交流变频调速的基本控制方式
10.2 标量控制的变频调速系统
10.2.1 控制输出电压的方式
10.2.2 U/F比例控制方式
10.2.3 转差频率控制方式
10.3 矢量控制的调速系统
10.3.1 基于转差频率控制的矢量控制方式
10.3.2 无速度传感器的矢量控制方式
10.4 脉宽调制型交流变频调速系统
10.4.1 PWM型变频器工作原理
10.4.2 PwM型变频调速系统的主电路
10.4.3 PwM型变频调速系统的控制电路
本章小结
习题10

第11章　复杂自控系统建模实例——两轮自平衡小车
11.1 两轮自平衡小车简介
11.2 两轮自平衡小车的工作原理
11.3 倒立摆的分类及研究的意义
11.3.1 倒立摆的分类
11.3.2 倒立摆研究的意义
11.4 倒立摆模型——复杂控制系统的研究方法
11.4.1 控制理论的发展历程及系统控制的基本方法
11.4 ，2非线性系统的线性化方法
11.5 自平衡小车的硬件组成及建模分析
11.5.1 自平衡小车的系统结构
11.5.2 自平衡小车系统的硬件组成及实现
11.6 两轮自平衡小车的建模
11.6.1 小车车体的运动分析
11.6.2 动力学建模
11.7 系统非线性模型的线性化
11.7.1 基于泰勒级数的近似线性化方法求解过程
11.7.2 对具体两轮自平衡小车的近似化线性模型
11.8 不同的线性化模型的Matlab性能仿真比较
11.8.1 两种模型的可控角范围比较
11.8.2 在可控范围内的性能比较
11.8.3 系统抗干扰能力的比较
11.8.4 灵敏度的比较
本章小结

附录
附录一自动控制原理虚拟实验系统的开发与应用
附录二自动控制技术常用术语中、英文对照
参考文献

作者介绍

文摘

序言

现代工程的基石：深入探索自动控制的奥秘 在瞬息万变的科技浪潮中，一项古老而又充满活力的学科——自动控制，正以前所未有的力量驱动着现代社会的进步。从我们日常生活中无处不在的智能家电，到精密复杂的航空航天系统，再到庞大高效的工业生产线，自动控制技术的身影随处可见，它默默地保证着系统的稳定运行、性能的最优化以及效率的最大化。理解和掌握自动控制的原理，不仅是工程师和科研人员必备的核心素养，也是洞察现代科技发展趋势、解锁未来无限可能的一把金钥匙。 本书旨在为读者构建一个全面、深入且系统化的自动控制理论知识体系。我们不局限于某个特定领域，而是力求展现自动控制作为一门通用性极强的工程学科的本质。从最基础的概念入手，逐步引导读者穿越数学模型、系统分析、控制器设计以及实际系统实现等一系列核心环节，最终达到能够独立分析和设计复杂控制系统的能力。 第一章：自动控制的基石——系统建模与数学描述 任何一个需要被控制的对象，首先都必须被清晰地理解和描述。本章将带您走进自动控制的起点：系统建模。我们将探讨如何将现实世界的物理过程，如机械、电气、热学、流体等，转化为易于分析和处理的数学语言。线性系统和非线性系统的区别与联系，是理解和选择合适建模方法的关键。我们将重点介绍几种常用的数学模型，包括微分方程、传递函数以及状态空间方程。 微分方程： 作为描述系统动态行为最直接的数学工具，微分方程能够精确地刻画输入与输出之间的瞬息万变。本章将回顾求解微分方程的基本方法，并展示如何利用其来表征系统的瞬态响应和稳态特性。 传递函数： 在频率域或拉普拉斯域中，传递函数提供了一种更为简洁直观的方式来描述线性定常系统的输入-输出关系。它能够揭示系统的增益、相位特性以及系统对不同频率信号的响应规律，对于后续的系统分析和设计至关重要。我们将深入理解传递函数的物理意义，并学习如何从系统结构图推导传递函数。 状态空间方程： 对于多输入多输出（MIMO）系统以及非线性系统，状态空间方程展现出其强大的建模能力。它通过引入系统状态变量的概念，能够更全面、更灵活地描述系统的内部动态。本章将详细阐述状态空间方程的构成，以及其在描述复杂系统中的优势。 理解和掌握这些建模方法，是后续所有分析和设计工作的基础。我们将通过大量实例，帮助读者建立起从物理实际到数学模型的桥梁。 第二章：解剖系统——稳定性与性能分析 一旦系统被成功建模，我们就需要对其进行深入的分析，以评估其内在的特性和潜在的表现。本章将聚焦于自动控制系统的两个核心评价指标：稳定性和性能。 稳定性： 系统的稳定性是其能否按照预期工作的首要条件。一个不稳定的系统，即使设计得再精巧，也无法提供可靠的控制。我们将详细介绍不同类型的稳定性，包括李雅普诺夫稳定性、有界输入有界输出（BIBO）稳定性等。Routh-Hurwitz判据和Nyquist判据等经典稳定性分析方法将得到深入讲解，帮助读者判断系统是否稳定，并找出影响稳定性的关键参数。 性能分析： 在系统稳定的前提下，我们还需要衡量其性能是否满足要求。这包括对瞬态响应（如超调量、调节时间）和稳态误差的评估。我们将学习如何通过时域指标来量化系统的动态性能，并理解不同系统参数对这些指标的影响。根轨迹法作为一种直观的分析方法，将帮助我们理解系统零极点配置对稳定性和性能的影响。 通过本章的学习，读者将能够全面地“望闻问切”一个自动控制系统，准确诊断其“病情”，并为后续的“治疗”——控制器设计打下坚实基础。 第三章：为系统“开药方”——经典控制器的设计 了解了系统的特性后，我们就可以着手设计控制器，以改善系统的性能，使其达到期望的目标。本章将重点介绍几种经典的控制器设计方法。 PID控制器： PID（比例-积分-微分）控制器因其结构简单、易于实现且性能优良，成为工业界应用最广泛的控制器类型。我们将深入剖析比例（P）、积分（I）和微分（D）控制各自的作用机理，以及它们如何协同工作来消除稳态误差、提高响应速度和抑制振荡。本章将介绍多种PID参数整定方法，包括Ziegler-Nichols法、临界比例法等，并探讨实际应用中的一些注意事项。 超前/滞后校正： 对于无法直接通过PID控制器达到满意性能的系统，超前和滞后校正技术提供了有效的解决方案。我们将学习如何利用超前和滞后补偿器来改善系统的频率响应特性，从而提高系统的稳定裕度和跟踪能力。 前馈控制： 在某些情况下，如果能够预知系统的干扰或参考信号的变化，前馈控制可以提前进行补偿，从而显著减小或消除干扰对系统的影响，提高系统的跟踪精度。本章将介绍前馈控制的基本原理和设计方法。 本章的设计理念，是从改善系统的频率响应特性和时域响应指标出发，通过引入适当的控制算法，来“调教”系统，使其表现得更加出色。 第四章：现代控制理论的视角——状态空间控制器的设计 随着系统复杂度的不断提升，经典控制理论在某些方面显露出局限性。状态空间方法为解决这些挑战提供了强大的工具。本章将深入探讨基于状态空间的控制器设计方法。 状态反馈： 状态反馈是一种将系统状态变量的线性组合作为控制信号输入到系统的方法。通过合理选择状态反馈增益，可以任意配置系统的闭环极点，从而实现对系统稳定性和动态性能的精确控制。我们将介绍极点配置的设计方法。 观测器设计： 在实际系统中，并非所有的状态变量都能直接测量得到。观测器（或称为状态估计器）的作用，就是利用系统的输入和输出信息，来估计系统的内部状态。本章将介绍Luenberger观测器的设计原理，以及如何将其与状态反馈结合，形成状态估计算法。 线性二次型调节器（LQR）： LQR是一种基于优化理论的状态反馈控制方法。它通过最小化一个二次型性能指标来设计状态反馈增益，从而在性能和控制能量之间取得最佳的权衡。LQR是现代控制理论中一个重要的设计工具。 本章将带领读者进入一个更为抽象但功能强大的控制理论领域，理解如何从系统内部的“状态”出发，来设计出更为先进和灵活的控制器。 第五章：系统实现与进阶话题 理论的最终目的是指导实践。本章将探讨自动控制系统在实际工程中的实现问题，以及一些进阶的控制理论概念。 数字控制： 随着计算机技术的发展，数字控制器已经取代了大量的模拟控制器。本章将介绍数字控制系统的基本原理，包括采样、量化、编码等过程，以及如何将连续时间系统转换为离散时间系统。脉冲响应不变法、双线性变换法等离散化方法将得到讲解。 非线性控制： 现实世界中的许多系统都存在非线性特性。本章将简要介绍一些处理非线性系统的方法，如反馈线性化、滑模控制等。 鲁棒控制与自适应控制： 面对模型不确定性或环境变化，鲁棒控制和自适应控制技术提供了保证系统性能的方法。我们将初步了解这些先进控制策略的思想。 模型预测控制（MPC）： MPC是一种先进的控制策略，它利用系统的模型来预测未来的行为，并通过求解优化问题来确定当前的控制输入。MPC在过程控制、机器人等领域有着广泛的应用。 本章旨在为读者提供更广阔的视野，了解自动控制技术在现代工程中的实际应用以及未来发展趋势。 本书特色： 循序渐进的教学体系： 从基础概念到高级主题，内容安排逻辑清晰，难度逐步提升，适合不同层次的读者。 理论与实践相结合： 强调数学理论的推导，同时穿插大量的工程实例，帮助读者理解理论在实际中的应用。 强调系统思维： 引导读者建立起对整个自动控制系统的全局观，理解各个环节之间的相互联系。 促进独立思考： 鼓励读者通过分析和设计来深入理解控制原理，培养解决实际工程问题的能力。 掌握自动控制的原理，就是掌握了现代工程的语言。希望本书能为您打开通往智能世界的大门，让您在自动化和智能化的大潮中，成为一名优秀的创新者和建设者。

评分☆☆☆☆☆

这本《电工电子技术基础与实践》真是让我这个初学者醍醐灌顶！我对电路的理解一直停留在教科书上的抽象公式，拿到这本书才发现，原来理论和实际可以结合得这么完美。它不是那种枯燥的公式堆砌，而是非常注重实验和应用。书里对基础元件，比如电阻、电容、电感的工作原理讲解得深入浅出，图文并茂，尤其那些仿真电路的例子，让我能亲手“搭建”复杂的电路，观察电流和电压的变化。最让我印象深刻的是它对功率电子部分的介绍，不像其他书那样只是简单带过，而是详细阐述了开关电源的工作机制，这对于我后续想深入研究嵌入式系统和电源管理来说，无疑是打下了坚实的理论基础。装帧和纸质也挺好，阅读体验舒适，没有那种廉价印刷品的刺鼻油墨味，这点对于长时间学习来说很重要。唯一的小遗憾是，某些高级模块的习题解答部分稍微有点过于精简，有时候需要自己多花时间去推导。但瑕不掩瑜，对于想系统学习电工电子技术，并希望未来能从事相关硬件设计工作的读者来说，这本书绝对是值得信赖的伙伴。

评分☆☆☆☆☆

我主要关注的是《机械设计基础（第8版）》的结构强度部分。这本书的深度和广度都非常令人满意，它在讲解基本概念时，那种严谨的数学推导逻辑，完全符合我的学术期待。不同于某些为了凑页数而加入大量不相关内容的教材，这本书的每一章都紧密围绕核心——如何设计一个能够可靠承载载荷的机械部件。特别是关于应力集中和疲劳寿命的分析，作者引用了大量的工程案例作为佐证，使得那些原本抽象的疲劳曲线变得具象化了。我特别喜欢它对失效模式的分类讨论，从脆性断裂到蠕变，每一种情况都有对应的分析模型和修正系数。对于我们工程专业的学生来说，理解这些背后的物理机制比单纯记住公式重要得多，而这本书恰恰在这方面做得极为出色。它的习题设计也是从基础计算到复杂系统分析层层递进，迫使读者必须真正掌握知识的内在联系，而不是死记硬背。这本书的排版清晰，术语统一，是本难得的经典之作。

评分☆☆☆☆☆

最近在啃《高等数学（上下册）》，希望能彻底搞懂微积分的精髓。这本书给我的感觉是，它非常尊重读者的智力，没有刻意去“简化”那些复杂的概念，而是用清晰的逻辑链条将它们串联起来。比如在讲解广义积分时，作者非常耐心地从黎曼和的极限定义出发，一步步构建起积分的理论大厦，这让我对定积分的物理意义有了全新的认识。相比我之前看的某些版本，这本书在几何直观性上做得更到位，很多定理的证明后都会配有一段文字解释其背后的几何或物理意义，大大降低了理解难度。函数的概念讲解也十分细致，对各种反常函数的处理非常到位。虽然内容量确实不小，读起来需要耐心，但一旦跟上作者的思路，你会发现数学的内在美感——那种无懈可击的逻辑结构。对于打算考研或者对数学有较高要求的读者，这本书提供的知识密度和深度是无可替代的。

评分☆☆☆☆☆

我手里拿到的这本《数据结构与算法分析（C++版）》简直是算法学习的“灯塔”。它没有一上来就炫技式的介绍那些复杂的算法，而是花了很大篇幅来解释“为什么”要用这种数据结构，每种结构在时间复杂度和空间复杂度上的权衡点在哪里。我尤其欣赏它对递归思想的讲解，通过斐波那契数列和汉诺塔问题的对比，把“分治法”的精髓刻画得淋漓尽致。书中的C++代码实现部分，写得非常规范和清晰，注释到位，没有那种为了炫耀技巧而写得晦涩难懂的代码。更重要的是，它不仅仅是介绍算法，更教会了我们如何“分析”算法——如何选择合适的工具来解决特定问题。当我尝试实现那些平衡树的旋转操作时，书中的图示和步骤分解起到了决定性的作用，避免了我陷入无休止的调试循环。这本书对于想要扎实掌握算法基础，并准备进入高强度技术面试的开发者来说，是必备的“内功心法”。

评分☆☆☆☆☆

作为一名化学专业的学生，我正在学习《无机化学原理》。这本教材的特点是极其强调“原理”二字，它不仅仅是罗列事实和反应方程式，而是深入到微观层面，用量子力学和热力学的知识来解释为什么某些反应会发生，以及它们的趋势如何。例如，对于配位化学中晶体场理论的阐述，它通过详细的能级图变化，解释了过渡金属配合物的颜色和磁性，这比单纯背诵 VSEPR 理论要深刻得多。书中的平衡常数和热力学函数的计算部分，涉及到的计算步骤非常详尽，即便是复杂的非标态反应也能找到清晰的解题路径。虽然阅读体验上，由于涉及大量专业图表和公式，可能需要较高的专注度，但正是这种严谨性保证了知识的准确性和深度。对于希望真正理解元素周期表中各族元素性质差异的本质，并能预测新反应的化学工作者而言，这本书提供的分析框架是无价的。