控制工程基础 第3版 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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孔祥东，王益群 著

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• 控制工程
• 自动控制
• 系统分析
• 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
• MATLAB仿真

店铺： 广影图书专营店

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111079248

商品编码：29729486449

包装：平装-胶订

出版时间：2017-09-01

基本信息

书名：控制工程基础 第3版

定价：38.00元

作者：孔祥东,王益群

出版社：机械工业出版社

出版日期：2017-09-01

ISBN：9787111079248

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装-胶订

开本：16开

商品重量：0.400kg

编辑推荐

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内容提要

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　　本书为普通高等教育“十一五”*规划教材。
　　本书主要介绍工程中广为应用的经典控制理论和现代控制理论中控制系统分析与综合的基本方法。全书共分十章：前六章属于经典控制理论国的线性定常连续控制系统问题，阐明了自动控制的三个基本问题，即模型、分析和控制；第七章和第八章分别为非线性系统及机采样控制系统；第九章为现代控制理论基础；第十章为典型控制系统的分析与设计实例。本书总结了编者多年教学经验，且参考国内外教材特点，精选内容；叙述透彻，易教易学；强调基本概念和工程背景，适应面宽；正文中穿插有较多的例题，附有大量的习题（部分有答案），便于读者自学。
　　本书配有多媒体教学课件，需要者请根据书末的“读者信息反馈表”索取。
　　本书适于机械工程、电气工程、仪器科学与工程、动力工程、效能运输工程、生物医学工程以及材料加工等工学专业的教材，也可供有关科技人员参考。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《现代控制理论导论》：掌控动态世界的智慧之钥 在科技飞速发展的今天，理解和驾驭复杂系统已成为各领域人才必备的核心能力。从精密仪器的精准调控，到庞大交通网络的有序运行，再到人工智能的自主决策，这一切的背后都离不开严谨的科学理论与先进的技术方法。《现代控制理论导论》正是这样一本旨在引领读者走进控制工程精彩世界的入门之作，它以清晰的脉络、丰富的实例和深入浅出的讲解，为渴望掌握动态系统本质的您，开启一扇通往智慧殿堂的大门。 本书并非仅仅罗列枯燥的公式，而是致力于建立读者对控制系统整体概念的深刻理解。我们将从最基本的问题出发：为什么我们需要控制？一个控制系统是如何工作的？它的主要组成部分有哪些？通过一系列生动贴切的例子，例如家用恒温器的温度调节、汽车巡航系统的速度保持，以及工业生产线上机械臂的精确运动，读者将直观地感受到控制系统在日常生活和工业生产中的无处不在与重要价值。这些例子将贯穿全书，帮助抽象的理论概念变得具象可感。 本书的首要目标是帮助您建立扎实的数学基础，为深入学习控制理论做好准备。我们不会回避必要的数学工具，但会以一种循序渐进、力求易懂的方式进行呈现。我们将从线性代数中的矩阵运算、向量空间等基础概念入手，理解它们在描述系统状态和传递函数中的作用。随后，我们将重点介绍微分方程，这是描述动态系统随时间演变的语言。通过学习如何建立和求解线性常微分方程组，读者将能够模拟和预测系统的行为。此外，拉普拉斯变换作为一种强大的数学工具，将成为我们分析和设计控制系统的关键。本书将详细讲解拉普拉斯变换的性质及其在求解微分方程和分析系统频率响应中的应用，使其不再是高不可攀的数学符号，而是解决工程问题的得力助手。 在打好数学基础之后，我们将正式步入控制理论的核心领域。本书将系统地介绍连续时间线性时不变（LTI）系统的基本概念。我们将深入探讨系统的时域分析方法，包括零输入响应、零状态响应以及全响应的计算。通过分析系统的瞬态响应（如超调、上升时间、调节时间）和稳态响应（如稳态误差），读者将能够评估系统的性能表现。本书还会引入系统建模的关键概念，如传递函数和方框图，它们是描述系统输入输出关系、理解系统结构和进行系统分析的有力工具。读者将学习如何根据物理系统的数学模型推导出传递函数，并理解传递函数在系统分析和设计中的重要作用。 频率域分析是控制系统设计中不可或缺的另一重要方面。本书将详细阐述奈奎斯特稳定性判据、根轨迹法和伯德图等经典频率响应分析工具。通过奈奎斯特图，我们可以直观地判断系统的稳定性，了解其稳定裕度。根轨迹法则能够揭示反馈增益变化时系统极点（从而决定系统动态特性）的轨迹，为系统参数优化提供指导。而伯德图则是分析系统幅频和相频特性的重要工具，它能够帮助我们了解系统在不同频率下的响应情况，并据此进行滤波器设计和控制器设计。这些频率域分析方法将帮助读者深入理解系统的动态特性，并为后续的控制器设计奠定坚实的基础。 本书将重点介绍两种主要的控制策略：PID（比例-积分-微分）控制器和状态反馈控制器。PID控制器以其结构简单、易于实现、效果良好的特点，在工业界得到了极其广泛的应用。本书将详细讲解P、I、D各部分的物理意义以及它们对系统性能的影响。读者将学习如何根据系统特性和性能要求，合理整定PID控制器的三个参数，以达到期望的控制效果。同时，本书也会深入探讨状态反馈控制的原理和方法。状态反馈控制器通过利用系统的所有状态变量来设计反馈律，能够实现更优的控制性能，例如更快的响应速度、更小的超调量以及更强的抗扰能力。本书将介绍如何利用可控性和可观测性等概念来设计状态反馈控制器，并探讨极点配置等关键技术。 稳定性是控制系统设计的基石。没有稳定性的保证，任何高性能的系统都将失去意义。本书将花费大量篇幅深入阐述系统的稳定性问题。我们将从李雅普诺夫稳定性理论的朴素思想入手，逐步深入到其严谨的数学表述。读者将学习如何利用李雅普诺夫函数来判断系统的稳定性，以及李雅普诺夫第二方法在分析非线性系统稳定性中的优势。此外，本书还将详细介绍Routh-Hurwitz稳定性判据，它提供了一种代数方法来判断线性系统的稳定性，无需求解特征方程，在实际工程设计中尤为便捷。我们将通过大量的实例分析，帮助读者掌握不同稳定性判据的应用，并深刻理解稳定裕度对于系统鲁棒性的重要性。 除了上述核心内容，《现代控制理论导论》还将触及一些更广泛和前沿的控制工程议题。我们将简要介绍最优控制的基本思想，它旨在找到使某个性能指标最优的控制策略，例如最小化能量消耗或时间。读者将了解动态规划和庞特里亚金最小值原理等概念，为进一步探索更高级的优化控制问题打下基础。此外，本书还将对数字控制系统进行初步介绍。随着计算机技术的发展，数字控制器在现代工程中扮演着越来越重要的角色。我们将探讨离散时间系统的建模、分析以及数字PID控制器的设计方法，让读者初步领略数字控制的魅力。 本书的编写风格力求严谨而又不失灵活，力求在理论深度和实践应用之间取得平衡。每章都配有丰富的例题和习题，帮助读者巩固所学知识，提升解决实际问题的能力。例题涵盖了从简单的电路系统、机械系统到更复杂的液压系统、热力系统等多种工程应用场景，力求让读者在解决具体问题的过程中，不断加深对控制理论的理解。习题则包括了理论推导、数值计算和系统分析等多种类型，旨在全面锻炼读者的分析能力和工程实践能力。 《现代控制理论导论》不仅仅是一本教科书，更是一本引领您探索控制工程世界、培养您驾驭动态系统智慧的指南。无论您是自动化、电气工程、机械工程、航空航天等相关专业的学生，还是希望提升在相关领域解决复杂工程问题能力的工程师，本书都将是您不可或缺的得力助手。通过学习本书，您将能够深刻理解系统的动态行为，掌握设计稳定、高效控制系统的关键技术，从而在瞬息万变的科技浪潮中，成为一名能够真正掌控动态世界的智慧工程师。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得相当朴实，初看之下，那种深沉的蓝色调和规整的字体排版，让人立刻联想到严谨的学术气息。我当初买它，主要是冲着作者在自控领域那赫赫有名的声望去的，毕竟在这个领域，有些名字本身就是质量的保证。翻开扉页，目录的编排就让我眼前一亮，它不像有些教材那样将知识点堆砌得杂乱无章，而是呈现出一种清晰的逻辑层次感。从最基础的系统描述，到状态空间模型的建立，再到控制器的设计，每一步的过渡都显得水到渠成。尤其值得称道的是，它并没有停留在纯粹的理论推导上，而是非常注重与实际工程应用的结合。书中穿插的那些案例分析，虽然篇幅不长，但却能精准地抓住问题的核心，比如在机械臂控制和过程控制中的应用实例，让我对抽象的数学模型有了更直观的理解。我个人觉得，对于初次接触控制理论的学生来说，这本书的难度设置得恰到好处，既能让你领略到理论的精妙，又不会因为过度抽象而感到望而却步。它更像一位循循善诱的导师，引导着你一步步深入这门学科的殿堂，而不是直接扔给你一堆需要啃食的硬骨头。书中的习题设计也很有水平，从简单的概念检验到复杂的综合设计题都有覆盖，极大地锻炼了我的问题解决能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的文字风格真是让人又爱又恨，爱的是它在阐述复杂概念时，那种近乎外科手术般精准的措辞，几乎没有一句废话。恨的是，对于我这种背景相对薄弱的初学者来说，初次阅读时，常常需要反复咀嚼才能真正领会其深意。我记得刚开始看关于李雅普诺夫稳定性理论的那一章时，简直像在啃一块无比坚硬的石头。作者似乎默认读者已经具备了相当扎实的线性代数和微分方程基础，因此在回顾这些预备知识时，笔墨非常简练，几乎是一笔带过。这对于已经忘得差不多的我来说，确实造成了一定的阅读障碍。我不得不经常停下来，翻阅其他参考书来补足背景知识，这无疑拖慢了整体的进度。但是，一旦跨过那道坎，你会发现作者的严谨性带来的好处是巨大的：书中所有的论证都无懈可击，几乎没有出现任何模糊不清的表述。特别是关于现代控制理论那几章，那些从帕累托最优到最优控制的推导，那种逻辑的严密性，读起来简直是一种享受。它要求读者必须全身心投入，稍微走神，可能就会错过一个关键的推导步骤，所以强迫我提高了阅读的专注度。

评分☆☆☆☆☆

从教学方法的角度来看，这本书的编排似乎更倾向于研究生的层次，或者至少是高年级本科生的深入选修课。它采用了非常“自上而下”的教学路径。它首先建立起一个宏大的控制理论框架，然后才逐步深入到各个子模块的细节。这种方式的好处是读者能迅速建立起全局观，明白自己所学知识在整个学科体系中的位置。然而，对于那些基础相对薄弱、需要扎实打好每一步地基的学生而言，这种方式可能略显激进。举个例子，在引入状态观测器时，它直接使用了卡尔曼滤波的结构，虽然强大，但对于初学者来说，从零开始推导一个简单的观测器可能更具启发性。我体会到，如果这本书能增加一个“初阶模块”，用更慢的节奏和更基础的例子去铺垫核心概念，然后再无缝过渡到目前这种更具深度的论述，那么它的受众面将会更广。它更像是一本“进阶手册”，而不是一本“入门百科全书”，这使得我在初期阅读时，必须花费大量精力去“消化”而不是简单地“吸收”知识。

评分☆☆☆☆☆

这本书最大的亮点，在我看来，在于它对“鲁棒性”这一现代控制思想的引入和阐述。很多传统的控制教材，往往把重点放在如何设计出在理想模型下表现完美的控制器，但这本书很早就强调了模型不确定性和外部扰动对实际控制系统的影响。作者用相当大的篇幅讨论了H无穷控制和滑模控制等前沿技术，并且没有将它们束之高阁，而是试图用一种相对易懂的方式将其融入到基础框架之中。书中关于“工程化思维”的强调贯穿始终，它不是教你如何做数学证明，而是教你如何利用数学工具去解决一个真实的工程难题。例如，在设计控制器时，它会引导读者思考“这个控制器在实际物理系统中可能会遇到哪些非线性问题？”，这种前瞻性的视角对于培养未来的工程师至关重要。我发现，正是因为这本书，我才开始真正意识到，控制工程不仅仅是解微分方程，它更是一门关于“妥协与平衡”的艺术，你总需要在性能、稳定性和对不确定性的容忍度之间找到一个最佳的平衡点。

评分☆☆☆☆☆

说实话，这本书在图示和排版上，我觉得还有很大的提升空间。尽管内容质量毋庸置疑，但视觉上的体验总感觉差那么一点火候。很多关键的信号流图或者传递函数方块图，虽然清晰地标明了各个环节，但如果能增加一些动态的示意图或者更生动的颜色区分，对于理解系统的反馈机制可能会更有帮助。比如，在分析暂态响应时，如果能配上几组不同阻尼比下的阶跃响应曲线对比图，并用不同颜色清晰地标注出来，而不是仅仅用文字描述参数变化带来的影响，那么学习效果必然会更好。另外，书本的装订质量也需要吐槽一下，由于我翻阅和做笔记的频率非常高，特别是内页的装订处，已经开始出现轻微的松动迹象。这对于一本需要反复查阅的工具书来说，确实是一个潜在的隐患。我希望未来的版本在硬件制作上能更加注重耐用性，毕竟知识的价值是长久的，书籍的物理形态也应该与之匹配。总体来说，这本书的“内功”深厚，但“外形”略显保守，有点像一位功力深厚的武林高手，穿着一件朴素的布衣。