控制系统计算机仿真与辅助设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:东北大学出版社

作者:

出品人:

页数:416

译者:

出版时间:1986-12

价格:28.00

装帧:平装

isbn号码:9787810060202

丛书系列:

图书标签:

• 控制系统
• 计算机仿真
• 辅助设计
• MATLAB
• Simulink
• 控制理论
• 系统建模
• 仿真技术
• 工程应用
• 自动化

好的，这是一本名为《控制系统计算机仿真与辅助设计》的图书的简介，内容详实，旨在突出该领域的理论深度与实践应用，同时避免提及任何不属于该书范畴的主题。 --- 《控制系统计算机仿真与辅助设计》内容导读 本书聚焦于现代控制理论在工程实践中的落地与深化，以计算机仿真技术作为核心工具，系统阐述了从经典控制到现代控制、从理论建模到复杂系统设计的全过程。全书结构严谨，逻辑清晰，旨在为读者提供一套扎实的理论基础和一套成熟的工程应用方法论。 第一部分：控制系统基础与数学建模 本书的开篇部分，旨在夯实读者在控制系统理论和数学基础上的理解。我们从反馈控制的基本概念入手，深入剖析了线性时不变（LTI）系统的时域和频域分析方法。 在时域分析方面，我们详尽讨论了系统的瞬态响应、稳态误差、超调量、调节时间和峰值时间等关键性能指标。同时，对二阶系统的标准形式及其参数对响应特性的影响进行了细致的建模与分析。 进入频域分析，重点在于传递函数、频率响应和伯德图（Bode Plot）的应用。通过对开环系统频率特性的分析，读者将掌握如何利用奈奎斯特图（Nyquist Plot）来判断系统的稳定裕度（相位裕度和增益裕度），这是设计稳健控制器的关键前提。此外，对根轨迹法（Root Locus）的阐述，不仅停留在图形的绘制，更深入探讨了参数变化对系统极点位置的影响，及其与系统性能之间的内在联系。 数学建模是本书的另一核心支柱。我们详细介绍了建立物理系统数学模型的步骤，特别关注于机电一体化系统（如电机、机械臂）和热力学系统的建模。状态空间表示法作为现代控制理论的基石，被给予了充分的篇幅。从物理微分方程到标准状态空间矩阵 $(mathbf{A}, mathbf{B}, mathbf{C}, mathbf{D})$ 的转化过程，包含了可控性和可观测性的严格判据。本书强调了这些判据在后续控制器设计中的指导意义。 第二部分：计算机仿真技术与工具应用 在理论模型建立完成后，本书的重心转向了计算机仿真。本部分不仅仅是介绍软件操作，而是将仿真视为验证和优化理论设计不可或缺的环节。 我们系统地介绍了用于控制系统仿真的主流软件环境（如MATLAB/Simulink及其相关工具箱）。关于Simulink建模的章节，详细讲解了如何利用模块库搭建线性系统、非线性系统以及混合系统的工作流程。重点内容包括：如何正确设置求解器（Solver）以确保仿真精度和效率；如何使用Scope模块进行波形捕获与分析；以及如何利用To Workspace模块将仿真结果导出进行二次处理。 对于线性系统的仿真，我们展示了如何通过`tf()`、`ss()`函数定义系统，并利用`step()`、`impulse()`、`bode()`等命令直接进行时域和频域的响应分析，并将仿真结果与解析解进行对比验证。 非线性系统的仿真是工程实践中的常态。本书深入讨论了如何处理饱和、摩擦、死区等常见的工程非线性因素，并在Simulink中通过Saturation模块、Dead Zone模块以及函数模块进行精确建模。对系统辨识在仿真中的应用也进行了探讨，即如何利用实验数据，通过系统辨识工具箱反演出系统模型，以供后续仿真验证。 第三部分：经典控制器的设计与仿真验证 本部分是连接理论设计与实际控制器的桥梁。我们遵循经典的“先设计、后验证”的思路，并始终贯穿仿真验证的环节。 PID控制器设计被放在显著位置。我们不仅复习了PID控制的基本原理，更侧重于工程上的整定方法，如Ziegler-Nichols（齐格勒-尼科尔斯）法、时域/频域参数整定法。每一种整定方法后，均附有详细的Simulink仿真实例，用以直观展示参数变化对系统性能（如超调、响应时间）的影响。我们还探讨了PID参数的自适应或增益调度设计的初步思路。 校正器的设计是提升系统性能的关键。本书系统介绍了超前（Lead）和滞后（Lag）校正器的原理及其在根轨迹和伯德图上的设计流程。通过具体的数字示例，读者将学习如何通过串联校正器，在满足稳定裕度的前提下，精确地移动系统的闭环极点，从而达到预期的性能指标。 辅助设计的概念贯穿始终。例如，在根轨迹设计时，如何利用MATLAB脚本自动搜索满足特定极点位置的$K$值，从而加速设计过程。在频域设计中，如何利用软件工具箱自动计算所需的校正环节参数。 第四部分：现代控制理论与状态反馈设计 随着系统复杂度的增加，状态空间方法展现出其优越性。本部分全面引入了现代控制理论的核心概念。 状态反馈控制的设计被视为本篇的核心。我们详细推导了极点配置（Pole Placement）的原理，证明了在可控系统下，任意指定闭环系统极点的可能性。本书重点讲解了Ackermann公式（或通过Lyapunov方程求解）在状态反馈增益矩阵 $mathbf{K}$ 计算中的应用，并提供了利用MATLAB求解的状态反馈仿真案例。 观测器设计是现代控制得以实现的前提。对于无法完全测量的状态变量，我们介绍了状态观测器（如Luenberger观测器）的设计方法。我们强调了观测器极点选择的重要性，并演示了如何将观测器与状态反馈控制器结合，构建完整的“状态反馈与状态观测器”系统。在仿真环节，我们对比了仅使用反馈与使用观测器反馈的系统响应，突显观测器的价值。 最优控制基础作为高级内容的引入，简要介绍了LQR（Linear Quadratic Regulator）的基本思想。LQR通过优化一个二次性能指标函数（包括状态误差和控制输入的代价）来自动确定反馈增益矩阵，从而实现了控制性能与控制能量之间的平衡。这为读者未来深入研究自适应、鲁棒和智能控制奠定了坚实的数学基础。 全书贯穿着仿真验证的理念，理论推导与计算机实现的紧密结合，确保了读者不仅能理解“为什么”，更能掌握“怎么做”，最终具备独立分析、建模、设计和仿真复杂控制系统的能力。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图示质量也极大地影响了我的学习效率。虽然是关于计算机仿真的书籍，但书中引用的仿真截图往往分辨率低下，线条模糊不清，很多关键的系统模块连接和参数设置在图像中难以辨认。更要命的是，很多代码示例（如果提供了的话）和公式推导之间缺乏清晰的对应关系。例如，在讲解离散化过程时，理论公式与实际程序实现之间的转换细节常常被一笔带过，留给读者大量的猜测空间。对于需要将书本知识转化为实际代码进行验证的读者而言，这种模糊性是致命的。一本涉及“计算机”和“设计”的专业书籍，其视觉呈现的专业性和精确性本应是基础要求，但《控制系统计算机仿真与辅助设计》在这方面表现出的敷衍态度，让人怀疑其内容的严谨性是否同样打了折扣。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的适用人群定位感到困惑。如果它面向的是完全没有接触过自动控制的初学者，那么其中出现的如李雅普诺夫稳定性判据、Z变换在离散系统分析中的应用等内容又显得过于跳跃和抽象，缺乏足够的铺垫。反之，如果它面向的是研究生或资深工程师，那么前面提到的大量基础概念的重复讲解和对前沿技术的缺失，又显得内容空洞，浪费时间。这本书似乎想在基础入门和高级应用之间走一条中间路线，结果却两头不讨好。它没有提供深入研究的深度，也没有提供简明扼要的入门引导。因此，对于任何一个有着明确学习目标（无论是打基础还是攻克难题）的读者来说，寻找一本更具针对性、理论更扎实或工具应用更前沿的专业书籍，将会是更有效率的选择。这本书更像是一个面面俱到的综述性资料，而非一本可信赖的、能带我解决实际问题的核心参考书。

评分☆☆☆☆☆

这本《控制系统计算机仿真与辅助设计》的教材，坦率地说，在理论深度上给我留下了不小的遗憾。尽管书名听起来很专业，涵盖了仿真和辅助设计的双重维度，但实际内容在深入探讨现代控制理论，比如非线性控制、鲁棒控制或最优控制时，显得力不从心。它更多地停留在对经典PID控制器的参数整定和基本传递函数模型的建立上，对于如何利用先进的数值方法去求解复杂的微分方程组，或者如何构建一个能准确反映物理系统特性的高保真模型，介绍得过于简略。我期待看到更多关于状态空间方法在现代仿真软件（如MATLAB/Simulink之外的更专业工具）中的高级应用，例如如何利用有限元方法（FEM）与控制设计相结合。书中对仿真结果的后处理和可视化技术也挖掘不足，仅仅是展示了基本的时域响应曲线，缺乏对能量流、相平面分析等更深层次诊断工具的介绍，对于一个希望将理论知识转化为实际工程解决方案的读者来说，这本书提供的工具箱明显不够丰富。

评分☆☆☆☆☆

从辅助设计的角度来看，这本书的处理手法简直可以说是保守得令人发指。我购买此书的主要期望之一是能了解如何利用计算机辅助工具来优化控制器的结构和参数，尤其是在多目标优化和约束条件下的设计。然而，书中对遗传算法（GA）、粒子群优化（PSO）等现代优化方法在控制参数整定中的应用提及寥寥，几乎没有展示如何将其与传统的根轨迹法、伯德图法进行有效的融合。更别提现代控制工程中日益重要的“设计容错性”和“可靠性分析”了，这些前沿的辅助设计环节在书中完全找不到踪影。这使得这本书的内容仿佛停留在上世纪九十年代的仿真技术水平，对于追求高性能、高可靠性控制系统的现代工程实践者来说，这本书提供的“辅助”实在太过微薄，更像是“勉强支持”而已，无法真正帮助我们跨越从理论到工程的鸿沟。

评分☆☆☆☆☆

阅读《控制系统计算机仿真与辅助设计》的体验，就像是走在一条铺设得很平整但缺乏沿途风景的公路上。它的叙述风格过于平铺直叙，缺乏激发读者好奇心和深入探究的引导性。对于初学者而言，这种“一步一步来”的教学方式或许安全，但对于已经掌握了基础自动控制原理的工程师或研究生来说，书中的章节衔接显得有些松散，缺乏一个贯穿始终的、宏大的设计案例来串联起各个仿真模块和辅助设计工具。例如，在介绍系统辨识部分时，它仅仅罗列了几种算法的公式，却没有一个真实的、带噪声的实验数据案例来指导读者如何选择合适的辨识模型，如何评估模型的准确性并将其无缝集成到后续的控制器设计流程中去。这本书更像是一本工具手册的文字版，而非一本启发思维的学术专著，读完后，我感觉自己只是学会了如何操作软件的几个按钮，但对于“为什么”以及“在特定场景下该如何变通”，仍然一头雾水。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆