自动控制原理常见题型解析及模拟题 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:国防工业出版社

作者:程鹏 编

出品人:

页数:237

译者:

出版时间:2004-1

价格:22.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787118033373

丛书系列:

图书标签:

• 自动控制原理
• 控制系统
• 经典控制
• 现代控制
• 信号与系统
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• 模拟题

《现代控制理论基础与应用》 内容简介： 本书系统地阐述了现代控制理论的核心概念、数学框架以及在工程实践中的广泛应用。从经典控制理论的基石出发，逐步深入到状态空间方法，为读者构建起一个完整的现代控制理论知识体系。本书旨在培养读者在复杂动态系统建模、分析和控制器设计方面的综合能力。 第一部分：现代控制理论基石 本部分着重于现代控制理论的数学语言和基本思想。 第一章：动态系统的数学模型 连续时间系统与离散时间系统： 深入探讨连续时间系统（如微分方程描述）和离散时间系统（如差分方程描述）的建模方法。介绍如何从物理原理、实验数据或系统辨识的角度建立线性与非线性系统的数学模型。 传递函数与系统矩阵： 讲解传递函数在单输入单输出（SISO）系统分析中的作用，并引入矩阵形式的状态方程，包括状态向量、输入向量、输出向量以及系统矩阵。阐述 SISO 系统与多输入多输出（MIMO）系统在建模上的区别与联系。 线性时不变（LTI）系统： 重点分析 LTI 系统的数学特性，包括其代数结构和性质。讨论线性化技术在处理非线性系统时的作用。 第二章：状态空间方法 状态方程的构建与变换： 详细介绍如何根据系统结构和物理特性构建状态方程。阐述状态向量的物理意义，并讲解不同状态变量选择对系统描述的影响。介绍各种状态方程的变换方法，如相似变换，及其对系统分析的影响。 向量与矩阵的运算： 回顾和深化线性代数中与控制系统相关的向量和矩阵运算，包括矩阵的秩、迹、行列式、特征值、特征向量、奇异值分解（SVD）等，并说明它们在系统分析中的作用。 可控性与可观性： 定义并详细讲解系统的可控性和可观性概念。通过实例演示如何判断一个系统的可控性和可观性，并分析其在控制器设计和状态估计中的重要性。介绍相关的判据，如卡尔曼可控性矩阵和可观性矩阵。 第二部分：系统分析与稳定性 本部分聚焦于对动态系统的深入分析，特别是其稳定性特性。 第三章：系统响应与稳态分析 零输入响应与零状态响应： 分别分析系统在无初始输入和无初始状态下的响应特性。讲解如何通过状态方程和输出方程计算这些响应。 瞬态响应与稳态响应： 探讨系统对典型输入（如阶跃、斜坡、指数信号）的瞬态行为，包括上升时间、超调量、调节时间等指标。分析系统的稳态误差，并介绍如何通过系统结构和控制器参数来减小稳态误差。 模态分析： 深入理解系统的模态（特征值）如何决定系统的动态行为。分析特征值的实部、虚部与系统响应的关系，以及极点位置对稳定性和响应速度的影响。 第四章：稳定性理论 Lyapunov 稳定性理论： 详细介绍 Lyapunov 直接法和间接法。讲解如何构建 Lyapunov 函数来判断系统的稳定性，包括渐近稳定性、指数稳定性等。分析 Lyapunov 方程的应用。 Routh-Hurwitz 判据与根轨迹法： 回顾并深化经典控制理论中的稳定性判据。讲解 Routh-Hurwitz 判据如何通过特征多项式的系数判断系统的稳定性。介绍根轨迹法，演示如何通过改变控制器增益等参数来分析系统闭环极点的位置，进而评估系统的稳定性。 非线性系统稳定性： 引入非线性系统的稳定性分析概念，并介绍 Barbalat 引理等用于分析非线性系统稳定性的工具。 第三部分：控制器设计与状态估计 本部分侧重于如何设计控制器来改善系统性能，以及如何从观测信息中估计系统状态。 第五章：状态反馈控制器设计 极点配置法（Pole Placement）： 详细讲解如何通过状态反馈来任意配置闭环系统的极点，从而实现期望的系统动态响应。演示 Akerman 公式等设计方法，并讨论其应用条件和局限性。 最优控制理论基础： 引入最优控制的基本概念，包括性能指标函数。介绍 LQR（线性二次调节器）的设计方法，及其在实现最优控制性能方面的优势。 镇定器设计： 讲解如何设计镇定器来确保系统在存在扰动或参数不确定性时仍能保持稳定。 第六章：状态估计与观测器设计 状态估计的必要性： 阐述在许多实际应用中，系统状态无法直接测量，需要通过观测器来估计状态。 Observer 设计（Luenberger 观测器）： 详细介绍 Luenberger 观测器的结构和设计原理。演示如何通过选择观测器增益来快速准确地估计系统状态。 卡尔曼滤波： 引入随机系统和噪声模型。系统地讲解卡尔曼滤波（KF）的基本原理，包括其预测和更新步骤。介绍扩展卡尔曼滤波（EKF）和无迹卡尔曼滤波（UKF）等处理非线性系统的滤波方法。 第四部分：先进控制技术与应用 本部分将介绍一些更高级的控制技术，并结合实际应用案例进行说明。 第七章：数字控制系统 采样与保持： 讲解连续时间信号如何通过采样器转换为离散时间信号，以及保持器在恢复连续信号中的作用。 离散时间系统分析与设计： 介绍离散时间系统的传递函数、状态空间表示以及稳定性判据。演示如何将连续时间控制器转换为离散时间控制器。 第八章：鲁棒控制与自适应控制 鲁棒控制： 探讨在系统参数不确定或存在外部扰动的情况下，如何设计能够保持良好性能的控制器。介绍 H-infinity 控制、μ-分析等鲁棒控制方法。 自适应控制： 讲解当系统参数发生变化时，控制器如何自动调整自身参数以维持系统性能。介绍梯度自适应方法、Lyapunov 自适应方法等。 第九章：实际应用案例分析 机器人控制： 分析机器人臂的运动控制，包括动力学建模、轨迹规划和 PID/状态反馈控制器设计。 飞行器控制： 讨论飞机或无人机的姿态控制、航迹保持等问题，涉及空气动力学模型和控制系统设计。 过程控制： 演示在化工、电力等领域中，如何应用现代控制理论解决温度、压力、流量等参数的精确控制问题。 智能交通系统： 探讨交通信号灯的智能调度、车辆自适应巡航控制等应用。 本书特色： 理论与实践结合： 强调理论知识在解决实际工程问题中的应用，通过丰富的实例和案例分析来加深读者的理解。 由浅入深： 从基础概念出发，逐步引入更复杂的理论和技术，适合不同背景的读者。 数学严谨性： 在保证数学严谨性的同时，力求语言通俗易懂，便于读者掌握。 前沿技术介绍： 涵盖了现代控制理论的一些重要分支，为读者提供更广阔的视野。 读者对象： 本书适合高等院校自动化、电气工程、机械工程、航空航天等专业本科生、研究生，以及从事相关领域研究和开发的工程师。 通过阅读本书，您将能够深入理解复杂动态系统的本质，掌握现代控制理论的分析和设计工具，并将其有效地应用于解决实际工程挑战。

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这本书的定价虽然略高于市面上一些基础教材，但考虑到其内容的详实程度和作为工具书的潜力，我认为物超所值。一本优秀的专业书籍，其价值在于它能陪伴学习者度过从入门到精通的漫长历程，成为案头常备的“工具箱”。这本书的体量和厚度预示着它承载了大量的知识密度，它不仅仅是用来应付考试的工具，更像是未来工作中遇到复杂系统设计或故障排查时，可以随时翻阅的权威指南。我期待在后续的学习中，能够发现其中蕴含的独特解题思路和精妙的工程智慧，那些不是单纯靠背诵就能获得的宝贵经验。如果它能像一位经验丰富的前辈一样，在我遇到瓶颈时提供清晰的思路导向，那么这本书的价值就远远超出了纸张和油墨的成本。

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我对这套教材的知识体系构建和逻辑层次安排感到非常满意，虽然我还没开始啃那些复杂的理论推导，但从章节的编排顺序上就能看出作者深厚的教学功底。它似乎并不是简单地罗列公式和定义，而是采用了一种由浅入深、循序渐进的方式展开。第一部分可能侧重于基础概念的建立，比如系统建模和时域分析的基本框架，而后续的章节则会逐步引入更深入、更具挑战性的内容，比如现代控制理论中的状态空间描述或者非线性控制的一些前沿概念。这种结构设计，能够有效地帮助学习者建立起一个清晰、稳固的知识地图，避免了初学者在面对庞杂信息时的迷失感。我期待着后续章节中，理论知识如何与实际工程应用巧妙地结合起来，毕竟，理论的价值最终还是要体现在解决实际工程问题上的能力。如果能有足够多的案例来佐证理论的有效性，那这本书的价值将无可估量。

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光是翻阅一下这本书的摘要和引言部分，我就能体会到作者试图打破传统教学模式的努力。他们的写作风格非常注重与读者的“对话感”，不像某些教科书那样高高在上，充满了晦涩难懂的术语。相反，作者似乎采用了更贴近工程师思维的方式来阐述问题，语言虽然专业，但解释清晰到位，即便是初次接触这些概念的读者，也能大致把握其核心思想。我特别关注到作者在解释一些关键定理或设计方法时，是否使用了形象的比喻或者直观的图形辅助理解，因为抽象的数学模型常常是学习过程中的一大难关。如果这本书能够将那些复杂的微分方程和传递函数，通过生动的图示和直观的物理意义来解读，那么它无疑将成为一本极具价值的参考书，能极大地缩短从“知道公式”到“理解原理”之间的距离。

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从内容深度和广度的角度来评估，这本书给我的感觉是覆盖面相当全面，似乎是想成为一本“一站式”的参考资料。我注意到它不仅仅停留在经典的经典控制理论层面，还隐约触及了一些现代控制和鲁棒控制的影子。这种兼顾经典与现代的布局，对于希望全面提升自己专业素养的读者来说，是极其重要的。它表明编者并没有将目光局限于应试教育的范畴，而是着眼于培养具备未来工程视野的专业人才。我希望书中能有足够多的篇幅去探讨不同控制策略之间的优缺点对比，例如PID控制的局限性，以及现代状态反馈控制的优势所在，而不是简单地罗列各自的公式。如果能提供不同控制方案在特定工况下的仿真对比数据，那就更完美了，那将是一本既有理论深度又有工程实践指导意义的宝典。

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这本书的装帧设计真是让我眼前一亮，封面采用了深邃的蓝色调，配合着银色的标题字体，显得既专业又不失现代感，拿在手里沉甸甸的，一看就知道是经过精心打磨的。内页的纸张质量也相当不错，触感细腻，而且印刷字迹清晰锐利，长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。虽然我还没有深入研读内容，但仅仅是翻阅目录和前言部分，就能感受到编者在排版和结构上的用心良苦。比如，章节之间的过渡非常平滑，图表的绘制也十分精美，各种符号和公式的表示都遵循了严格的规范，这对于学习理工科书籍来说，是极其重要的加分项。我尤其欣赏它在细节处理上的严谨，比如书页侧边留白的宽度适中，使得阅读时可以方便地做笔记和标记，这对于深度学习者来说是个非常贴心的设计。整体来看，这本教材在视觉传达和物理质感上，已经达到了教科书中的上乘水准，让人从一开始接触就充满了学习的欲望和对知识的敬畏感。

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