计算机控制系统

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出版者:蓝色畅想
作者:王平
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:2004-8-1
价格:29.90元
装帧:简裝本
isbn号码:9787040145571
丛书系列:
图书标签:
  • 计算机控制
  • 自动控制
  • 嵌入式系统
  • 单片机
  • PLC
  • 工业控制
  • 控制理论
  • 系统工程
  • 自动化
  • 传感器
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具体描述

计算机控制系统,ISBN:9787040145571,作者:王平等编著

《数字孪生:构建与应用》 内容简介 本书深入探讨了数字孪生(Digital Twin)这一前沿技术的核心概念、关键技术路径、构建方法论及其在现代工业、城市管理、医疗健康等多个领域的广泛应用。我们旨在为读者提供一个全面、系统且实用的知识框架,使之能够理解并掌握如何利用数字孪生技术实现物理世界与数字世界的深度融合与高效协同。 第一部分:数字孪生的理论基石与发展脉络 第一章:绪论:从“仿真”到“孪生”的飞跃 本章首先界定了数字孪生的基本概念,并将其与传统的仿真(Simulation)、虚拟现实(VR)和增强现实(AR)等技术进行清晰的辨析。重点阐述了数字孪生区别于其他技术的“实时性”、“双向交互性”和“生命周期同步性”三大核心特征。我们将追溯数字孪生概念的起源,分析驱动其爆发式增长的技术背景,包括物联网(IoT)、大数据、云计算和人工智能的成熟。本章还将概述数字孪生技术在“工业4.0”和“智能制造”战略中的战略定位。 第二章:数字孪生的多层级架构模型 本章详细剖析数字孪生的标准分层模型,通常包括:物理实体层、数据采集与传输层、数字模型层、数据分析与决策层以及应用服务层。针对每一层,我们深入探讨其关键技术组成。例如,在数据采集层,重点介绍传感器技术、边缘计算的部署策略;在数字模型层,则阐述几何建模、物理建模(如有限元分析FEM、计算流体力学CFD)以及行为建模(基于规则或数据驱动的模型)的融合技术。本章特别强调,一个完整的数字孪生系统必须包含反映对象全生命周期状态的动态模型。 第三章:关键支撑技术:数据、模型与连接 数字孪生依赖于三大支柱:数据、模型和连接。 数据基础: 探讨工业大数据(IIoT Data)的特点(高维度、高频次、异构性),介绍数据预处理、清洗、标准化及安全存储的最佳实践。重点介绍时间序列数据库在孪生系统中的应用。 模型构建: 区分描述性模型、诊断性模型、预测性模型和规范性模型。深入讲解如何利用混合建模(Model-Based Design与Data-Driven Modeling相结合)的方法,构建高保真度的数字映射。 连接与集成: 讨论OPC UA、MQTT等工业通信协议,以及如何利用低延迟、高可靠性的网络架构(如5G/TSN)确保物理世界状态的实时同步。 第二部分:数字孪生的构建与实现路径 第四章:从概念到实施:数字孪生系统的工程化流程 本章提供了一套系统化的数字孪生项目实施方法论。流程包括:需求定义与范围界定(确定孪生对象的复杂度和精度要求)、数据源集成与标准化、核心模型的开发与验证、孪生平台的搭建以及最终的应用部署与运维。强调在构建过程中,验证与确认(Verification and Validation, V&V)的重要性,确保数字模型与物理实体的一致性。 第五章:建模技术深度解析:几何、物理与行为的统一 本章聚焦于数字模型这一核心环节。 几何建模: 介绍CAD/CAE工具链的集成,以及如何将静态几何转换为可用于实时交互的轻量化模型(如LOD级别的管理)。 物理/仿真建模: 深入探讨多物理场耦合问题的仿真技术,例如热-力-电耦合在复杂设备预测性维护中的应用。介绍如何将传统仿真模型转化为可实时调用的API服务。 行为建模(AI驱动): 讲解如何利用机器学习(如深度学习、强化学习)训练出能模拟复杂非线性系统行为的替代模型(Surrogate Models),这些模型是实现实时预测和“What-if”分析的关键。 第六章:数字孪生平台的架构与选型 本章分析了当前市场上主流的数字孪生平台架构,包括云原生架构、混合架构和边缘计算部署模式。详细介绍平台需要具备的核心功能模块:实时数据处理引擎、状态管理服务、可视化渲染引擎(包括3D可视化和信息仪表板)、以及跨域集成接口。在选型时,需重点考量系统的可扩展性、互操作性和安全性。 第三部分:数字孪生的应用与未来趋势 第七章:智能制造中的数字孪生应用:设计、运营与维护 这是本书应用实践的核心章节。 产品设计阶段: 利用孪生体进行早期性能验证和迭代优化,缩短研发周期。 生产运营阶段: 聚焦于产线级的数字孪生,实现柔性制造调度、瓶颈分析和质量追溯。 预测性维护(PdM): 详细阐述如何通过孪生模型监控设备的健康指数(Health Index),预测剩余使用寿命(RUL),并自动生成维护工单。 第八章:城市级与系统级数字孪生(Urban & System Twins) 本章将视角拓展到宏观管理层面。讨论如何构建“城市数字孪生”(Urban Digital Twin)以优化交通流、能源分配和应急响应。分析系统级孪生,例如在电网、供应链中的应用,重点在于处理大规模、异构系统间的信息集成与协同决策问题。 第九章:面向未来的挑战与伦理考量 数字孪生的广泛应用也带来了新的挑战。本章探讨数据安全与隐私保护(特别是涉及到敏感操作数据时)、模型置信度与不确定性管理、以及跨企业/跨系统的互操作性标准缺失等关键问题。最后,讨论数字孪生在自动化决策权增强背景下的伦理边界和责任归属问题。 结论:迈向自主共生的物理世界 总结数字孪生作为实现物理世界与信息世界深度融合的终极工具的潜力,展望其在自主系统、元宇宙工业应用等未来领域的集成方向。 读者对象 本书适合于工业工程师、系统架构师、研发人员、对智能制造、物联网应用感兴趣的领域专家、高校相关专业的硕士及博士研究生。阅读本书需要具备一定的系统工程、控制理论或软件工程基础。

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读后感

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《计算机控制系统》这本书以一种令人耳目一新的方式,将复杂的技术概念变得触手可及。我本来对这个领域知之甚少,甚至有些畏惧,但作者巧妙地将理论知识融入到一系列引人入胜的案例研究中,让我从一开始就充满了好奇心。书中对系统建模部分的处理尤其出色,它不仅仅是简单地罗列公式,而是通过分析现实世界中的例子,如飞机姿态控制、机器人运动规划等,来解释不同模型(如传递函数模型、状态空间模型)的适用性和优缺点。我特别喜欢书中对于传递函数和频率响应分析的讲解,作者利用波特图和奈奎斯特图这些可视化工具,将系统的动态行为展现在读者面前,让我能够直观地理解系统的稳定性和性能。关于PID控制器的详细剖析更是让我受益匪浅,不仅仅是了解了P、I、D三个参数的含义,更重要的是学习了如何根据系统的特性来选择合适的参数组合,以及常见的整定方法,比如Ziegler-Nichols方法,并且书中还提供了如何在数字域实现PID控制的指导,这对于嵌入式系统的开发非常关键。让我感到惊喜的是,这本书并没有停留在经典的控制理论,而是花费了相当大的篇幅介绍了现代控制技术,如最优控制、鲁棒控制以及智能控制(包括模糊控制和神经网络控制)等。这些章节内容深入浅出,并辅以大量的仿真实例,让我对这些前沿技术有了初步但清晰的认识。我尤其欣赏书中关于模型预测控制(MPC)的介绍,它解释了MPC如何利用系统的未来模型来优化控制策略,这对于处理具有约束和延迟的复杂系统至关重要。总的来说,这本书不仅为我打下了坚实的理论基础,更激发了我对计算机控制系统在各个领域应用的浓厚兴趣,它是我学习道路上不可或缺的指引。

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一直以来,我总觉得控制系统离我生活有些遥远,直到我翻开了《计算机控制系统》这本书。作者的叙述风格就像一位经验丰富的朋友,耐心地引导我一步步走进这个充满魅力的世界。它从一个非常宏观的视角出发,勾勒出计算机控制系统在现代社会各个角落的影子,让我惊讶地发现,原来从家电到工业,再到交通,都有它的身影。书中对系统基本概念的阐述极其到位,比如“稳定性”、“可控性”、“可观性”等,作者都通过生动的类比和图示,让这些抽象的术语变得容易理解。我尤其赞赏书中关于状态空间方法的介绍,它将复杂的动态系统用一组一阶微分方程来描述,这是一种非常优雅且强大的数学工具,作者通过对实际系统的建模,让我看到了这种方法的强大应用。此外,书中对于传递函数及其在频域分析中的作用的讲解也非常透彻,通过对Bode图和Nyquist图的解读,我能够清晰地了解系统的频率响应特性,以及如何通过这些特性来评估系统的性能和稳定性。PID控制器部分更是这本书的亮点之一,作者详细介绍了比例、积分、微分参数的含义及其对系统响应的影响,并提供了多种实用的参数整定方法,还包括了数字PID的实现技巧,这对于我们实际应用中进行系统调试非常有帮助。让我印象深刻的是,这本书并没有止步于传统的控制方法,而是深入探讨了现代控制理论,比如H∞控制、模糊逻辑控制和神经网络控制等,这些章节内容充实,并提供了相应的仿真案例,让我能够看到这些高级技术在解决复杂问题时的巨大潜力。我曾按照书中的指导,利用MATLAB对一个机器人关节的运动进行了模糊逻辑控制的仿真,结果显示出比传统PID更好的动态性能和鲁棒性,这让我对这本书的价值有了切身体会。这本书不仅让我学到了知识,更培养了我用控制理论解决实际问题的能力。

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《计算机控制系统》这本书,可以说是为我打开了通往自动化世界的一扇新窗户。作者的写作风格非常独特,他没有采用那种干巴巴的理论堆砌,而是以一种非常引人入胜的方式,从一个非常宏观的视角,勾勒出计算机控制系统在我们现代社会中的重要作用。从工业自动化到智能家居,再到航空航天,计算机控制系统无处不在,而这本书则为我揭示了它们背后的运作原理。书中对系统建模部分的处理尤为精彩,作者不仅介绍了传递函数模型和状态空间模型等基础概念,更重要的是通过大量的图示和详实的解释,将这些抽象的数学工具与现实世界的物理系统紧密联系起来。我尤其欣赏书中关于频率响应分析的讲解,作者通过对Bode图、Nyquist图等可视化工具的详细剖析,让我能够直观地理解系统的稳定性、带宽以及对不同频率输入的响应,这对于系统设计和性能评估至关重要。书中对PID控制器的详尽阐述更是让我受益匪浅,我不仅掌握了P、I、D三个参数的作用及其对系统性能的影响,还学习了多种实用的参数整定方法,以及如何在数字系统中实现PID控制,这对于实际工程应用来说是必不可少的知识。更让我惊喜的是,这本书还广泛涵盖了许多现代控制理论,包括模型预测控制(MPC)、鲁棒控制、自适应控制以及智能控制(如模糊逻辑和神经网络控制)等。这些章节内容翔实,并配有丰富的仿真示例,让我能够直观地感受到这些高级控制策略在解决复杂系统问题时的巨大威力。我曾尝试按照书中的指导,在Simulink中搭建了一个简单的自适应控制器,用于跟踪一个变化的动态系统,其表现出的优异性能让我对这本书的实用价值有了深刻的认识。这本书不仅为我提供了扎实的理论基础,更重要的是激发了我对计算机控制系统这一迷人领域的深入探索。

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《计算机控制系统》这本书,可以说是我近期阅读过的最令我印象深刻的专业书籍之一。作者的写作风格非常有辨识度,他没有采用过于枯燥的学院派论调,而是以一种循序渐进、充满启发性的方式,将复杂的控制理论知识娓娓道来。从书中我了解到,计算机控制系统早已渗透到我们生活的方方面面,而不仅仅局限于工业自动化。作者在开篇就通过几个生动的例子,比如智能电器的响应机制、汽车的巡航控制系统,迅速抓住了我的注意力,让我对这个主题产生了浓厚的兴趣。书中关于系统建模的部分,无论是传递函数模型还是状态空间模型,都解释得非常透彻,并且提供了大量的图解和实际案例,让我能够清晰地理解各种模型的物理意义和数学表示。我尤其欣赏作者对频率响应分析的讲解,通过对Bode图、Nyquist图等工具的深入剖析,我学会了如何从频域的角度来评估系统的稳定性、带宽和响应速度,这对于系统设计和优化至关重要。书中对PID控制器的详尽阐述更是让我受益匪浅,我不仅理解了P、I、D三个分量的作用,更学到了多种实用的参数整定方法,以及如何在数字域实现PID控制器,这对于实际的工程应用具有极高的指导意义。更令我惊喜的是,这本书还涵盖了许多现代控制理论,如模型预测控制、鲁棒控制、自适应控制以及智能控制(包括模糊逻辑和神经网络控制)等。这些章节内容丰富,并配有丰富的仿真示例,让我对这些前沿技术有了更深入的认识和理解。我尝试按照书中的方法,在Simulink中搭建了一个简单的自适应控制器,用于跟踪一个变化的动态系统,效果非常显著,这让我对这本书的实用性有了更深的体会。这本书不仅拓展了我的知识视野,更激发了我深入研究计算机控制系统的热情。

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我一直对自动化技术充满好奇,而《计算机控制系统》这本书,则为我打开了一扇通往更深层次理解的大门。作者的叙述风格非常别致,他并没有像其他一些技术书籍那样,一开始就抛出大量的公式和理论,而是从一些非常贴近生活的例子入手,例如如何通过传感器和控制算法让一个简单的机器人完成任务,这让我觉得控制系统并非遥不可及,而是与我们的日常生活息息相关。书中对系统建模的讲解非常清晰,无论是传递函数模型还是状态空间模型,作者都通过大量的图示和生动的比喻,将抽象的数学概念转化成容易理解的物理意义。我尤其对书中关于传递函数及其频率响应的分析印象深刻,作者利用Bode图等工具,展示了系统在不同频率下的行为,让我能够直观地理解系统的稳定性、带宽以及对输入信号的反应能力。书中对PID控制器的详尽阐述更是让我受益匪浅,它不仅解释了P、I、D三个参数各自的作用,还深入探讨了多种实用的参数整定方法,以及如何在数字域实现PID控制,这对于实际的工程应用具有非常高的指导价值。更令我感到惊喜的是,这本书还涵盖了许多前沿的控制理论,如模型预测控制(MPC)、鲁棒控制和自适应控制等。这些章节内容丰富,并配有大量的仿真案例,让我能够直观地感受到这些高级控制策略在解决复杂系统问题时的强大能力。我曾按照书中的指导,利用MATLAB/Simulink对一个具有时滞的系统进行了模型预测控制的仿真,其表现出的卓越性能让我对这本书的实用性有了切身的体会。这本书不仅为我打下了坚实的理论基础,更重要的是激发了我深入研究计算机控制系统在各种应用场景的浓厚兴趣。

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这本《计算机控制系统》简直是打开了我对自动化世界的一扇新大门,我原本以为控制系统仅仅是工业生产线上的那些冰冷的机械手臂,但读完这本书,我才意识到,原来我们身边的每一个智能设备,从手机的触屏响应,到汽车的自动驾驶,甚至我们家中智能家居的联动,都离不开计算机控制系统的精妙设计。这本书的叙述方式非常引人入胜,作者并没有一开始就抛出一堆晦涩难懂的数学公式,而是从一个生动的生活场景切入,比如调节空调温度,这让我立刻就产生了共鸣。然后,循序渐进地引入了系统模型、状态空间表示、传递函数等核心概念,并用大量的图示和实例来解释,即使是我这样非专业背景的读者,也能轻松理解。特别让我印象深刻的是,书中对于不同类型控制器的介绍,比如PID控制器,它不仅解释了比例、积分、微分各自的作用,还深入剖析了它们是如何协同工作来达到最优控制效果的。作者还强调了参数整定在实际应用中的重要性,以及如何通过仿真来验证和优化控制策略。我甚至尝试着用书中的方法,对一个简单的模拟系统进行了参数调整,看到了系统响应的明显改善,那种成就感是难以言喻的。这本书的优点还在于它不仅仅停留在理论层面,而是紧密结合了实际应用,例如在机器人控制、航空航航天等领域都有详细的案例分析,让我看到了这些抽象概念在现实世界中的强大力量。我特别喜欢书中关于数字控制系统的内容,它清晰地解释了采样、量化、编码等过程,以及如何将连续时间信号转换为离散时间信号,这对于理解现代嵌入式系统的控制原理至关重要。总而言之,《计算机控制系统》是一本集理论性、实践性和趣味性于一体的优秀教材,它不仅教会了我知识,更激发了我对这个充满活力的领域产生浓厚的兴趣,我迫不及待地想深入探索更多相关的技术。

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当我翻开《计算机控制系统》这本书时,我并没有抱着太高的期望,因为我之前接触过一些控制理论的书籍,它们要么过于学术化,要么讲解不够深入。然而,这本书彻底颠覆了我的看法。作者的叙述风格非常独特,他没有一开始就抛出一堆晦涩难懂的数学公式,而是从一些非常贴近生活的例子入手,比如如何让一个机器人手臂准确地抓取一个物体,或者如何让汽车的自动驾驶系统保持稳定,这些都让我瞬间产生了浓厚的兴趣。书中对系统建模部分的处理非常到位,它清晰地解释了如何将现实世界的物理系统转化为数学模型,无论是传递函数模型还是状态空间模型,都通过大量的图示和详细的解释,让我能够轻松理解。我尤其对书中关于传递函数和频率响应的分析印象深刻,作者利用Bode图等工具,展示了系统在不同频率下的行为,让我能够直观地理解系统的稳定性、带宽以及对输入信号的反应能力。书中对PID控制器的详尽阐述更是让我受益匪浅,它不仅解释了P、I、D三个参数各自的作用,还深入探讨了多种实用的参数整定方法,以及如何在数字域实现PID控制,这对于实际的工程应用具有非常高的指导价值。更令我感到惊喜的是,这本书还涵盖了许多前沿的控制理论,如模型预测控制(MPC)、鲁棒控制和自适应控制等。这些章节内容丰富,并配有大量的仿真案例,让我能够直观地感受到这些高级控制策略在解决复杂系统问题时的强大能力。我曾按照书中的指导,利用MATLAB/Simulink对一个具有非线性特性的系统进行了模糊逻辑控制器的设计,并对其参数进行了优化,最终系统表现出优异的跟踪性能和抗干扰能力,这让我对这本书的实践价值有了切身的体会。这本书不仅为我打下了坚实的理论基础,更重要的是激发了我探索更广阔的控制工程领域的浓厚兴趣。

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《计算机控制系统》这本书,以其独特的视角和深入浅出的讲解方式,成功地将一个在我看来原本晦涩难懂的领域变得生动有趣。作者在开篇就用几个极具启发性的例子,从智能手机的触控反馈到自动驾驶汽车的精准控制,让我深刻认识到计算机控制系统在我们现代生活中的重要性,也让我立刻对这本书产生了浓厚的兴趣。书中对系统建模部分的处理非常到位,它不仅介绍了传递函数模型和状态空间模型等基础概念,更重要的是通过大量的图示和实际应用案例,将这些抽象的数学工具与现实世界的物理系统紧密联系起来,让我能够清晰地理解不同模型的适用性和优缺点。我尤其喜欢书中关于频率响应分析的讲解,作者通过对Bode图、Nyquist图等可视化工具的详细剖析,让我能够直观地理解系统的稳定性、带宽以及对不同频率输入的响应,这对于系统设计和性能评估至关重要。书中对PID控制器的详尽阐述更是让我受益匪浅,我不仅掌握了P、I、D三个参数的作用及其对系统性能的影响,还学习了多种实用的参数整定方法,以及如何在数字系统中实现PID控制,这对于实际工程应用来说是必不可少的知识。更令我惊喜的是,这本书还广泛涵盖了许多现代控制理论,包括模型预测控制(MPC)、鲁棒控制、自适应控制以及智能控制(如模糊逻辑和神经网络控制)等。这些章节内容翔实,并配有丰富的仿真示例,让我能够直观地感受到这些高级控制策略在解决复杂系统问题时的巨大威力。我曾尝试按照书中的指导,在Simulink中搭建了一个简单的模型预测控制器,用于控制一个具有约束条件的系统,其表现出的优秀性能让我对这本书的实用价值有了深刻的认识。总而言之,这本书不仅为我提供了扎实的理论基础,更重要的是激发了我对计算机控制系统这一迷人领域的深入探索。

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坦白说,当我拿到《计算机控制系统》这本书时,我并没有抱太高的期望,因为我之前阅读过一些关于控制理论的书籍,它们要么过于枯燥,要么深度不够。然而,这本书彻底颠覆了我的看法。作者在开篇就用一种非常接地气的方式,描述了计算机控制系统在现代社会中的无处不在,从早期的工业自动化到如今的智能物联网,它就像一个幕后英雄,默默地驱动着一切。这本书的逻辑结构非常清晰,从基础的系统建模开始,逐步深入到更复杂的控制算法和稳定性分析。我尤其赞赏作者在解释状态空间方法时所采用的直观比喻,将抽象的数学模型转化成生动易懂的物理概念。书中对于时域和频域分析的对比也非常精彩,让我对系统的动态特性有了更全面的认识。而且,作者在介绍各种控制器时,不仅讲解了它们的基本原理,还深入探讨了它们在不同场景下的优缺点以及如何进行参数整定,这对于实际工程应用具有极高的参考价值。我特别喜欢书中关于鲁棒控制和自适应控制的部分,这些前沿的理论在书中得到了非常详尽的阐述,并配以大量的仿真实例,让我能够直观地感受到这些高级控制策略的强大之处。作者还提到了模型预测控制(MPC),这是我一直很想深入了解的一个领域,书中对MPC的原理和应用进行了详细的介绍,包括其在复杂多变量系统中的优势。此外,本书在数字控制和离散时间系统方面的内容也做得非常出色,清晰地解释了采样定理、零阶保持器以及离散化方法,这些都是理解现代计算机控制系统的关键。我尝试按照书中的指导,利用MATLAB/Simulink对一个模糊逻辑控制器进行了仿真,结果非常令人满意,系统的响应速度和精度都有了显著提升,这让我对这本书的实用性有了更深的体会。这是一本真正能帮助读者理解和掌握计算机控制系统精髓的宝藏。

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我一直认为,计算机控制系统是一个非常抽象和理论化的领域,但《计算机控制系统》这本书彻底改变了我的看法。作者的叙述方式非常独特,他没有一开始就堆砌复杂的数学公式,而是从一些非常贴近生活的例子入手,比如如何调节家里的空调温度,或者如何让机器人手臂准确地抓取物体,这些都让我瞬间产生了亲切感。书中对系统建模部分的处理非常精彩,它清晰地解释了如何将现实世界的物理系统转化为数学模型,无论是传递函数模型还是状态空间模型,都通过大量图示和详细的解释,让我能够轻松理解。我尤其对书中关于传递函数和频率响应分析的讲解印象深刻,作者利用波特图等可视化工具,将系统的动态特性展现在我面前,让我能够直观地理解系统的带宽、稳定性以及对不同频率输入的响应。关于PID控制器的部分更是这本书的精华,它不仅详细解释了比例、积分、微分三个参数的作用,还深入探讨了各种参数整定方法,以及如何在数字系统中实现PID控制,这对于实际工程应用来说是必不可少的知识。更让我惊喜的是,这本书还涵盖了许多现代控制技术,例如模型预测控制(MPC)、鲁棒控制和自适应控制等。这些章节内容充实,并提供了大量的仿真案例,让我能够看到这些高级控制策略在解决复杂问题时的巨大威力。我曾按照书中的指导,在MATLAB/Simulink中对一个具有非线性特性的系统进行了模糊逻辑控制器的设计,并对其参数进行了优化,最终系统表现出优异的跟踪性能和抗干扰能力,这让我对这本书的实践价值有了切身的体会。这本书不仅为我打下了坚实的理论基础,更激发了我探索更广阔的控制工程领域的浓厚兴趣。

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