控制工程基础

控制工程基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:西北工业大学出版社
作者:李少康
出品人:
页数:316
译者:
出版时间:2005-1
价格:26.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787561218617
丛书系列:
图书标签:
  • 控制工程
  • 自动控制
  • 系统分析
  • 反馈控制
  • 控制系统
  • 数学模型
  • 传递函数
  • 稳定性
  • 时域分析
  • 频域分析
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具体描述

《控制工程基础》介绍了控制理论的基本概念,着重研究经典控制理论的基本内容,包括时域响应分析、频率响应分析、根轨迹法、稳定性理论和误差理论;同时简明扼要地讨论了相平面法和描述函数法,以及离散时间控制系统;并介绍了拉氏变换和Z变换。

好的,这里为您提供一本名为《现代信号处理与系统分析》的图书简介,其内容与《控制工程基础》无关,旨在详尽地介绍该书的内容、特色与目标读者群。 --- 现代信号处理与系统分析 绪论:理解信息流动的基石 在当代科学与工程的广袤领域中,信息无处不在。从生物医学成像到金融市场波动,从通信网络的优化到环境噪声的消除,所有这些现象最终都可以归结为信号的产生、传输、接收和分析。本书《现代信号处理与系统分析》正是为系统性地构建读者对这些核心概念的理解而设计的。它并非关注于系统的物理结构或反馈机制(这些属于控制工程的范畴),而是聚焦于如何量化、变换和解析构成这些系统的基本“信息载体”——即信号。 本书的编写立足于一个核心观点:任何复杂的系统行为都可以通过对其输入、输出信号特性的深入分析来揭示。 我们将信号视为一种数学实体,通过严谨的数学工具,揭示其内在的规律和潜在的信息结构。 第一部分:信号的本质与时域分析 本书的开篇,我们将奠定坚实的信号理论基础。我们首先界定“信号”的数学模型,区分连续时间信号与离散时间信号,并探讨其基本性质,如周期性、奇偶性、能量与功率。 时域分析是理解信号的起点。我们会详尽阐述卷积(Convolution)的概念——这是信号系统分析的灵魂。我们将通过实例展示线性时不变(LTI)系统的核心特性,即系统的输出信号完全由输入信号与系统冲激响应的卷积决定。读者将掌握如何通过理解系统的冲激响应来预测其对任意输入信号的反应。 特别地,我们深入探讨了信号的抽样理论,这是连接连续世界与数字世界的桥梁。李萨奎斯特定理(Nyquist-Shannon Sampling Theorem)将被细致剖析,讲解在数字化过程中信息不失真的关键条件,并讨论实际中的欠采样和过采样问题及其后果。 第二部分:频率域的革命——傅里叶分析 如果说时域分析描述了信号何时发生什么,那么频域分析则回答了信号由哪些基本成分构成的问题。 傅里叶级数(Fourier Series)将周期信号分解为离散的正弦和余弦波的叠加,揭示了信号的频谱结构。随后,傅里叶变换(Fourier Transform)将这一概念推广到非周期信号,使我们能够分析任何有限能量信号的频率分布。本书将强调傅里叶变换的几何意义和物理意义,而非仅仅停留在公式推导。 更进一步,我们引入周期信号的离散傅里叶变换(DFT)以及高效的快速傅里叶变换(FFT)算法。读者将学会使用FFT工具箱来快速、准确地从实际采集的数字数据中提取频率信息,识别噪声、谐波和调制特征。 第三部分:线性系统的频域表征 在频域中,LTI系统的分析发生了根本性的简化:卷积运算转化为简单的乘积运算。我们将系统函数(Transfer Function,在频域中表示为输入输出信号频谱之比)作为分析的核心工具。 读者将学习如何利用系统的频率响应函数——即系统函数在频域中的表现——来判断系统的性能,例如滤波特性(低通、高通、带通)、相位延迟和群延迟。这部分内容将详细介绍如何设计基本的滤波器原型,例如巴特沃夫(Butterworth)和切比雪夫(Chebyshev)滤波器,以满足特定的频率选择性要求。 第四部分:随机信号处理与统计分析 现实世界中的许多信号并非完全可预测的确定性信号,而是带有随机性的。本部分聚焦于随机信号处理,这是现代通信、雷达和计量学中的关键领域。 我们将引入概率论和随机过程的基础知识,如随机变量、期望、方差等。随后,我们将考察平稳随机过程的特性,特别是自相关函数和功率谱密度(PSD)。功率谱密度揭示了随机信号的能量如何在不同频率上分布,是分析噪声和随机波动的最重要工具。 维纳-霍夫方程(Wiener-Hopf Equation)的介绍,将带领读者进入最优滤波理论的殿堂,了解如何设计维纳滤波器来从含有噪声的观测信号中最佳估计原始信号。 第五部分:Z变换与离散系统分析 随着计算机和数字技术的主导地位,处理离散时间信号变得至关重要。Z变换被引入作为傅里叶变换在离散系统中的推广。 我们将详细分析Z变换的收敛域(ROC)概念,理解它如何决定系统的因果性、稳定性和时域响应的性质。我们使用Z变换来分析离散时间LTI系统,掌握差分方程与系统函数之间的对应关系。这部分内容将为深入学习数字信号处理(DSP)打下坚实的基础,使读者能够设计和分析数字滤波器(如IIR和FIR滤波器)的结构和稳定性。 目标读者与本书特色 《现代信号处理与系统分析》专为电子工程、通信工程、计算机科学、应用物理学以及生物医学工程等领域的学生和研究人员设计。 本书的特色在于: 1. 数学严谨性与工程直观性的平衡: 我们在提供严格的数学推导的同时,始终强调每种变换和每条定理背后的物理意义和工程应用。 2. 丰富的案例研究: 书中穿插了大量实际案例,例如音频压缩中的频谱分析、心电图(ECG)信号的去噪方法、以及通信系统中的调制解调基础。 3. 跨越连续与离散的统一视角: 采用一致的数学框架,清晰地展示了连续系统分析工具(如傅里叶变换)与离散系统分析工具(如Z变换)之间的内在联系与适用边界。 通过系统学习本书内容,读者将不仅仅掌握分析信号和系统的数学方法,更重要的是,能够以“信号流”和“频谱结构”的视角来理解和解决复杂的工程问题。

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读后感

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用户评价

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这本书的名字听起来很有吸引力,“控制工程基础”,我以为它会像一本入门指南,用最浅显易懂的方式,带领我这个非专业人士一步步走进控制的世界。我期待着能够理解那些复杂的控制算法是如何工作的,比如模糊控制、神经网络控制等等,以及它们在实际生活中的应用。我一直对智能家居的自动调节系统很感兴趣,比如室内温度、湿度能够根据我的需求自动调整,还有扫地机器人如何精准地规划路线,避免碰撞。我希望这本书能提供一些关于这些应用的原理性介绍,哪怕是简化版的解释,让我能够窥探到其中的奥妙。我曾经尝试过自己搭建一些简单的电子项目,但每次在涉及到控制部分时,都会感到无从下手。我希望这本书能够给出一些实际操作的建议,比如如何选择合适的传感器,如何设计控制器的硬件电路,以及如何编写简单的控制程序。然而,这本书的内容让我感到有些望而却步。大量的数学符号和专业术语,对于我这个对高等数学不甚了解的读者来说,就像是一道道难以逾越的高墙。我花了很长时间去理解那些关于“状态空间表示”、“传递函数矩阵”之类的概念,但总感觉它们离我所期望的“工程实践”很遥远。书中虽然提到了“仿真”,但更多的是对仿真结果的展示,而缺乏对仿真过程的详细讲解。我希望能了解如何使用MATLAB/Simulink等工具来搭建和测试控制系统,以及如何根据仿真结果来优化设计。此外,书中对于“鲁棒控制”和“自适应控制”的介绍,虽然听起来很高大上,但具体如何实现,以及在哪些实际场景下具有优势,书中并没有给出清晰的阐释。我总觉得,一本“基础”的书,应该更容易让普通人产生共鸣,能够从简单的例子中引申出深刻的道理,而不是上来就抛出大量的抽象概念,让我感到自己与这本书之间存在着巨大的鸿沟。

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我一直对“机器人控制”很感兴趣,尤其是那些能够自主完成复杂任务的机器人,比如自动驾驶汽车、服务型机器人,以及工业机器人。我希望能在这本书中找到关于机器人运动控制、路径规划、以及目标跟踪等方面的基础知识。我期待能够了解,机器人是如何感知周围环境的,比如通过摄像头、激光雷达等传感器收集信息,然后如何利用这些信息来规划自身的运动轨迹,避免碰撞,并最终到达目标位置。书中虽然提到了“运动控制”和“轨迹生成”,但内容比较抽象,更多的是数学上的描述,比如“齐次变换”、“雅可比矩阵”等,这些概念对我来说理解起来有一定难度。我希望能够看到更具体的例子,比如一个简单的两自由度机械臂如何进行关节空间的运动控制,或者一个轮式机器人如何通过差速驱动来实现转向。此外,我对“感知与控制的融合”也特别感兴趣,即机器人如何将传感器获取的信息转化为控制指令,从而实现与环境的交互。书中关于“传感器融合”的部分,虽然提到了一些方法,但缺乏与实际机器人应用的结合。我希望能够看到,如何将视觉信息和激光雷达信息融合起来,用于机器人的导航和避障。总而言之,我期望这本书能够在我理解机器人控制的路上提供更坚实的理论基础和更生动的实践指导,让我能够更深入地理解那些能够“思考”和“行动”的智能机器。

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拿到这本书,我期望它能提供一些关于“非线性控制”的入门知识。我知道现实世界中的许多系统,例如飞机、车辆、甚至生物体,其运动和行为都表现出明显的非线性特征,而传统的线性控制理论在处理这类问题时往往显得力不从心。我希望这本书能够解释,为什么非线性系统会产生一些线性系统不会出现的现象,比如“混沌”、“分岔”等,以及这些现象对控制系统设计意味着什么。书中虽然提到了“李雅普诺夫稳定性”等概念,但对如何应用这些理论来分析非线性系统的稳定性,以及如何设计控制器来镇定非线性系统,却没有给出足够的指导。我希望能看到一些关于“滑模控制”、“反馈线性化”等经典非线性控制方法的原理介绍,以及它们在实际工程中的应用案例,例如如何控制一个具有摩擦效应的机械臂,或者如何稳定一个具有复杂动力学模型的飞行器。此外,我对“模糊逻辑控制”和“神经网络控制”作为处理非线性问题的方法也充满好奇,希望书中能有更深入的阐述,以及如何将这些方法与传统的控制理论相结合。我总觉得,理解并驾驭非线性系统,是控制工程师迈向更高级阶段的关键一步,而这本书似乎还没有完全揭示其中的奥秘。

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拿到这本书,我最大的期望是能从中找到一些关于“自动化生产线”的控制原理。我一直在思考,那些庞大的工厂是如何实现如此高效且精准的自动化生产的。比如,一条汽车生产线上,机械臂如何精准地定位、焊接、喷漆,传送带如何根据生产需求实时调整速度,还有整个生产线的调度系统是如何运作的。我希望这本书能够从基础原理出发,解释这些自动化系统是如何被设计和实现的。我期待看到关于“PLC”(可编程逻辑控制器)和“DCS”(分布式控制系统)的应用案例,以及它们在工业自动化中的作用。书中虽然提到了“工业控制系统”,但内容显得相当笼统,更多的是对理论方法的描述,比如“PID控制算法”、“模糊逻辑控制”,但缺乏与实际工业设备的连接。我希望能够看到一些具体的工业传感器(如编码器、光电开关、压力传感器等)的工作原理介绍,以及它们如何被集成到控制系统中。此外,我特别想了解如何实现生产过程的“闭环控制”,即通过传感器实时监测生产参数,然后通过控制器进行调整,以保证产品质量和生产效率。书中关于“系统辨识”的部分,虽然提到了如何建立系统模型,但却没有给出如何针对具体的工业设备进行模型辨识的实用方法。我希望能够看到一些关于如何根据设备特性选择合适的辨识方法,以及如何处理辨识过程中的噪声和不确定性。总而言之,我希望这本书能够更贴近工业现场,用更直观的方式解释复杂的控制理论,让我能够理解自动化生产线背后的“大脑”是如何工作的。

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这本书的排版风格比较老派,但里面的内容我希望能够帮助我理解“信号处理与控制”。我一直对信息传输和数据分析感兴趣,特别是如何从嘈杂的信号中提取有用的信息,以及如何利用这些信息来控制系统。我期待书中能够解释“滤波器”的原理,比如低通、高通、带通滤波器是如何工作的,以及它们在去除噪声、提取特定频率分量方面的作用。书中虽然提到了“傅里叶变换”和“拉普拉斯变换”,但对这些数学工具在信号处理中的具体应用,却没有给出足够的例子。我希望能看到一些关于“采样定理”和“量化误差”的解释,以及它们对数字控制系统的影响。此外,我对“自适应滤波器”和“卡尔曼滤波器”在状态估计和噪声抑制方面的应用非常感兴趣,希望书中能有更具体的介绍。我还想了解,如何将信号处理技术应用于实际的控制系统中,比如如何通过对传感器信号的处理来提高控制系统的精度和鲁棒性。我总觉得,信号处理是控制工程的“耳朵”和“眼睛”,它能够帮助控制系统“听”清楚指令,“看”清楚环境,我希望能在这本书中找到连接这两者的桥梁。

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这本书的书名让我联想到“计算机控制系统”,我希望能从中找到关于如何用计算机来设计和实现控制系统的原理。我一直对“嵌入式系统”和“实时操作系统”在控制应用中的作用很感兴趣,比如智能家电、汽车电子、工业自动化设备等,它们内部的“大脑”是如何工作的。我期待书中能够解释“数字控制算法”的实现,比如离散化的PID控制器、状态空间方程的离散化等。书中虽然提到了“采样周期”和“数字滤波器”,但对如何在实际的微控制器上实现这些功能,却没有给出详细的步骤。我希望能看到一些关于“微控制器架构”、“中断处理”和“通信协议”在计算机控制系统中的应用。此外,我对“模型预测控制”(MPC)在数字控制器中的实现方式非常感兴趣,希望书中能有更具体的介绍,以及如何选择合适的采样周期和预测时域。我还想了解,如何进行“系统辨识”的在线实现,以及如何利用在线辨识的结果来实时调整控制参数。我总觉得,计算机控制是连接理论与实践的纽带,它让那些抽象的控制算法能够真正地“活”起来,我希望能在这本书中找到通往这个领域的清晰路径。

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这本书的封面设计很有科技感,让我对它寄予了厚望,希望能从中学习到“过程控制”的精髓,尤其是在化工、冶金等领域。我一直对化工厂里那些错综复杂的管道、阀门和仪表感到好奇,它们是如何协同工作,精确地控制温度、压力、流量等参数,以保证生产的安全和产品的质量。我期望书中能够详细介绍“PID控制器”在这些过程中的应用,比如如何整定PID参数以获得最佳的控制效果,以及如何处理过程中的延迟和非线性问题。我还想了解“先进过程控制”(APC)技术,例如模型预测控制(MPC),如何应用于更复杂的生产过程,以提高生产效率和能源利用率。书中虽然提到了“控制回路”和“反馈”,但对具体的工业控制策略,例如“分程控制”、“串级控制”等,并没有给出足够清晰的解释。我希望能看到一些具体的案例分析,比如如何设计一个控制系统来稳定反应釜的温度,或者如何控制一个蒸馏塔的塔顶产品组成。此外,我对“安全仪表系统”(SIS)在保障过程安全方面的作用也很感兴趣,希望书中能有相关的介绍。我总觉得,一本关于“基础”的书,应该能够让我理解那些看不见的“控制之手”是如何稳定地操纵着庞大的工业装置,让它们按照人类的意愿高效运转。

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我拿到这本书,首先被其厚重的体积所吸引,这让我预感其中包含了丰富的内容,我希望它能帮助我理解“电力系统中的控制”。我一直对电网的稳定性感到好奇,特别是当供电需求波动或者发生故障时,电网是如何保持稳定的,以及是如何快速恢复的。我期待这本书能够解释“发电机励磁控制”、“调频调压控制”等核心概念,让我明白电厂的输出是如何被精确调控的,以满足不断变化的负荷需求。书中虽然提到了“电力系统稳定性”,但更多的是对数学模型的描述,比如“暂态稳定”、“动态稳定”等,而缺乏对实际控制策略的深入讲解。我希望能看到关于“FACTS”(柔性交流输电系统)和“STATCOM”(静态同步补偿器)等新型电力电子装置在改善电网稳定性和输电能力方面的作用。此外,我特别想了解“自动频率恢复装置”(AFR)和“自动电压恢复装置”(AVR)是如何工作的,以及它们在应对电网扰动时所扮演的角色。我对“智能电网”的发展趋势也很感兴趣,希望书中能有一些关于“分布式能源接入”、“需求侧响应”等方面的控制技术介绍。总而言之,我希望这本书能够像一本“电网工程师的说明书”,让我理解那些复杂的电力系统是如何被“驾驭”的,让每一盏灯都能稳定地亮起。

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我对“航空航天领域的控制系统”非常着迷,特别是那些能够精准控制飞行器姿态、轨道,以及实现复杂飞行动作的技术。我希望这本书能为我揭示飞机、导弹、卫星等飞行器是如何通过复杂的控制系统来保持稳定,并执行预定任务的。我期待看到关于“飞行姿态控制”的详细介绍,例如如何通过升降舵、副翼、方向舵等控制舵面来调整飞机的俯仰、滚转和偏航。书中虽然提到了“稳定性分析”和“反馈控制”,但对这些理论在航空航天领域的具体应用,却没有深入的阐述。我希望能看到一些关于“惯性导航系统”和“GPS”在飞行器定位与导航中的作用,以及如何将这些信息整合到控制系统中。此外,我对“自适应控制”在应对飞行过程中环境变化(如风力、气流扰动)方面的应用非常感兴趣,希望书中能有更具体的介绍。我还想了解,在载人航天任务中,如何保证宇航员的生命安全,以及如何实现精确的轨道控制和对接操作。书中关于“最优控制”的部分,虽然提到了数学模型和性能指标,但如何将其应用于实际的飞行器设计和任务规划,我却感到模糊不清。我希望这本书能够像一本“飞行员手册”,用清晰的语言和生动的图示,让我理解控制系统在飞行器中的关键作用,以及它们如何让那些庞大的机器在空中自由翱翔。

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这本书的扉页上印着“控制工程基础”,我拿到它的时候,还真以为会是一本从最基础的数学原理开始,一步步构建起控制理论大厦的著作。然而,当我翻开第一章,看到的却是一连串我完全陌生的术语和公式,它们如同天马行空般的抽象概念,让我感觉自己像是被瞬间传送到了一个全新的宇宙,而我却还没有拿到一张星图。那些关于系统辨识、传递函数、稳定性分析的内容,虽然名字听起来颇为专业,但具体如何应用于实际的工程问题,书中却语焉不详。我期望看到的是图文并茂的解析,用生动的例子来解释那些枯燥的数学推导,比如,如何通过一个简单的伺服系统来讲解PID控制的原理,或者用工业生产线上的传送带举例说明反馈控制的重要性。但这本书似乎更侧重于理论的严谨性,大量的公式和定理堆砌在一起,缺乏足够的理论联系实际的桥绳。我试图从这些理论中找到解决我工作中遇到的某个具体控制难题的线索,比如如何优化一个复杂机械臂的运动轨迹,以达到更高的精度和更快的速度。我曾经尝试过通过调整控制参数来改善系统的响应速度,但效果不尽如人意,甚至有时会加剧系统的震荡。我希望这本书能提供一些实用的调试技巧,或者是一些针对不同类型系统(如伺服系统、温度控制系统等)的通用优化策略。然而,在阅读过程中,我并没有找到直接的指导。书中更多的是对理论的阐述,对数学模型的构建,以及对某些分析方法的介绍,例如Bode图和Nyquist图,这些工具固然重要,但如何将它们转化为实际的工程决策,书中并没有给出详尽的步骤。我对书中关于“系统稳定性”的部分尤其感到困惑,虽然它定义了什么是稳定,也介绍了判断稳定性的判据,但我总感觉隔靴搔痒,不明白在实际的工程设计中,如何去主动地保证系统的稳定性,或者在系统出现不稳定迹象时,如何进行有效的诊断和纠正。我渴望的是一种能够指导我从零开始设计一个稳定且性能优越的控制系统的“指南”,而不是仅仅停留在对现有理论的复述。

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