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出版者:

作者:周永生 编

出品人:

页数:70

译者:

出版时间:2003-9

价格:9.00元

装帧:

isbn号码:9787504541383

丛书系列:

图书标签:

• 数字电路
• 逻辑电路
• 计算机组成原理
• 电子技术
• 数字系统设计
• 电路分析
• 高等教育
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• 嵌入式系统

现代控制理论基础：系统建模、分析与设计 图书简介 《现代控制理论基础：系统建模、分析与设计》 是一部全面深入探讨现代控制理论核心概念、分析方法与设计技术的专著。本书旨在为工程技术人员、科研工作者以及高年级本科生和研究生提供一个坚实而系统的理论框架，使其能够掌握处理复杂动态系统的现代工具和技术。全书结构严谨，内容涵盖了从基本的数学描述到前沿的先进控制策略，理论深度与工程实用性兼顾。 --- 第一部分：系统描述与状态空间方法（System Description and State-Space Approach） 本部分重点构建现代控制理论的数学基础，将复杂的物理系统抽象为统一的数学模型——状态空间模型。 第一章：动态系统的数学描述 本章首先回顾线性常微分方程（LODE）在描述动态系统中的核心作用。详细阐述了系统的输入-状态-输出（Input-State-Output, ISO）关系，并引入了状态变量的概念，强调其作为系统内部“记忆”的物理意义。深入讨论了线性定常系统（LTI）的描述形式，包括状态方程 $dot{mathbf{x}}(t) = mathbf{A}mathbf{x}(t) + mathbf{B}mathbf{u}(t)$ 和输出方程 $mathbf{y}(t) = mathbf{C}mathbf{x}(t) + mathbf{D}mathbf{u}(t)$ 的推导过程，并比较了该表示法与经典传递函数法的优劣，明确了状态空间方法处理多输入多输出（MIMO）系统的天然优势。 第二章：线性系统的时域分析 本章聚焦于利用状态空间模型进行系统行为分析。核心内容包括系统解的求解，特别是状态转移矩阵 $oldsymbol{Phi}(t) = e^{mathbf{A}t}$ 的计算方法，如利用拉普拉斯变换法、凯莱-哈密顿定理法和特征分解法。详细分析了系统的零输入响应和零状态响应。随后，系统稳定性分析是本章的重中之重，引入了李雅普诺夫（Lyapunov）判据的初步概念，并详细讨论了基于特征值的稳定性判断准则——即矩阵 $mathbf{A}$ 的所有特征值都必须具有负的实部。此外，本章还引入了可控性（Controllability） 和可观测性（Observability） 的定义、判据（如卡鲁曼可控/可观测性矩阵）及其物理意义，阐明了系统在设计控制律和观测器时的基础限制。 第三章：线性系统的频域分析与对偶性 本章将时域的分析工具拓展到频域，以更好地理解系统的频率响应特性。讨论了如何从状态空间模型导出系统传递函数矩阵 $mathbf{G}(s)$。深入探讨了频域响应分析，包括伯德图（Bode Plot）和奈奎斯特图（Nyquist Plot）在现代控制理论语境下的应用。关键概念是对偶性原理（Duality Principle），证明了系统可控性与观测性之间的深刻联系，即系统 $Sigma$ 可控（或可观测）当且仅当其对偶系统 $Sigma^D$ 可观测（或可控）。 --- 第二部分：控制与观测器的设计（Control and Observer Design） 本部分是现代控制理论最具工程价值的部分，重点在于如何通过设计反馈律来改变系统的固有动态特性。 第四章：状态反馈设计原理 本章的核心思想是极点配置（Pole Placement）。详细推导了通过线性状态反馈 $mathbf{u} = -mathbf{K}mathbf{x} + mathbf{r}$ 改变闭环系统矩阵 $mathbf{A}_{cl} = mathbf{A} - mathbf{B}mathbf{K}$ 的过程。本章全面讲解了计算状态反馈矩阵 $mathbf{K}$ 的方法，包括Ackermann公式（适用于单输入系统）和更通用的基于可控性矩阵的求解方法。同时，讨论了输出反馈与状态反馈之间的关系，以及当系统不满完全可控时的反馈设计限制。 第五章：状态观测器的设计 在实际应用中，状态变量往往不能直接测量。本章解决了“状态估计”的问题，即设计一个状态观测器（State Observer） 来重构不可测量的状态 $hat{mathbf{x}}$。重点讨论了全阶观测器（Full-Order Observer） 的设计，推导了其误差动态方程，并明确了观测器增益 $mathbf{L}$ 的选择原则——闭环误差系统的极点应收敛得比主系统更快。引入了杜伊米纳（Duality） 原理，说明观测器的设计与状态反馈设计在数学上的对称性。 第六章：分离原理与输出反馈控制 本章将前两章的成果——状态反馈和状态观测器——进行整合，提出了齐格勒-蒙特松（Luenberger）观测器结合状态反馈的完整闭环控制结构，并严格证明了分离原理（Separation Principle），即观测器的设计和控制器（反馈增益）的设计可以独立进行，而不相互影响系统的稳定性和性能。此外，本章还探讨了在仅能测量输出 $mathbf{y}$ 时设计的输出反馈控制器，包括基于观测器的简化设计方法。 --- 第三部分：最优控制与鲁棒性基础（Optimal Control and Robustness Foundations） 本部分将理论的深度推向高阶，引入了性能指标优化的概念，并为处理不确定性打下基础。 第七章：线性二次型调节器（LQR）理论 本章介绍了最优控制的核心——线性二次型调节器（LQR）。LQR 将控制设计问题转化为一个性能指标的最小化问题。详细阐述了代价函数 $J = int_{0}^{infty} (mathbf{x}^Tmathbf{Q}mathbf{x} + mathbf{u}^Tmathbf{R}mathbf{u}) dt$ 的定义，其中 $mathbf{Q}$ 和 $mathbf{R}$ 分别是状态权重矩阵和输入权重矩阵。核心内容是推导并求解代数黎卡提方程（Algebraic Riccati Equation, ARE），以求得最优状态反馈增益 $mathbf{K}_{opt}$。本章强调了LQR设计中权重矩阵选择对系统性能（如响应速度与控制能量消耗）的权衡作用。 第八章：卡尔曼滤波与最小方差估计 本章将观测器设计提升到统计最优的层面，引入随机性。系统和测量中包含噪声时，Luenberger观测器不再是最优的。本章详细介绍了卡尔曼滤波（Kalman Filter） 的递推算法，其目标是在存在过程噪声和测量噪声的情况下，提供状态的最小均方误差（MMSE） 估计。详细推导了卡尔曼滤波器的两个核心方程：状态预测方程和协方差更新方程（即卡尔曼增益的计算）。 第九章：反馈控制的鲁棒性初步 本章概述了现代控制系统面对模型不确定性和外部扰动时的挑战。介绍了灵敏度函数和互补灵敏度函数的概念，它们是衡量反馈系统性能和鲁棒性的关键工具。讨论了如何利用频率响应分析来初步评估系统的增益裕度和相位裕度，为理解后续更高级的鲁棒控制（如H-无穷控制）奠定直观基础。 --- 目标读者与特点： 本书内容覆盖了从经典状态空间建模到现代最优控制和随机估计的完整技术栈。行文力求清晰、逻辑严密，注重物理意义的阐释与数学推导的严谨性，是控制理论学习者迈向高阶研究的理想参考教材。特别适合希望掌握反馈设计、系统辨识和现代信号处理在控制中应用的工程师阅读。全书配有大量的推导过程和精选的例题分析，帮助读者巩固理论知识并将其应用于实际的工程问题解决中。

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这本《数字逻辑电路》的书名倒是直接明了，一看就知道是讲什么的。我之所以选择这本书，是因为我即将要开始我的电子工程专业学习，而数字逻辑是其中非常核心的一门学科，我希望能在这方面打下良好的基础。我对书中关于逻辑门和布尔代数运算的部分特别感兴趣，希望它能从最基础的“与”、“或”、“非”门讲起，逐步深入到复杂的逻辑电路设计。我也希望能看到书中关于逻辑函数最小化方法（比如卡诺图和奎恩-麦克拉斯基方法）的详细讲解，因为我知道这对于优化电路性能非常重要。另外，时序逻辑部分也是我关注的重点，比如如何设计和分析时序逻辑电路，以及如何理解和应用触发器、计数器和状态机。如果书中能够包含一些实际的应用案例，比如简单的数据通路设计或者控制单元设计，那一定会非常有启发性。总的来说，我希望这本书能够帮助我建立起清晰的逻辑思维，并为我未来学习更高级的数字系统设计打下坚实的基础。

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我拿到这本书的时候，被它简洁而富有设计感的封面所吸引。作为一名初学者，我希望这本书能够以一种循序渐进的方式，带领我认识数字逻辑的世界。我特别期待书中能清晰地解释各种逻辑门（AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR）的工作原理，并提供相关的真值表和波形图。我对布尔代数表达式的简化和等价变换也充满好奇，希望书中能提供一些实用的简化技巧和大量的练习题。在组合逻辑电路方面，我希望能够学习到如何设计加法器、减法器、译码器、编码器和多路选择器等。而对于时序逻辑电路，我希望能深入理解触发器（D, JK, T, SR）的概念，以及如何利用它们构建寄存器、计数器和状态机。这本书的吸引力在于它能否用一种易于理解的方式，将这些抽象的概念具象化，并帮助我建立起初步的电路设计能力，为我后续更深入的学习打下坚实的基础。

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初次翻阅这本《数字逻辑电路》，其厚重的体量和严谨的排版便给人一种专业且深入的感觉。我选择这本书，主要是希望它能为我提供一个全面而深入的数字逻辑理论框架。我对书中关于逻辑代数基础、最小项与最大项的概念，以及如何通过卡诺图和奎恩-麦克拉斯基方法对逻辑函数进行化简的章节尤为期待。我希望书中能够提供详尽的推导过程和丰富的例题，让我能够熟练掌握这些优化电路设计的关键技术。同时，我也会着重关注书中对时序逻辑电路的讲解，例如触发器的分类与工作特性，以及如何利用触发器设计同步和异步时序电路，包括状态机的设计与分析。此外，如果书中能够包含一些关于有限状态机（FSM）的详细讨论，并辅以实际的应用案例，例如在简单的控制器设计或序列检测器中的应用，那将极大地提升我的学习兴趣和实践能力。我希望这本书能成为我理解和掌握复杂数字系统设计思想的坚实基石。

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这本书的封面设计很吸引人，采用了一种冷峻而科技感的蓝色调，搭配简洁的几何图形，第一眼就让人觉得内容应该非常严谨和专业。我拿到这本书的时候，正是暑假，想着要提前预习一下下学期的数字逻辑课程，希望能找到一本既能打好基础，又不至于过于枯燥的教材。翻开目录，看到那些熟悉的术语——组合逻辑、时序逻辑、状态机等等，心里还是有些期待的。我尤其关注了其中关于实际电路设计的章节，希望能从中找到一些工程实践的案例，而不是仅仅停留在理论层面。书中对各种逻辑门、触发器、寄存器等基本元件的介绍，我希望能够清晰易懂，并附带一些直观的图示，帮助我理解它们的工作原理。我还希望能看到一些关于卡诺图、布尔代数简化等工具的应用，毕竟这些是解决逻辑问题的基础。总而言之，我对这本书的期望是它能够成为我学习数字逻辑的得力助手，为我打下坚实的理论基础，并为我日后的专业学习铺平道路。

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说实话，这本书的装帧是我非常喜欢的类型，硬壳封面，纸张也很有质感，拿在手里沉甸甸的，一看就是花了心思的。我选择这本书，主要是因为身边一些学长学姐的推荐，他们都说这本书在基础概念的讲解上非常到位，而且例题非常丰富。我特别看重这一点，因为我总觉得理论学习一定要配合大量的练习才能真正掌握。我希望书中能详细解释一些抽象的逻辑概念，比如如何从一个实际问题出发，一步步推导出逻辑表达式，然后再将其转化为电路图。我对书中关于时序逻辑的部分尤其感兴趣，比如D触发器、JK触发器是如何工作的，以及如何利用它们构建计数器、移位寄存器等。我还希望书中能够包含一些实际的电路设计实例，最好能涉及到一些常用的芯片，比如74系列逻辑芯片，这样我就可以尝试着在仿真软件上进行模拟，加深理解。如果书中还能附带一些习题的解答，那就更完美了，这样我可以对照着自己的思路，看看哪里还有不足。

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