MATLAB控制系统设计与仿真 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:张德丰

出品人:

页数:364

译者:

出版时间:2009-6

价格:42.00元

装帧:

isbn号码:9787121088100

丛书系列:

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• 控制工程
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• 系统建模
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• 算法实现
• 工程应用

《现代控制理论基础及其工程应用》 本书系统深入地阐述了现代控制理论的核心概念，并着重于将这些理论转化为解决实际工程问题的有力工具。从基础的系统建模与分析出发，逐步引导读者掌握状态空间方法、李雅普诺夫稳定性理论、能控性与能观性等关键概念。 核心内容详解： 系统建模与时域分析： 本章将详细介绍如何建立各种工程系统的数学模型，包括微分方程模型、传递函数模型以及差分方程模型。重点在于理解模型的物理意义，并学习如何利用这些模型进行时域响应分析，如单位阶跃响应、冲激响应等，从而深入理解系统的动态特性。 频域分析方法： 读者将学习到如何将系统模型转换到频域，并通过奈奎斯特图、伯德图等工具来分析系统的频率响应特性。这将有助于理解系统的稳定性裕度和动态性能，为控制器设计提供依据。 根轨迹方法： 本章将深入探讨根轨迹的概念及其在控制器设计中的应用。通过绘制根轨迹，可以直观地了解系统极点随控制器增益的变化，从而有效地调整系统的动态性能。 PID控制器设计与整定： PID控制器作为应用最广泛的控制器类型，本书将对其原理、设计方法和各种整定算法进行详细讲解。从理论推导到实际操作，帮助读者掌握如何根据系统特性设计出最优的PID控制器参数。 状态空间方法： 本章将详细介绍现代控制理论的核心——状态空间描述。从状态方程和输出方程的建立，到系统解耦、模态控制等先进设计方法，全面展示状态空间方法的强大能力。 能控性与能观性理论： 理解系统的能控性与能观性是进行状态反馈设计和状态估计的前提。本书将清晰地阐述这两个基本概念，并讲解如何通过判断矩阵来确定系统的能控性和能观性。 状态反馈控制设计： 在掌握了能控性理论的基础上，本章将深入讲解如何利用状态反馈来实现期望的系统性能，包括极点配置技术。读者将学习到如何根据设计要求，设计出合适的状态反馈增益矩阵。 状态观测器设计： 对于无法直接测量所有状态变量的系统，状态观测器的设计就显得尤为重要。本书将详细介绍状态观测器的原理，并讲解如何设计最小阶和标准型状态观测器，以估计系统的状态。 综合系统设计与仿真： 在掌握了上述理论基础后，本书将引导读者如何将这些知识融会贯通，进行复杂控制系统的整体设计。通过一系列典型的工程案例，展示如何将理论设计转化为实际可行的控制方案，并利用仿真工具对设计结果进行验证和优化。 数字控制系统基础： 针对日益重要的数字控制领域，本书将介绍采样定理、离散时间系统分析方法以及数字PID控制器等内容，为读者构建完整的数字控制理论框架。 本书特色： 本书注重理论与实践的结合，每一章节都配有丰富的理论推导、概念解释以及针对性的工程案例分析。力求用清晰易懂的语言，将复杂的控制理论“落地”，让读者不仅理解“是什么”，更能理解“为什么”以及“如何做”。通过学习本书，读者将能够独立完成从系统建模、分析到控制器设计、性能仿真的完整控制系统设计流程，为在自动化、机器人、航空航天、电力系统等领域从事相关工作打下坚实的理论和实践基础。本书适合控制工程、自动化、机械电子等专业的学生，以及从事相关领域研发的工程师阅读。

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这本书的封面设计得非常直观，色彩搭配沉稳又不失活力，初次拿到手里就给人一种专业且严谨的感觉。我本来对控制系统这块领域知之甚少，只知道一些基础概念，但翻开目录，立刻被那些详尽的章节标题吸引住了。特别是关于PID控制器那一块，内容组织得很有条理，从理论推导到实际应用，每一步都交代得清清楚楚。作者似乎非常懂得如何将复杂的数学模型转化为易于理解的工程语言。我特别欣赏其中穿插的一些小案例，它们不只是空洞的理论，而是紧密结合了实际工程问题，让我感觉自己好像正在和一位经验丰富的工程师一起探讨。虽然我还没来得及深入实践书中的所有代码示例，但光是阅读那些清晰的算法描述和仿真流程图，就让我对整个控制系统的设计思路有了更宏观的把握。这本书的排版也做得很好，图文并茂，阅读起来毫不费力，没有那种传统教材的晦涩感，更像是一本精心编撰的行业参考手册。

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这本书的深度和广度确实超出了我的预期。我本来以为它会集中在某个特定算法的精讲，但实际上，它几乎涵盖了现代控制理论的方方面面。从经典的传递函数分析到现代的状态空间模型，再到模糊逻辑、神经网络这些前沿技术，都有所涉猎。最让我感到惊喜的是，它并没有为了追求“全而博”而牺牲深度。比如在讨论鲁棒控制时，作者并没有简单罗列公式，而是深入剖析了不同鲁棒设计方法的适用场景和局限性，这一点对于我这种需要为特定项目选择最佳控制策略的人来说，简直是如获至宝。我试着跟着书中的步骤搭建了一个二阶系统的仿真，发现书中的参数设置和结果分析逻辑清晰到令人难以置信，仿真结果与理论预测几乎完全吻合，这极大地增强了我对后续复杂系统设计的信心。我感觉这本书不仅仅是一本教科书，更像是一本工具箱，里面装满了解决实际问题的利器。

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这本书的配套资源和细节处理也做得非常到位，这点值得大书特书。我指的是在阅读过程中，我发现几乎每一个关键的算法步骤，作者都提供了相应的代码片段或脚本结构，而不是仅仅提供最终的仿真模型文件。这意味着读者可以清晰地追踪到每一个计算环节的输入和输出，这对于调试和理解底层逻辑至关重要。而且，作者对代码的注释非常详尽，很多关键行的注释甚至比正文的解释还要深入。例如，在处理非线性系统时的数值积分方法选择上，书中不仅对比了欧拉法和龙格-库塔法，还给出了各自在不同工况下的性能差异的仿真图表，这种细致入微的对比分析，极大地提升了这本书的实用价值。我感觉它已经超越了一本普通的技术书籍的范畴，更像是一个带有完整设计案例和深入剖析的实践指南。

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坦率地说，我最初对这本书抱持着一种观望的态度，因为市面上关于控制系统的书籍太多了，很多都只是简单地将MATLAB/Simulink的模块堆砌起来，缺乏灵魂。然而，这本书完全颠覆了我的看法。它的核心价值在于“设计”二字，而不仅仅是“仿真”。作者似乎非常注重培养读者的设计思维。书中很多章节都强调了“为什么这么设计”而不是“怎么使用这个函数”。比如，在讨论系统辨识时，它没有直接给出调用哪个工具箱的命令，而是先引导读者思考如何从实验数据中提取系统的动态特性，这才是工程师真正需要掌握的能力。我特别喜欢那些关于系统降阶和模型简化部分的讨论，它们用非常形象的比喻解释了如何权衡模型的精确度和计算的复杂度，这在资源受限的嵌入式系统中尤为关键。这本书的价值，在于它教会我如何像一个真正的系统工程师那样去思考和决策。

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这本书的语言风格非常平实，没有那种高高在上的学术腔调，读起来非常舒服。它更像是一位经验丰富的前辈在旁边耐心指导。我注意到书中在介绍每一个新的控制概念时，都会先从一个大家都能理解的物理现象入手，比如一个简单的机械臂或者一个温控系统，然后再逐步引入数学工具进行描述。这种由浅入深、层层递进的叙事方式，极大地降低了入门的门槛。特别是对于那些转行进入控制领域的工程师，这本书无疑是一座友好的桥梁。我记得有一次我被一个复杂系统的稳定性分析卡住了，翻阅此书后，书中关于李雅普诺夫稳定性理论的阐述，配上清晰的几何解释，让我瞬间茅塞顿开。它真正做到了将晦涩的理论“翻译”成直观的工程语言，而不是简单地搬运定义。这种温度感和实用性，是很多纯理论书籍所不具备的。

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