自动控制原理 第三版 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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isbn号码:9787120016982

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《自动控制原理》第三版：深入探索现代控制系统的基石 本书是一部系统性、理论性与实践性并重的经典教材，旨在为读者构建扎实的现代控制系统理论知识体系。作为第三版，它在继承前两版优良品质的基础上，进行了内容上的更新与深化，以适应飞速发展的自动控制领域。本书不仅适用于高等院校自动化、电气工程、机械工程、航空航天等相关专业的本科生和研究生，也是从事自动控制系统设计、研发与应用的研究人员和工程师的必备参考。 核心内容概览： 本书共分为十七章，层层递进，由浅入深地阐述了自动控制的基本概念、分析方法与设计技术。 第一章 绪论：首先引入自动控制的概念，阐述其在国民经济和日常生活中的重要性，并介绍自动控制系统的基本组成、分类以及研究自动控制的意义。同时，对控制系统的发展历程进行了简要回顾，为后续内容的学习奠定基础。 第二章 线性系统与信号：重点讲解了描述线性系统动态特性的数学模型，包括微分方程、传递函数和方块图等。详细阐述了线性系统的重要特性，如线性和时不变性。同时，介绍了激励信号的分类及其在系统分析中的作用，包括阶跃信号、斜坡信号、冲激信号和正弦信号等。 第三章 系统的时域响应：深入分析了线性定常系统在典型输入信号作用下的瞬态响应和稳态响应。通过对典型环节（如比例环节、积分环节、微分环节、一阶系统、二阶系统）的响应特性进行详细剖析，使读者能够理解系统参数对响应过程的影响。此外，还讨论了系统的稳定性判据，如代数稳定判据（劳斯判据）和几何稳定判据（奈奎斯特判据）。 第四章 系统的根轨迹法：介绍了一种重要的图解分析方法——根轨迹法。通过分析闭环系统极点随开环增益变化而变化的轨迹，直观地反映系统的稳定性以及动态性能的变化规律，为系统参数的调整提供指导。 第五章 系统的频域分析：将控制系统的分析从时域转向频域，利用系统的频率响应特性来表征系统的性能。详细介绍了系统的频率响应函数，并重点讲解了各种频率响应图（如波特图、尼科尔斯图、奈奎斯特图）的绘制与解读方法。这些图能够有效地反映系统的稳定裕度、动态性能以及抗干扰能力。 第六章 系统的稳态误差：专注于分析系统在稳态运行时，输出量与期望值之间的偏差，即稳态误差。通过对不同类型输入信号和不同系统开环传递函数形式下稳态误差的计算与分析，阐述了提高系统稳态精度的途径。 第七章 线性系统校正：在理解了系统性能的基础上，本书探讨了如何通过引入校正装置来改善系统的性能。详细介绍了串联校正、反馈校正和复合校正等方法，以及各种校正装置（如超前校正、滞后校正、超前滞后校正）的原理和设计。 第八章 状态空间方法：引入了现代控制理论的重要工具——状态空间方法。通过使用状态变量来描述系统的动态行为，能够更全面地刻画系统的内禀特性，尤其适用于多输入多输出（MIMO）以及非线性系统的分析与设计。本书详细阐述了状态方程和输出方程的建立，以及解算方法。 第九章 状态空间方法的分析：在此基础上，进一步讨论了基于状态空间描述的系统分析方法，包括能控性、能观性分析，以及利用这些概念进行系统设计。 第十章 离散时间系统：随着数字控制技术的广泛应用，本书也专门开辟章节讨论离散时间系统。重点介绍了脉冲采样、脉冲传输以及离散系统的Z变换分析方法，为理解数字控制系统打下基础。 第十一章 离散系统状态空间方法：将状态空间方法扩展到离散时间系统，阐述了离散状态空间方程的建立、求解以及分析方法。 第十二章 非线性系统的分析：触及了更广泛的非线性自动控制系统。介绍了描述非线性系统特性的方法，如相平面法、李雅普诺夫稳定性分析法等，并探讨了分段线性化和描述函数法等分析技巧。 第十三章 PID 控制及其整定：详细讲解了应用最为广泛的 PID 控制器，阐述了比例、积分、微分环节的物理意义和作用，以及如何通过整定参数来优化控制性能。 第十四章 现代控制理论基础：进一步深入现代控制理论，介绍了最优控制、状态估计等重要概念，为理解更高级的控制策略提供了理论基础。 第十五章 鲁棒控制与自适应控制：探讨了在系统参数不确定或环境变化时，如何设计能够保持良好性能的控制器，如鲁棒控制和自适应控制。 第十六章 模糊控制与神经网络控制：介绍了基于人工智能的智能控制方法，如模糊逻辑控制和神经网络控制，展示了控制技术在智能化方向的发展。 第十七章 控制系统的仿真与实现：最后，本书也关注了控制系统的工程实现问题，介绍了使用仿真软件（如 MATLAB/Simulink）对控制系统进行建模、仿真和分析的方法，以及硬件实现的一些基本考虑。 本书的特色： 体系完整，逻辑清晰：从基础概念到先进技术，内容覆盖面广，结构严谨，便于读者系统性地学习。 理论深入，例证丰富：既有严谨的数学推导，又有大量的实例分析，帮助读者理解抽象的理论概念。 图文并茂，易于理解：大量的框图、时域响应曲线、根轨迹图、频率响应图等，直观形象地展示控制系统的特性。 更新及时，紧跟前沿：第三版新增了状态空间方法、离散时间系统、非线性系统、智能控制等内容，反映了现代控制理论的发展趋势。 注重工程应用：在理论讲解的同时，也强调了控制系统的工程实现和仿真技术，有助于读者将所学知识应用于实际问题。 通过学习本书，读者将能够深刻理解自动控制系统的基本原理，掌握分析和设计各种类型控制系统的基本方法，并具备运用现代控制理论解决实际工程问题的能力。本书将是您在自动控制领域学习与探索的坚实起点。

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我手里拿着的这本教材，给我的感觉是“厚重且扎实”，它不是那种追求新潮概念或者快速上手的速成手册。我发现它在**现代控制理论**的引入上，保持了一种极为审慎的姿态。比如，在讲解状态空间法时，作者似乎刻意放慢了节奏，确保读者能够完全消化从经典到现代的思维方式转变。最让我印象深刻的是关于**可控性和可观测性**的讨论，作者并没有将这部分内容处理得过于抽象，而是巧妙地结合了一些具体的物理系统例子，例如简单的二阶或三阶矩阵系统，来直观地展示“信息不全”或“无法干预”的后果。这种处理方式极大地降低了抽象数学工具对读者的威慑力。当然，相比于市面上一些更侧重于仿真的新版教材，这本书在软件实现和数值计算的篇幅上相对较少，这使得它更侧重于对**理论本质**的深挖。我个人认为，对于希望未来从事控制算法研究或者需要深入理解底层机理的工程师而言，这种偏向理论深度的处理是极其宝贵的。它教会你的不是如何“调参”，而是如何“设计”一个满足特定性能指标的控制器，这才是控制学科的精髓所在。

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我是在一个非常紧张的考前复习阶段接触到这本第三版的。与其他强调图形化、快速解题的参考书相比，这本书的价值在于它的**系统性和逻辑链的完整性**。它不是一本“速查手册”，而是一部“百科全书”式的参考书。我特别欣赏它在章节组织上体现出的严密性，从系统的时域分析到频域分析，再到系统校正，每一步都像是精心设计的齿轮，啮合得天衣无缝，没有突兀的跳转。例如，在频率响应法部分，作者对相频特性和幅频特性的相互关联的阐述，比我之前看过的任何材料都要清晰得多，它完美地解释了为什么对频率进行对数变换（分贝）会使得系统的稳定性裕度分析变得如此直观。这本书的强大之处在于，它为你提供了一个完整的知识框架，一旦你掌握了这个框架，你就可以将任何新的控制理论和技术，都有效地“挂载”到这个框架之上，从而形成一个融会贯通的知识体系。它就像是一部建筑学的经典著作，教你如何理解承重墙的原理，而不是仅仅教你如何粉刷墙面。

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这本《自动控制原理 第三版》的“前辈”之作，着实让我这个初涉工科领域的学生捏了一把汗。我记得我拿到这本书的时候，首先被它那略显“古朴”的封面设计所吸引，一看就知道这是本经过时间沉淀的经典。翻开书页，首先映入眼帘的是密密麻麻的数学公式和系统框图，那种扑面而来的严谨感，让我瞬间明白了，这绝不是一本可以“囫囵吞枣”读完的书。我特别关注了其中关于**经典控制理论**的部分，比如拉普拉斯变换在系统分析中的应用，讲得非常细致，几乎把每一步的推导都掰开了揉碎了。对于像我这种对高等数学还算熟悉，但对如何将其应用于实际工程问题感到迷茫的新手来说，书中大量的例题起到了至关重要的作用。那些例题不仅仅是公式的堆砌，更像是一位经验丰富的老教授在手把手地教你如何构建一个系统的数学模型，如何判断系统的稳定性。坦白说，初读时确实有些吃力，很多地方需要反复咀嚼，甚至需要结合网络上的其他辅助资源才能真正理解作者想要传达的核心思想。但一旦跨过那道“理解障碍”的门槛，你会发现，整个世界的运行逻辑似乎都变得有迹可循了，从家里的恒温器到复杂的航空航天姿态控制，背后的原理竟然是如此的相通。这本书，更像是一本武功秘籍，需要你付出时间和汗水去打通任督二脉，但一旦练成，功力自然非同小可。

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这本书的排版和用词风格，让我有一种在阅读上世纪的经典文献的感觉，它有一种不容置疑的权威性，但同时也带着那个时代特有的某种“疏离感”。举例来说，书中对一些概念的引入，比如传递函数和脉冲响应，往往是直接给出定义和性质，缺乏现代教材中常见的那种生活化的比喻或者趣味性的开场白来“软化”概念的引入。这要求读者必须具备很强的**主动学习能力**和**抽象思维能力**。我记得我第一次接触到状态转移矩阵时的困惑，书中只是简洁地展示了其矩阵指数的定义，并没有用大量篇幅去解释为什么矩阵指数的泰勒展开能够完美地描述连续系统的演化过程。对于那些习惯了“可视化”和“动画演示”来辅助理解的年轻读者，这本书可能需要更多的耐心去“脑补”那些动态过程。但反过来想，这种高度凝练的文字，迫使读者必须独立思考，才能将那些冰冷的公式转化为可操作的工程思想，从某种意义上说，这是对思维惰性的有力矫正。它不喂给你鱼，而是教你如何更高效地建造渔网。

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坦白讲，作为一本“第三版”的书籍，我原本期待能看到更多关于非线性控制或者智能控制的最新进展，但实际阅读下来，本书的重心依然牢牢地锚定在经典和线性系统的基础框架上。这种“复古”的倾向，在某些方面既是它的优势，也是它的局限。优势在于，它对**经典PID控制**的论述达到了近乎教科书级的完备性，特别是对于根轨迹分析和频率响应法（波德图、奈奎斯特图）的讲解，详尽到令人咋舌的程度，几乎涵盖了所有可能遇到的边界情况和特殊图形。我记得我花了整整一个下午，才完全吃透了Nyquist稳定判据在处理有纯延迟环节系统时的细微差别。然而，当我试图在书中寻找关于**鲁棒控制**或者**自适应控制**的深入章节时，便感到内容稍显不足，通常只是以简短的介绍收尾，远不如其在经典部分所展现的深度。这让我感觉，这本书更像是为您打下牢不可破的“根基”，而非带您探索最新的“摩天大楼”。它更像是为您未来的学习铺设了一条坚实且笔直的轨道，而不是展示沿途的奇光异景。

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