极限配合与技术测量 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:文海滨

出品人:

页数:127

译者:

出版时间:2009-8

价格:14.00元

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isbn号码:9787564025892

丛书系列:

图书标签:

• 机械工程
• 测量技术
• 极限配合
• 公差配合
• 技术测量
• 精度工程
• 装配技术
• 机械设计
• 制造工艺
• 质量控制

动态系统与控制理论基础 书籍简介 本书深入探讨了现代工程科学中至关重要的动态系统与控制理论领域。内容涵盖了从经典控制理论到现代鲁棒控制、最优控制以及非线性控制等多个前沿方向，旨在为读者构建一个全面、严谨且富有实践指导意义的知识体系。 第一部分：系统建模与时域分析 本部分聚焦于如何准确描述和分析物理系统的动态行为。 第一章：物理系统的数学描述 详细阐述了将实际工程系统（如机械、电气、热力学系统）转化为数学模型的必要性与方法。重点讨论了常微分方程（ODE）在描述连续时间系统中的应用。内容细致入微地涵盖了系统的线性化技术，这是分析复杂非线性系统行为的基础。同时，引入了状态空间表示法，强调了其在多输入多输出（MIMO）系统分析中的优越性，并对状态向量、状态方程的结构进行了详尽的几何与代数解释。 第二章：线性定常系统（LTI）的时域分析 本章是系统分析的核心。从系统的基本性质（因果性、稳定性、可控性、可观测性）入手，系统地介绍了零输入响应（ZIR）和零状态响应（ZSR）的概念。着重分析了系统的自由响应和强迫响应，并讲解了如何通过求解特征方程来确定系统的极点位置及其对时间响应的影响（如阻尼振荡、衰减率）。卷积积分作为输入与冲激响应之间的关系桥梁，被赋予了详尽的推导和计算实例。对于更高阶系统，本书详细演示了约当标准型和李雅普诺夫稳定性判据在时域中的具体应用。 第二章扩展：系统性能指标与暂态响应分析 本节对系统的暂态性能进行了量化。详细定义和计算了如超调量（Overshoot）、上升时间（Rise Time）、调整时间（Settling Time）和稳态误差（Steady-State Error）等关键指标。通过分析标准单位阶跃响应，读者可以直观理解这些指标与系统极点位置之间的深刻联系。 第二部分：频域分析与经典控制设计 本部分将系统的分析工具扩展到频域，并引入了经典的反馈控制设计方法。 第三章：频率响应与伯德图分析 频率响应是理解系统在不同频率激励下行为的关键。本章从传递函数出发，推导了频率响应函数，并详细介绍了伯德图（Bode Diagram）、奈奎斯特图（Nyquist Plot）的绘制方法及其物理意义。重点讨论了相位裕度和增益裕度，这些指标是评估系统稳定裕度的重要依据，并结合实际工程案例说明了如何通过修改系统参数来优化频域特性。 第四章：根轨迹法设计 根轨迹是连接系统开环零、极点与闭环极点位置的几何工具。本章系统地阐述了根轨迹的绘制规则，包括分离点、渐近线等复杂情况的处理。随后，深入探讨了根轨迹与系统性能之间的相互影响，并以此为基础，引出了PID控制器的设计原理。 第五章：PID控制器与校正技术 PID（比例-积分-微分）控制器是工业界应用最广泛的控制算法。本书不仅提供了PID参数整定的经典方法（如Ziegler-Nichols法），更侧重于频率响应法（如相位超前/滞后校正）的设计流程。详细讲解了如何通过设计超前补偿器和滞后补偿器来精确地调整系统的相位和增益，以满足特定的带宽要求和稳态误差要求。 第三部分：现代控制理论与状态空间设计 本部分转向更通用的现代控制理论，特别是基于状态空间方法的分析与综合。 第六章：可控性与可观测性 现代控制理论的基石。本章严格定义了可控性和可观测性的数学判据（如卡尔曼判据）。深入探讨了可控标准型和可观测标准型的变换，并解释了这些变换在简化系统分析和实现控制器设计中的作用。特别强调了状态重构的原理，为状态观测器的设计奠定基础。 第七章：极点配置与状态反馈控制 极点配置是现代控制设计的核心技术。本书详细推导了Ackermann公式，并演示了如何利用全状态反馈$u = -Kx$将闭环系统的极点任意配置到S平面的期望位置。同时，讨论了在无法直接测量所有状态时，如何设计Luenberger状态观测器来估计不可测状态，并结合状态反馈构成观测器-控制器分离原理的设计结构。 第八章：最优控制基础——LQR 在控制器设计中，最优性是一个重要的追求。本章引入了线性二次型调节器（LQR）理论。详细阐述了如何构造二次型性能指标函数（包含状态加权和控制加权），并利用代数黎卡提方程（ARE）求解最优反馈增益矩阵K。内容侧重于如何通过调整权重矩阵Q和R来平衡系统的性能与控制器的能量消耗。 第四部分：先进控制与鲁棒性分析 本部分拓展到处理不确定性、非线性和外部扰动的高级控制方法。 第九章：鲁棒控制基础：H∞控制导论 面对模型不确定性和外部干扰，鲁棒性至关重要。本章概述了$H_{infty}$控制的基本思想，即将系统性能指标转化为对特定加权传递函数的范数最小化问题。介绍了三角不等式和界限法在判断系统鲁棒性中的应用。 第十章：非线性系统的稳定性分析 非线性系统无法使用LTI工具进行有效分析。本章重点讲解了李雅普诺夫稳定性理论的推广形式，特别是直接法（第二法），并提供了构建李雅普诺夫函数的实用技巧。对于特定形式的非线性系统，引入了输入-输出线性化和反馈线性化等设计思想，旨在将非线性问题转化为可控的线性问题。 附录：拉普拉斯变换与Z变换回顾 提供了进行时域和频域分析所必需的数学工具——拉普拉斯变换和Z变换的详细变换对表、性质推导以及逆变换的计算方法，作为快速参考。 本书特点： 理论深度与工程实践结合紧密： 每一个理论概念都配有具体的工程案例分析，帮助读者理解抽象理论在实际控制系统设计中的价值。 数学严谨性高： 所有关键结论均提供详细的数学推导，确保读者能够理解背后的原理而非仅仅记住公式。 覆盖面广： 从经典的PID设计到现代的最优控制和初步的鲁棒控制，为控制工程师提供了跨越不同技术代际的知识储备。 本书适用于控制工程、自动化、航空航天、机械工程等专业的高年级本科生、研究生以及从事系统设计与调试的工程技术人员。掌握本书内容，读者将具备分析和设计复杂动态系统的坚实基础与创新能力。

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我曾几何时，对“技术测量”这个领域一直存在着一种模糊的认知，总觉得它只是一个操作层面的技能，缺乏系统性的理论指导。直到我读了这本书，我的观点才发生了颠覆性的改变。作者在关于“技术测量”的论述中，不仅详细介绍了各种测量工具的使用方法，更重要的是，他深刻地揭示了测量背后的科学原理和哲学思想。他强调，测量不仅仅是为了获取数据，更是为了理解事物的本质，是为了把握事物的规律。书中关于“测量不确定度”的讲解，让我大开眼界。作者详细解释了测量过程中存在各种不确定性因素，以及如何通过科学的方法来评估和量化这些不确定性。这让我明白，任何测量结果都并非绝对精确，而是存在一个置信区间。此外，书中关于“测量系统分析”（MSA）的章节，对我而言更是意义非凡。它帮助我理解了如何评估一个测量系统的稳定性和准确性，从而确保测量数据的可靠性。作者用通俗易懂的语言，结合大量的实际案例，将复杂的测量理论变得触手可及。这本书彻底改变了我对“技术测量”的看法，让我意识到它是一门严谨的科学，是保障产品质量和推动技术进步的基石。

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这本书在我职业生涯早期，无疑是我的“技术圣经”之一。书中对于“技术测量”的论述，给我留下了极其深刻的印象，其深度和广度至今让我惊叹。作者在章节的开篇，并没有直接抛出各种测量仪器的名称和规格，而是先从宏观的视角，阐述了测量在现代工业中的基础性地位和不可或缺的作用。他强调，没有准确的测量，就没有精确的制造，更谈不上质量的保证。然后，他循序渐进地介绍了各种常用的测量方法和测量仪器，从最基础的游标卡尺、千分尺，到更高级的光学测量设备，如投影仪、影像测量仪，甚至涉及到三坐标测量机。更令我称道的是，作者在介绍每一种测量仪器时，不仅仅是列举其技术参数，而是深入剖析了其工作原理、测量精度、适用范围，以及在使用过程中需要注意的细节和常见误差的排除方法。书中关于误差分析的章节，更是让我受益匪浅。作者将误差的来源进行了系统性的归纳和分类，并提供了切实可行的减小和控制误差的策略。我至今还记得，书中对于“测量基准”的讲解，以及如何在复杂形状的工件上准确地确定测量基准，这对于保证测量的准确性和一致性至关重要。这本书让我明白，技术测量绝非简单的“看表读数”，而是一门集科学、技术和经验于一体的严谨学科。

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这本书的内容，我至今仍记忆犹新，尤其是在我刚接触工程技术领域时，它如同暗夜中的一盏明灯，照亮了我前行的道路。书中对于“极限配合”的讲解，并非那种枯燥乏味的理论堆砌，而是用极其生动形象的比喻，将抽象的概念具象化。我记得作者曾用一个生动的例子来解释“配合”的概念：想象一下，你要把一把钥匙插入锁孔，锁孔的大小和钥匙的形状，它们之间不是绝对精确的，而是存在着一定的“活动空间”。这个“活动空间”的大小，就决定了钥匙能否顺利地插进去，以及插进去之后是否会松动。作者将这种“活动空间”引入到机械零件的设计中，通过对零件尺寸的公差范围进行严格控制，来确保装配的可靠性和互换性。书中对于各种配合的分类，例如过渡配合、间隙配合、过盈配合，以及它们在不同应用场景下的选择原则，都讲解得十分透彻。我至今还能清晰地回忆起，书中为了说明间隙配合的优势，而绘制的那个充满细节的插图，那张图直观地展示了零件在配合状态下，是如何实现自由转动或滑动的，这对于我理解机械运动的原理起到了至关重要的作用。而且，作者在讲解过程中，并没有止步于理论，而是大量引用了实际工程中的案例，这些案例真实而贴近生产实际，让我能够深刻地理解理论知识在实际应用中的重要性，也让我对工程设计有了初步但扎实的认识。

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坦白说，最初拿到这本书，我对“极限配合”这个词汇感到有些陌生，甚至认为它可能是一本枯燥的理论书籍。然而，当我翻开它，我立刻被其独特的视角和深入浅出的讲解所吸引。作者在论述“极限配合”时，并没有局限于狭义的机械零件装配，而是将其拓展到了更广泛的工程领域。他从“容差”这个概念出发，阐述了在任何工程设计中，都无法避免的“不确定性”，以及如何通过对这种不确定性的科学管理，来实现设计的可靠性和经济性。书中对于“公差设计”的讲解，让我理解了为何在制造过程中，零件的尺寸总会有一个允许的变动范围，以及这个范围是如何影响产品的性能和成本的。作者用大量的图表和实例，生动地说明了不同的公差等级对产品性能的影响，例如，过小的公差可能导致制造成本急剧上升，而过大的公差则可能影响产品的精度和寿命。我尤其欣赏书中关于“公差链”的分析，它帮助我理解了当多个零件组合在一起时，累积的公差是如何影响最终组件的精度的，以及如何通过优化设计来控制公差链的总误差。这本书让我认识到，对“极限配合”的理解，是实现高效、经济、可靠工程设计的关键。

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这本书的内容，对于我理解制造业的精髓起到了至关重要的作用。在我接触“极限配合”和“技术测量”之前，我总觉得工业生产是一个相对粗犷的过程，但这本书让我看到了其中蕴含的精妙与严谨。作者在论述“极限配合”时，并非简单地罗列公差表，而是将“配合”的概念升华为一种“智慧的妥协”。他阐述了在设计过程中，如何在满足功能需求的前提下，通过对尺寸公差的合理分配，来平衡性能、成本和可制造性。书中关于“功能公差”和“设计公差”的区别，让我明白了尺寸的变动范围是如何直接影响产品功能的。我尤其记得书中对“最大实体尺寸”和“最小实体尺寸”的讲解，以及它们在检验配合性质时的重要作用。这些概念让我得以从更深层次理解，为何零件的尺寸并不是越小越好，而是需要在一定的范围内进行控制。而当读到“技术测量”的部分时，我更是被作者严谨的逻辑和丰富的知识所折服。他不仅介绍了各种测量工具的原理和使用，更重要的是，他强调了测量过程中的“标准化”和“规范化”。书中关于“校准”和“溯源”的论述，让我明白了为何每一个测量仪器都需要定期进行校准，以保证其测量结果的准确性和可靠性。这本书让我认识到，精密的制造业，是建立在对“极限配合”的深刻理解和对“技术测量”的严格执行之上的。

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