机械工程控制基础

机械工程控制基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者: 作者: 出品人: 页数:314 译者: 出版时间:2010-3 价格:33.00元 装帧: isbn号码:9787121103919 丛书系列:
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  • 机械工程
  • 控制理论
  • 自动控制
  • 反馈控制
  • 系统分析
  • 建模
  • MATLAB
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  • 控制系统
  • 工程基础
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具体描述

《机械工程控制基础》主要介绍经典控制论及其应用,包括3部分10章的内容。第1部分主要介绍经典控制论的数学基础:第2部分是经典控制论,包括系统的数学模型、系统的时间响应与误差分析、系统的频率特性、系统的稳定性、根轨迹法、系统的性能校正、离散控制系统的分析和校正等8章内容:第3部分主要介绍基于MATLAB软件进行控制系统的计算机仿真与辅助设计。

《机械工程控制基础》可作为高等学校机械工程及自动化专业的教材,也可作为相关专业的教学参考书,同时还叮供有关专业工程技术人员参考。

《现代工程系统动力学与控制》 在当今飞速发展的科技时代,工程领域对系统精准、高效、可靠的运作提出了前所未有的要求。无论是航空航天器精准的姿态保持,还是工业机器人灵巧的动作协调,抑或是新能源汽车平稳的加速与制动,其背后都离不开先进的动力学分析与控制理论的支撑。本书旨在为读者提供一个全面而深入的现代工程系统动力学与控制的理论框架和实践指南。 本书首先从系统建模的基石出发,详细阐述了如何将复杂的物理现象抽象为数学模型。我们将探究不同工程领域中常见的系统类型,如机械系统(包括刚体动力学、弹性体振动)、电气系统(包括电路理论、电磁现象)、流体系统(包括流体力学基本原理、管道流动)以及热力学系统(包括传热传质现象)。针对这些系统,我们将系统性地介绍建立数学模型的方法,重点讲解微分方程建模、传递函数模型、状态空间模型等核心概念。读者将学习如何根据物理定律(如牛顿第二定律、基尔霍夫定律、能量守恒定律)推导出系统的动态行为方程,并通过实例演示如何处理非线性系统和分布式参数系统。 在掌握了系统的数学描述之后,本书将深入探讨系统分析的关键技术。我们将从时域分析和频域分析两个维度,对系统的动态特性进行细致的剖析。时域分析将聚焦于瞬态响应和稳态响应的计算与评估,介绍模型的稳定性判据,如劳斯-赫尔维茨判据、奈奎斯特判据,并讲解如何分析系统的阻尼比、固有频率等影响系统性能的关键参数。频域分析则将着重于系统的频率响应特性,如伯德图、奈奎斯特图的绘制与解读,以此来理解系统对不同频率输入信号的反应,进而评估系统的带宽、稳定性裕度等。此外,我们还将引入系统辨识的概念,介绍如何从实验数据中提取系统的动态模型,为实际工程应用提供技术支持。 本书的核心内容之一是控制器设计。我们将从最基础的PID(比例-积分-微分)控制器讲起,深入剖析其工作原理、参数整定方法(如Ziegler-Nichols法、软件整定法)以及在实际工程中的应用场景。在此基础上,本书将拓展到更先进的控制策略,包括: 状态反馈控制:介绍如何利用系统的状态变量来设计控制器,实现更优越的系统性能,如极点配置技术。 观测器设计:在实际系统中,并非所有状态变量都可以直接测量,因此需要设计状态观测器来估计不可测量状态,本书将详细讲解观测器的原理和设计方法,如最小方差观测器、卡尔曼滤波器。 最优控制:针对具有明确性能指标的系统,我们将介绍如何设计最优控制器,如LQR(线性二次调节器)设计,以最小化性能代价函数。 鲁棒控制:在存在模型不确定性和外部扰动的情况下,鲁棒控制旨在设计出对这些不确定性具有良好适应性的控制器,我们将介绍H∞控制、μ合成等鲁棒控制方法。 模型预测控制(MPC):作为一种前馈-反馈结合的先进控制策略,MPC能够预测系统的未来行为并根据优化目标来制定控制律,在化工、电力、交通等领域具有广泛的应用前景。 本书还将关注现代控制理论在具体工程领域的应用。我们将通过大量精心设计的实例,将抽象的理论知识与实际工程问题相结合。例如: 机器人控制:如何实现机器人关节的精确轨迹跟踪、力和阻抗的控制,以完成复杂的装配、焊接任务。 航空航天控制:飞机姿态控制、导弹制导、卫星轨道保持等方面的控制技术。 汽车控制:发动机电子控制、制动防抱死系统(ABS)、电子稳定程序(ESP)、自适应巡航控制(ACC)等。 过程控制:化工厂、发电厂等工业过程的温度、压力、流量等参数的自动调节。 为了帮助读者更好地掌握控制理论,本书还将介绍计算机辅助设计与仿真工具。我们将讲解如何利用MATLAB/Simulink等强大的工程仿真平台,对系统模型进行分析、控制器进行设计,并通过仿真来验证控制系统的性能。读者将学习如何搭建Simulink模型,进行时域和频域的仿真分析,以及如何通过编程语言实现自定义的控制算法。 本书的编写风格力求严谨而不失生动,理论讲解深入浅出,并通过丰富的图表、公式和算例,帮助读者理解和掌握控制工程的核心思想。本书适合于机械工程、自动化、电子工程、航空航天工程等相关专业的本科生、研究生,以及从事工程设计、系统开发和技术研究的工程师。通过学习本书,读者将能够深入理解各类工程系统的动态行为,掌握设计和实现先进控制系统的关键技术,从而在复杂的工程挑战中游刃有余。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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老实说,这本书的语言风格比我预想的要活泼不少,而且内容安排也很有逻辑性。我一直觉得技术类书籍要么是枯燥乏味,要么就是过度追求高深莫测,很难找到一个平衡点。这本书在这方面做得相当不错。它没有回避一些必要的专业术语,但总能在引入这些术语的同时,给出清晰的解释,甚至还会提及这些术语的由来或者在发展过程中的重要性。我特别欣赏作者在讲解复杂概念时,善于运用类比。比如,在解释“鲁棒性”的时候,他就拿我们日常生活中处理意外情况的能力来做比喻,一下子就让人明白了,一个好的控制系统,不应该因为一点点外部干扰就崩溃。而且,书中在讲解“模型辨识”的部分,也做得非常细致。它不像一些书那样直接给出一个现成的模型,而是引导读者去思考,如何从实际的测量数据中提取出系统的特性。这对我来说非常实用,因为在实际工作中,我们很少能拿到一个完美的系统模型。这本书让我觉得,它不仅仅是在教我知识,更是在培养我解决实际问题的能力,这种感觉非常棒。

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这本书的阅读体验,更像是在和一位经验丰富的工程师进行一次深入的交流。它没有长篇大论的理论堆砌,而是将那些关键的理论知识巧妙地融入到对实际工程问题的分析中。我之前在学习一些自动控制的原理时,总会觉得有些脱节,不知道这些公式和定理究竟能解决什么实际问题。这本书就很好地解决了这个问题。它会在介绍一个控制概念后,立刻引出一个相关的工程实例,详细地讲解这个概念是如何在实际系统中发挥作用的。比如,在讲到“非线性控制”的时候,它并没有直接给出复杂的数学方程,而是先分析了在实际的机械系统中,为什么会出现非线性现象,比如摩擦力、饱和效应等等。然后,再逐步地引出一些处理这些非线性问题的基本思想。我感觉自己仿佛置身于一个工程师的实验室,跟着作者一起拆解问题,分析原因,并寻找解决方案。书中对不同控制策略的比较分析,也非常到位,能够让我清楚地看到每种策略的优缺点,以及在什么场景下更适合使用。这种“学以致用”的感觉,是我在其他书中很少能获得的。

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这本书简直是我近期阅读体验中的一股清流!作为一名对机械设计理论有着浓厚兴趣,但又常常在实际应用中感到力不从心的小白,我一直在寻找一本能够真正将枯燥的理论知识转化为直观理解的读物。很多市面上的教材,虽然内容详实,但动辄就是复杂的数学推导和抽象的概念,常常让我望而却步,最后只能停留在“知道有这么回事”的阶段。而这本书,恰恰弥补了我的这一痛点。它并没有回避工程控制中的关键理论,但更注重用通俗易懂的语言和生动形象的比喻来解释这些概念。我尤其喜欢书中关于“反馈”原理的阐述,作者通过一个非常贴近生活的例子——比如控制房间温度的空调系统,层层递进地讲解了开环控制和闭环控制的区别,以及为什么反馈如此重要。这种“接地气”的讲解方式,让我不再觉得控制理论遥不可及,而是充满了亲切感。而且,书中穿插的案例分析也十分精彩,并不是那种生硬的理论套用,而是真正能引导我去思考,如果遇到类似的问题,应该如何运用学到的知识去解决。我感觉自己正在一点点地建立起一种“工程思维”,能够更清晰地认识到机械系统运行的内在逻辑,这对于我后续的学习和工作来说,无疑是打下了坚实的基础。

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这本书带给我的惊喜,在于它对于“系统思维”的培养。我之前接触过一些机械工程的知识,但总是觉得零散,没有一个整体的概念。这本书,则像是一条清晰的脉络,将那些分散的知识点串联了起来。它不仅仅是在讲解某个具体的控制算法,更重要的是让你理解,在一个完整的机械控制系统中,各个部分是如何相互作用,共同完成任务的。我尤其喜欢书中关于“性能指标”的章节,它清晰地阐述了,我们评价一个控制系统的好坏,究竟有哪些维度的考量,比如响应速度、精度、稳定性等等。并且,它还会告诉你,这些指标之间往往是相互制约的,不可能同时达到最优。这就好比在设计一个汽车悬挂系统,你不可能让它既有跑车的操控性,又有越野车的舒适性。这本书教会我如何权衡这些矛盾,做出最佳的设计选择。而且,书中对于“参数整定”的讲解,也让我印象深刻。它没有简单地给出几个公式,而是让你理解,为什么需要整定,以及整定过程中会遇到哪些常见的问题。这种“知其然,更知其所以然”的学习过程,让我对机械工程控制有了更深刻的理解。

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我得说,这本书给了我一个全新的视角来审视那些看似简单的机械系统。我一直以为,很多精密的机械设备,比如工业机器人,它们的运作纯粹是靠预设好的程序,只要指令下达,它们就能精确执行。但读了这本书后,我才意识到,背后隐藏着多么复杂而巧妙的控制系统。它不仅仅是机械结构本身的设计,更重要的是如何让这些结构“听话”,并且能够根据环境的变化做出实时调整。书中关于“稳定性”的讨论,对我来说是颠覆性的。我之前很少会去想,一个系统为什么会突然失控,或者为什么会产生不必要的震荡。这本书通过分析系统的传递函数和根轨迹图,让我对这些现象有了直观的认识。特别是那些插图,把抽象的数学模型变得立体起来,仿佛能看到系统内部的“脉搏”在跳动。我还发现,书中对于不同类型控制器的介绍,比如PID控制器,虽然没有深入到复杂的算法细节,但却清晰地阐述了它们各自的作用和优势。这就好比给一个工程师配备了一套工具箱,告诉你每种工具最适合用来解决哪类问题。我之前对“调参”这个概念总是感到很模糊,但这本书让我明白,其实就是在不断地优化这些控制器,让整个系统达到最佳的性能。

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