自動控製係統習題詳解8／E pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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　　研習理工的同學，都有一種認識，那就是：一本書的習題往往是該書的精華所在，藉由習題的印證，纔能對書中的原理原則則徹底的吸收與瞭解，有鑑於此，曉園齣本社特地聘請瞭許多在本科上具有相當研究與成就的人士，精心齣版瞭一係列的題解叢書，為各該科目的研習，作一番介紹與鋪路的工作。

現代控製理論與工程應用 導言 控製理論是現代工程科學的核心基石之一，它深刻地影響著從微觀的納米機器人到宏觀的航空航天係統等各個領域的發展。本書旨在為學習控製理論的學生和工程師提供一個全麵、深入且實用的知識體係，重點關注經典控製理論嚮現代控製理論的過渡與融閤，以及理論在實際工程問題中的應用。不同於側重於基礎習題解答的參考書，本書的重點在於構建理論框架、深化理解和培養解決復雜工程問題的能力。 第一部分：綫性時不變係統的分析與建模 本部分將係統迴顧和深化綫性時不變（LTI）係統的基本概念和分析工具。我們首先從係統的時域分析入手，詳細探討微分方程的求解方法，特彆是使用拉普拉斯變換進行係統框圖分析的優勢。 傳遞函數與狀態空間錶示的橋梁： 我們將深入分析傳遞函數錶示法與狀態空間錶示法之間的相互轉換關係。強調狀態空間方法在處理多輸入多輸齣（MIMO）係統和係統內部動態分析上的優越性。詳細介紹如何從物理係統（如電路、機械係統）建立標準的規範型（如約當標準型、可控規範型、可觀測規範型）狀態空間模型。 係統性能指標與時間響應分析： 除瞭經典的單位階躍響應分析（如超調量、調整時間），本書將引入更精細的指標，如誤差帶寬、相位裕度（PM）和增益裕度（GM）在頻域中的物理意義，並將其與時域性能聯係起來。 穩定性理論的深化： Routh-Hurwitz 判據、根軌跡分析是基礎，本書將著重講解李雅普諾夫（Lyapunov）穩定性理論在綫性係統中的應用，理解其作為非綫性係統穩定性分析基石的重要性。 第二部分：經典控製理論的頻域設計方法 經典控製理論，以其直觀性和強大的圖形化分析工具，在單輸入單輸齣（SISO）係統的設計中依然占有不可替代的地位。 頻率響應分析的深度挖掘： 奈奎斯特（Nyquist）圖和波德（Bode）圖是核心。我們將詳細解析如何利用這些圖來預測係統的穩定裕度和瞬態響應特性。重點討論低頻段和高頻段對係統行為的影響，例如積分環節（低頻段的無差拍特性）和微分環節（高頻段的抑製噪聲特性）。 補償器的設計與實現： 本章聚焦於如何根據性能指標要求，設計齣閤適的串聯或反饋補償器（PID、超前/滯後補償器）。我們將提供一套係統化的設計流程，例如利用波德圖對相位裕度和增益進行精確修正，並討論如何將理論設計轉換為實際電路或數字濾波器的參數。 根軌跡法的高級應用： 除瞭確定開環極點和零點對閉環根軌跡的影響，還將探討如何利用根軌跡法來確定補償器的增益範圍，以滿足特定的阻尼比或自然頻率要求。 第三部分：現代控製理論——狀態空間方法 現代控製理論以狀態空間方法為核心，為處理復雜的、多變量的係統提供瞭統一的數學框架。 可控性與可觀測性分析： 詳細闡述可控性和可觀測性的數學定義及其物理意義。重點講解如何使用卡爾曼行列式來判斷係統的可控/可觀測性，並討論如何通過狀態變換（相似變換）來分解係統，隔離不可控或不可觀測的子係統。 狀態反饋與極點配置： 這一章節是現代控製設計的核心。我們將深入講解使用 Ackermann 公式進行極點配置的步驟和限製。更重要的是，分析極點配置對係統內部狀態的影響，並探討如何選擇閤適的目標極點以確保閉環係統的性能和魯棒性。 狀態觀測器設計： 由於係統狀態通常無法直接測量，設計狀態觀測器至關重要。本書將詳細介紹 Luenberger 觀測器的設計原理，包括如何利用可觀測性條件來配置觀測器極點（通常與控製器極點對齊以保證閉環性能）。同時，也將引入卡爾曼濾波器的基本概念，作為最優狀態估計的理論基礎。 第四部分：魯棒性與最優控製基礎 麵嚮實際工程，係統必須具備一定的魯棒性以應對模型不確定性和外部擾動。 魯棒性初步： 在現代控製框架下，介紹魯棒性的基本概念，如界限誤差對係統性能的影響。簡要介紹 $ ext{H}_infty$ 控製的基本思想，即最小化在所有可能擾動下的最壞情況性能。 最優控製概述： 本章作為選修的高級內容，將引入變分法和龐特裏亞金最小化原理的初步概念。重點介紹綫性二次型調節器（LQR）的設計過程，解釋如何通過調整權重矩陣 $Q$ 和 $R$ 來平衡狀態誤差的抑製與控製輸入的能量消耗。 本書特色 本書的結構設計旨在實現理論深度與工程實踐的緊密結閤。它不側重於重復羅列大量例題的解法步驟，而是緻力於解析每個理論背後的物理含義和數學推導邏輯。每一章節都包含“工程啓示錄”部分，討論特定理論在航空姿態控製、過程工業調節或機器人運動規劃中的具體應用和設計權衡。讀者通過本書的學習，將能夠獨立地對復雜係統進行建模、分析，並設計齣性能可靠、滿足魯棒性要求的先進控製方案。本書假定讀者已具備微積分、綫性代數和基礎電路/機械原理的知識。

评分☆☆☆☆☆

這本書的印刷質量真的不錯，紙張厚實，摸起來很有質感，翻頁的時候也不會有那種薄紙特有的沙沙聲，讓我閱讀起來心情特彆好。封麵設計也挺有意思的，那種簡潔又不失專業的感覺，一看就知道是講硬核技術類的書。而且排版非常舒服，字號大小適中，行距也剛剛好，長時間看眼睛也不會覺得疲勞。打開書本的時候，那種油墨的清香也讓我覺得很安心，不像有些書味道特彆大，聞瞭讓人頭暈。裝訂也很牢固，不像那種容易散架的書，可以放心地在書桌上隨手翻閱，也不會擔心書頁掉落。我喜歡這種細節上的用心，感覺作者和齣版社都很認真在對待這本書，把它當成一件藝術品來打造。拿到手的時候，我真的有點愛不釋手，迫不及待地想開始我的學習之旅瞭。這種良好的第一印象，無疑為後續的學習打下瞭堅實的基礎，讓人覺得這絕對是一筆值得的投資。

评分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格真的很有特色，不像很多教科書那樣枯燥乏味，而是帶有一點親切感，讀起來就像在聽一個經驗豐富的老師在娓娓道來。作者的敘述邏輯非常清晰，層層遞進，即使是一些比較復雜的概念，也能被解釋得通俗易懂。我尤其喜歡它在解釋一些核心原理時，會用很多生動的比喻，讓我這個非專業齣身的人也能大緻理解其精髓。而且，書中的例子都非常貼近實際工程應用，而不是那種脫離現實的理論模型，這讓我在學習過程中能夠更好地將理論與實踐聯係起來。有時候，讀著讀著，我甚至會因為作者的某個觀點而産生“原來如此”的頓悟感，這種學習的樂趣是其他很多書都無法給予的。這種“軟性”的教學方式，讓學習過程變得不再那麼痛苦，反而是一種享受。

评分☆☆☆☆☆

這本書的排版和圖示是我非常看重的一點。很多技術書籍都喜歡堆砌大量的公式和文字，看得人頭昏腦脹，而這本書在這方麵做得非常好。它使用瞭大量的圖錶、流程圖和示意圖來輔助解釋概念，而且這些圖錶繪製得清晰、美觀，一點也不含糊。我發現，很多時候，一張好的圖錶比長篇大論的文字更能直觀地說明問題，也更容易被理解和記憶。而且，書中公式的推導過程也標注得非常清楚，每一步都有詳細的解釋，不會讓人覺得突兀。這種圖文並茂的呈現方式，極大地降低瞭閱讀難度，也提升瞭學習的趣味性。我真的覺得，在這一點上，這本書做得比我之前看過的其他同類書籍都要齣色，讓我感覺學習的過程更加輕鬆愉快，也更有成效。

评分☆☆☆☆☆

這本書的章節安排非常閤理，循序漸進，從最基礎的概念講起，然後逐步深入到更復雜的理論和應用。這對於像我這樣初次接觸自動控製領域的讀者來說，簡直是福音。我不用擔心一下子就被海量的信息淹沒，而是可以按照自己的節奏，一步一步地掌握知識。每一章的結尾都會有小結，幫助我鞏固所學內容，而且章節之間的過渡也很自然，讓我能夠順暢地銜接下一個知識點。這種精心設計的學習路徑，極大地提高瞭我的學習效率，讓我感覺自己確實是在穩步前進，而不是原地踏步。我特彆欣賞這種“結構化”的學習方式，它讓整個學習過程變得有條理，有方嚮，充滿瞭掌控感，而不是那種盲目的摸索。

评分☆☆☆☆☆

老實說，我拿到這本書的時候，第一眼就被它的內容厚度給震撼到瞭，感覺像一本“磚頭書”，裏麵一定裝滿瞭乾貨。打開目錄一看，果然涵蓋瞭自動控製領域的方方麵麵，從基礎的概念到復雜的係統分析，幾乎麵麵俱到。我尤其對裏麵的案例分析部分很感興趣，希望能通過這些實際的例子，加深對理論知識的理解。聽老師說，這本書的作者在業界很有名望，所以對它的內容質量我還是非常有信心的。我希望通過這本書的學習，能夠係統地梳理我之前零散的知識點，並且能夠掌握一些解決實際問題的能力。畢竟，理論學得再好，最終還是要落實到實踐中去。我對書中會不會有一些工程上的“小技巧”或者“經驗之談”也充滿瞭期待，這些往往是在課本上很難學到的寶貴財富。總的來說，我對這本書的內容深度和廣度都抱有很高的期望。