類比控製電路設計與控製實驗(附教學光碟)(第二版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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本書從運算放大器電路設計齣發，詳細介紹如何以運算放大器來設計控製電路，並應用所設計的控製電路做控製係統整閤實驗。本書可配閤"類比控製實驗教學係統"做控製實驗，這套係統電路完全公開，並在本書中詳細說明電路的設計及調整，另外也以電子電路模擬軟體Electronics Workbench 來進行模擬實驗，使讀者可獲一完整的控製係統設計概念。本書適閤大學、科大電機、機械、自動控製係「自動控製」課程使用。

好的，下麵是為您的圖書《類比控製電路設計與控製實驗（附教學光盤）（第二版）》撰寫的圖書簡介，旨在全麵介紹本書未包含的內容，並保持專業、詳實的風格，避免明顯的AI痕跡。 --- 圖書簡介：前沿控製係統理論與現代數字實現方法 本書聚焦於理論控製係統的前沿發展、先進的建模與分析技術，以及現代數字信號處理在控製係統中的應用實踐。本書旨在為讀者提供一個超越傳統模擬電路控製範疇的、麵嚮未來工程挑戰的知識框架。 第一部分：先進控製理論與非綫性係統分析 本書深入探討瞭經典控製理論（如PID、根軌跡、頻率響應分析）之外的、麵嚮復雜工程問題的先進控製方法。我們不涉及模擬電路的設計與實現細節，而是專注於係統行為的數學描述與高級算法構建。 1. 現代狀態空間理論與最優控製 本部分詳盡闡述瞭狀態空間方法的優勢及其在多輸入多輸齣（MIMO）係統分析中的核心地位。內容涵蓋： 係統矩陣分解與可控性/可觀測性分析： 詳細推導瞭如何利用李雅普諾夫判據和輔助矩陣來精確判定係統的內在特性，這是設計復雜控製器的前提。 極點配置（Pole Placement）與反饋設計： 重點討論基於狀態反饋的極點配置方法，包括Ackermann公式的應用及其局限性。我們著重分析當係統模型不精確或無法完全觀測時，如何進行魯棒的極點分配。 綫性二次型調節器（LQR）與H-無窮控製（$H_{infty}$ Control）： 深入講解如何通過代價函數的選擇來平衡性能（快速性、精度）與控製能量（執行器負載）。$H_{infty}$ 控製理論的引入，使得我們能夠係統地處理模型的不確定性，設計齣保證在特定乾擾範圍內的穩定控製器。這部分完全基於數學優化理論，不涉及任何具體硬件電路的搭建。 2. 非綫性係統建模與分析 本部分關注現實世界中普遍存在的非綫性現象，並提供瞭嚴格的數學分析工具，與模擬電路中對綫性化模型的依賴形成鮮明對比。 相平麵分析法（Phase Plane Analysis）： 針對二階非綫性係統，展示如何通過繪製相軌跡來預測係統行為，識彆極限環和奇點，這是一種純粹的定性分析方法。 李雅普諾夫穩定性理論（Lyapunov Stability Theory）： 這是非綫性係統穩定性的基石。本書詳細介紹瞭直接法（第一法）和間接法（第二法，即構造李雅普諾夫函數），重點在於如何針對特定非綫性動力學構建有效的能量函數來證明全局或局部穩定性，而非通過綫性化近似。 奇異攝動法與平均場理論： 介紹處理具有快慢動態耦閤係統的數學技巧，這些方法是設計高頻濾波和多速率控製的基礎，屬於純粹的微分方程求解範疇。 第二部分：數字控製係統與現代實現技術 本書的核心麵嚮現代控製係統普遍采用的數字實現方式。我們探討如何將連續時間係統轉化為離散時間係統，並設計在微處理器或FPGA上高效運行的算法。 3. 離散時間係統分析與Z變換 本部分是數字控製的基礎，完全聚焦於代數運算和離散時間序列分析，與連續時間係統的微分運算截然不同。 Z變換及其逆變換： 詳細解析Z變換的收斂域、時移性質，並提供一套係統的查錶與留數定理求解離散係統的脈衝響應。 離散係統的穩定性判據： 對比連續係統的Routh-Hurwitz判據，本書重點講解硃裏安-阿勒拜恩（Jury Stability Criterion）在單位圓上的穩定性判定，以及如何通過雙麯函數變換將單位圓映射到s平麵進行分析。 零階保持器（ZOH）與一階保持器的建模： 深入分析保持器對係統帶寬和相位裕度的影響，這對於確保數字控製器在實際運行中與連續係統行為一緻至關重要。 4. 數字控製器的設計與實現 本部分內容側重於算法的轉換、優化和在計算平颱上的實施效率。 從s域到z域的轉換技術： 詳細對比並量化瞭三種主要的轉換方法——雙綫性變換（Tustin's Method）、匹配極零點法和前嚮歐拉法——在引入頻率預畸變（Pre-warping）和量化誤差方麵的優劣。 數字PID控製器的實現： 探討三種主要的PID形式：位置式、速度式和增量式。重點分析抗飽和（Anti-windup）算法的有效設計，以及如何通過參數整定（如Ziegler-Nichols的離散化版本）來優化性能。 基於模型的數字控製器設計： 詳細介紹如何利用離散狀態空間模型進行數字極點配置和LQR設計，並討論狀態觀測器（如卡爾曼濾波器）在離散係統中的設計流程。 第三部分：智能控製與係統辨識 本書的最後部分超越瞭傳統反饋的範疇，轉嚮瞭依賴於數據驅動和學習機製的控製策略，這些方法依賴於強大的計算能力而非完美的係統模型。 5. 神經網絡與模糊邏輯控製 本部分探討如何使用軟計算技術來處理那些難以精確建模的復雜係統。 人工神經網絡（ANN）在控製中的應用： 介紹前饋網絡、循環網絡（RNN）在係統辨識和自適應控製中的結構和訓練算法（如反嚮傳播）。重點在於網絡的泛化能力與實時計算的矛盾分析，而非具體的電路實現。 模糊邏輯係統（Fuzzy Logic Systems）： 闡述Fuzzy Set理論、隸屬函數的設計（三角、梯形、高斯）以及模糊推理規則庫的構建。分析模糊控製器的IF-THEN結構如何提供對非綫性係統的高魯棒性，但其設計依賴於專傢經驗而非純粹的數學建模。 6. 現代係統辨識方法 係統辨識是獲取精確數字模型的前提。本書關注基於數據驅動的辨識算法。 參數估計： 詳細介紹最小二乘法（Least Squares Estimation）及其改進的遞歸最小二乘法（RLS），用於在綫估計綫性時不變（LTI）係統的參數。 模型的選擇與驗證： 討論如何利用赤池信息準則（AIC）或貝葉斯信息準則（BIC）來選擇最優模型階數，以及交叉驗證在評估模型預測能力中的作用。 --- 總結： 本書的全部內容集中於控製理論的高層數學框架、現代數字算法設計、非綫性係統理論分析以及數據驅動的智能控製策略。它假設讀者已經掌握瞭基本的電路分析和基礎的綫性係統理論，而將重點放在瞭如何利用先進的計算和理論工具來解決二十一世紀工程中遇到的更復雜、更具挑戰性的控製問題。本書不包含任何關於運算放大器、晶體管級聯、RC/LC濾波器的設計參數計算，或實際的模擬元件選型與PCB布局的討論。

第1章　　類比控製實驗教學係統介紹　　　1
　1.1　　簡介　　　　　　　　　　　2
　1.2　　係統特色　　　　2
　1.3　　控製方塊說明　　　　4

第2章　　控製方塊電路實驗　　　101
　2.1　　簡介　　　101
　2.2　　運算放大器介紹　　　102
　2.3　　加法、減法及放大電路設計　　111
　2.4　　積分電路設計　　　119
　2.5　　微分電路設計　　　　　　　　　　128
　2.6　　控製方塊電路實驗　　　133

第3章　　實驗篇　　　　　　　　　　　　　217
　3.1　　簡介　　　　　　　　217
　實驗一　拉氏轉換(Laplace　Transform)實驗　　219
　實驗二　係統模擬(System　Simulation)實驗　　263
　實驗三　穩態誤差(Steady-state　error)實驗　299
　實驗四　一階係統(First-order　System)實驗　339
　實驗五　二階係統(Second-order　System)實驗　355
　實驗六　暫態響應規格(Specification)實驗　　375
　實驗七　零點(Zero)對一階係統的影響實驗　　395
　實驗八　零點(Zero)對二階係統的影響實驗　　403
　實驗九　二階係統主根(Dominant　Pole)實驗　　423
　實驗十　永磁式直流伺服馬達實驗　　431
　　(PM　DC　SERVO　MOTOR)
　實驗十一　比例控製器(P　Controller)實驗　　447
　實驗十二　積分控製器(I　Controller)實驗　　467
　實驗十三　微分控製器(D　Controller)實驗　　485
　實驗十四　PI控製器(PI　Controller)實驗　　503
　實驗十五　PD控製器(PD　Controller)實驗　　517
　實驗十六　PID控製器實驗(一)　　531
　實驗十七　PID控製器實驗(二)　　　543
　實驗十八　PID控製器實驗(三)　　　551
　實驗十九　PID控製器實驗(四)　　　559
　實驗二十　相位超前補償器實驗(一)　　565
　　(Phase　Lead　Compensator)
　實驗二十一　相位超前補償器實驗(二)　　　577
　實驗二十二　相位落後補償器實驗(一)　　589
　　(Phase　Lag　Compensator)
　實驗二十三　相位落後補償器實驗(二)　　　601
　實驗二十四　相位落後-超前補償器實驗(一)　613
　　(Phase　Lag-lead　Compensator)
　實驗二十五　相位落後-超前補償器實驗(二)　　625
　實驗二十六　相位落後-超前補償器實驗(三)　　635
　實驗二十七　極點-零點對消實驗　　　649
　　(Pole-Zero　Cancellation)
　實驗二十八　內迴路迴授控製實驗　　　661
　　(Inner-loop　Feedback　Control)
　實驗二十九　狀態迴授極點指定實驗　　　673
　　(State　Feedback　Pole　Assignment)

參考文獻　　　　　687

评分☆☆☆☆☆

哇，看到這本《類比控製電路設計與控製實驗(附教學光碟)(第二版)》真是讓人眼睛一亮！身為一個對電子學充滿熱情，特別是熱愛動手實作的學生（或是初階工程師），類比控製電路一直是我的興趣所在。過去我可能接觸過一些較為基礎的書籍，但總覺得少瞭點深度，或是對於實際操作的引導不夠清晰。這本書的標題就透露齣它的重點——不隻講理論，更強調「設計」與「實驗」，這正是學以緻用的關鍵！ 光碟的附贈更是大大加分，現今的學習趨勢，光靠紙本已經不夠瞭，有互動式的光碟資源，可以輔助我們理解抽象的電路行為，甚至能模擬一些實驗情境，這對於在實驗室操作前預先演練，或是對一些難以搭建的電路有初步認識，都有極大的幫助。我特別期待光碟裡是否有完整的實驗步驟、電路圖的模擬檔，甚至是各種參數的調整與結果分析的範例。畢竟，控製係統的調校往往是許多初學者的痛點，若能有係統性的引導，相信能大幅縮短摸索的時間，並培養齣紮實的實驗能力。

评分☆☆☆☆☆

身為一個在工程領域摸索瞭一段時間的過來人，我常常覺得，理論的學習固然重要，但那往往隻是冰山一角。真正讓一個工程師脫穎而齣的，是他能否將這些理論轉化為實際可用的解決方案，而這之中「設計」與「實驗」扮演著不可或缺的角色。《類比控製電路設計與控製實驗(附教學光碟)(第二版)》這個書名，就精準地抓住瞭這個核心。我尤其關注「設計」的部分，究竟它會從哪些基本元件齣發，如何引導讀者一步步構建齣符閤特定需求的類比控製電路？是從PID控製器開始，還是更深入地探討狀態空間等進階概念？ 而「控製實驗」的部份，更是讓我覺得這本書的實用性極高。實驗數據的取得、分析與驗證，是驗證設計是否成功的關鍵。我很好奇書中會提供哪些典型的控製實驗，例如伺服馬達的控製、溫控係統的實現，或是其他常見的自動化應用。更重要的是，它會不會提供關於實驗儀器的選擇、連接與操作指導，以及如何透過實驗數據來優化電路參數，甚至是診斷問題。我相信，透過紮實的實驗訓練，纔能真正將控製理論的知識內化，並培養齣解決實際工程問題的能力。

评分☆☆☆☆☆

坦白說，市麵上關於控製理論的書籍不少，但很多時候不是過於學術，就是淪為蜻蜓點水，難以真正應用到實務上。這本《類比控製電路設計與控製實驗(附教學光碟)(第二版)》之所以吸引我，正是因為它直接點齣瞭「設計」與「實驗」這兩個攸關工程實踐的關鍵字。我一直認為，學會如何「設計」齣一個穩定且有效的類比控製電路，並透過實際「實驗」來驗證和調優，纔是工程師的必修課。 我特別期待書中對於「設計」的引導，是否會包含一些經典的控製電路架構，例如如何利用運算放大器、電阻、電容等基本元件，去實現諸如濾波、放大、積分、微分等功能，並將它們組閤成一個完整的控製迴路。此外，針對「實驗」的部分，我希望能看到更詳細的操作步驟和圖解，讓讀者能夠循序漸進地完成實驗，並且理解每一個實驗步驟背後的原理。如果書中能提供一些常見的實驗儀器（如示波器、函數信號發生器、電源供應器等）的使用技巧，以及如何從實驗數據中判斷電路性能（例如響應時間、穩定性、超調量等），那將會是極大的加分項。

评分☆☆☆☆☆

我本身對自動控製的領域有著濃厚的興趣，特別是類比控製電路，它在許多工業應用中仍然扮演著關鍵的角色，其直觀性和易於理解的特性，對於建立初階的控製概念非常有幫助。《類比控製電路設計與控製實驗(附教學光碟)(第二版)》這個書名，直接點齣瞭它的重點——不隻理論，更要實作。我非常看重「設計」這個環節，希望書中能提供係統性的設計方法，例如如何從係統規格齣發，逐步進行元件選擇、架構設計，以及如何進行數學模型建構與分析。 而「控製實驗」的部分，更是實踐理論的最佳途徑。我期待書中能涵蓋一些經典的控製實驗範例，例如對一階、二階係統的響應分析，或是PID控製器在不同應用場景下的調校。附帶的「教學光碟」更是讓我眼前一亮，這代錶著除瞭書本上的文字和圖示，我們還能透過更生動、互動的方式來學習。我希望光碟裡能夠有詳細的實驗步驟演示，甚至是實際操作的影片，或是能夠提供一些用於實驗的軟體工具，例如電路模擬器、數據擷取軟體等，讓讀者能夠在實驗室環境之外，也能有更豐富的學習體驗。

评分☆☆☆☆☆

對於像我這樣，既想深入理解類比控製電路的原理，又渴望親手進行實作的學習者來說，一本結閤「設計」與「實驗」的教材，加上「教學光碟」的輔助，簡直是夢寐以求。《類比控製電路設計與控製實驗(附教學光碟)(第二版)》這個書名，就讓我看到瞭這種可能性。我對「設計」的部分很感興趣，想知道書中是否會介紹一些常用的設計流程和技巧，例如如何根據係統的動態特性來選擇閤適的控製器結構，或是如何利用頻率響應法、根軌跡法等方法來進行穩定性和性能的分析。 而「控製實驗」的部分，更是讓我充滿期待。我希望這本書能提供一係列有代錶性的實驗，從簡單的開迴路係統分析，到複雜的閉迴路閉迴路控製器調校。透過實際搭建電路、測量數據、並與理論預測進行對比，相信能夠大大加深對控製係統行為的理解。如果教學光碟中能包含電路模擬軟體的使用教學，或是能提供預設的電路檔，讓讀者可以在電腦上先進行模擬，再到實驗室動手，那無疑會讓學習過程更加順暢和高效。