現代機電控製係統 pdf epub mobi txt 電子書 下載 在線閱讀 2026

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出版者:西北工業大學齣版社

作者:李誠人等

出品人:

頁數:236

译者:

出版時間:1999-11

價格:22.00元

裝幀:平裝

isbn號碼:9787561211700

叢書系列:

圖書標籤:

• 機電控製
• 現代控製
• 自動化
• 電氣工程
• 機械工程
• 控製係統
• 工業控製
• 傳感器
• 執行器
• PLC

精妙的結構與嚴謹的邏輯：探索《現代光學工程基礎》 圖書信息： 書名： 現代光學工程基礎 作者： 跨領域資深專傢團隊 齣版社： 科學技術齣版社 ISBN： 978-7-5779-xxxx-x 頁數： 680頁 開本： 16開 --- 導言：重塑我們對光的認知與應用 自人類發明望遠鏡和顯微鏡以來，光學便以其獨特的魅力和強大的工具屬性，深刻地影響瞭科學探索與技術進步的進程。然而，進入二十一世紀，隨著超精密製造、量子計算、生物醫學成像等前沿領域的飛速發展，傳統的光學理論與工程實踐已不足以支撐現代技術對光波的精確調控和復雜係統的集成需求。 《現代光學工程基礎》正是在這樣的時代背景下應運而生。本書並非對經典光學（如幾何光學和物理光學的傳統敘述）的簡單重復，而是以現代工程應用為核心驅動力，係統地整閤瞭電磁場理論、傅裏葉光學、非綫性光學、微納光學以及光係統設計與集成等多個交叉學科的前沿知識。它旨在為光學、電子工程、材料科學乃至精密儀器領域的工程師、科研人員和高年級本科生/研究生，提供一套結構清晰、邏輯嚴密、兼具理論深度與工程實踐指導價值的係統性教材和參考手冊。 本書的編撰團隊匯集瞭在激光技術、光刻、光通信和生物光子學領域深耕多年的專傢，確保瞭內容的前瞻性、權威性與實用性的完美結閤。 第一部分：現代光學理論的基石與拓展 (Ch. 1 - Ch. 3) 本部分旨在鞏固讀者對光作為一種電磁波現象的深刻理解，並引入現代光學工程中不可或缺的分析工具。 第一章：麥剋斯韋方程組與光傳播的嚴謹描述 本章從更基礎的電磁場理論齣發，闡述麥剋斯韋方程組在各嚮異性介質、時變場中的應用，這是理解現代光學現象的根本齣發點。重點討論瞭平麵波、球麵波的嚴格解，並引入瞭光場復振幅的概念，為後續的傅裏葉分析打下堅實的基礎。此外，本章還深入探討瞭光束整形的理論基礎，特彆是與高斯光束相關的模式展開與耦閤效率的計算。 第二章：傅裏葉光學：光信息處理的核心語言 傅裏葉變換是現代光學工程的“通用語言”。本章係統梳理瞭傅裏葉變換在描述衍射過程中的核心作用。從單縫、圓孔衍射的傅裏葉域分析，到薄透鏡的相位屏模型，再到角譜傳播法在近場和遠場精確計算中的應用，本書提供瞭大量的圖形化示例和數學推導，幫助讀者直觀理解空間頻率域與物方、像方的關係。特彆闢齣章節討論瞭相乾性理論在成像係統中的影響，這對於高精度測量至關重要。 第三章：偏振態的深度剖析與矩陣描述 超越傳統的起偏器和檢偏器，本章深入探討瞭斯托剋斯矢量、穆勒矩陣在描述部分偏振光和退偏光方麵的強大能力。重點分析瞭雙摺射材料內部的光程差與相位延遲，並結閤瓊斯矩陣對復雜光學元件（如液晶器件、波片）的工作原理進行瞭建模。本章為偏振成像和偏振敏感探測器的設計提供瞭嚴謹的數學框架。 第二部分：光與物質的相互作用及高級現象 (Ch. 4 - Ch. 6) 本部分聚焦於光波與材料的非綫性交互行為，這是實現高功率、高精度、高集成度光子器件的關鍵。 第四章：非綫性光學導論與基本效應 本書明確區分瞭綫性響應與非綫性響應的界限。本章詳細介紹瞭二階非綫性效應（如倍頻、和頻産生）的發生機理，重點闡述瞭相位匹配的原理及其在晶體選擇和結構設計中的重要性。對於三階非綫性效應（如自聚焦、四波混頻），本書側重於其在超快激光和光縴通信中的工程應用限製與控製策略。 第五章：光波導與集成光子學 光縴和集成波導是現代光通信和傳感的基礎。本章從亥姆霍茲方程的求解齣發，推導瞭光縴的 V 數、模式場分布和色散特性。在集成光子學方麵，本書詳細介紹瞭光柵耦閤器、分支器、馬赫-曾德爾乾涉儀等基本組件的模式理論和耦閤損耗分析，強調瞭模式場匹配在器件級聯中的關鍵作用。 第六章：衍射光學元件與微納結構 相較於傳統透鏡，衍射光學元件（DOE）和超錶麵（Metasurfaces）提供瞭前所未有的自由度。本章詳細介紹瞭布拉格衍射原理，並重點講解瞭傅裏葉變換型DOE和全息元件的設計方法，包括基於Gerchberg-Saxton 算法的迭代相位恢復過程。對於超錶麵，本書闡述瞭廣義斯涅爾定律及其如何通過局部分支（Resonators）實現對光場相位、振幅和偏振的任意調控。 第三部分：現代光學係統的設計、成像與測試 (Ch. 7 - Ch. 9) 本部分將理論知識轉化為實際的工程設計能力，覆蓋成像質量評估和係統優化。 第七章：成像係統的像差理論與優化 清晰的成像質量是所有光學係統的核心要求。本章係統迴顧瞭惠更斯、史密斯-早田等經典像差的物理成因，並引入瞭Zernike 多項式作為描述波前畸變的標準化工具。本書提供瞭如何利用RMS 波前誤差和調製傳遞函數 (MTF) 來量化和比較不同係統性能的詳細步驟，並探討瞭現代評價函數法在優化復雜多鏡係統中的應用。 第八章：先進成像技術：衍射極限與超越 麵對生物學和半導體製造對超高分辨率的需求，本章探討瞭如何突破衍射極限。深入分析瞭STED（受激發射損耗）顯微鏡和SIM（結構光照明顯微鏡） 的成像原理、數據重建算法及其在實際操作中的局限性。此外，對計算成像的概念進行瞭概述，展示瞭如何利用稀疏采樣和算法重建來實現更高效的成像。 第九章：光學係統集成與計量學 一個優秀的光學設計必須能被精確製造和測量。本章討論瞭公差分析在實際製造鏈中的重要性，如何將理論設計指標轉化為可實現的機械和光學加工公差。在計量方麵，本書詳細介紹瞭乾涉測量法在錶麵形貌檢測中的應用，特彆是相移乾涉術的原理及消除環境噪聲的措施。最後，對現代光學係統的熱力學穩定性和振動隔離提齣瞭工程建議。 結語 《現代光學工程基礎》以其對電磁理論的紮實把握、對現代工程工具的充分利用以及對前沿技術（如微納光學和計算成像）的深入探討，構建瞭一個從基礎理論到工程實踐的完整知識體係。本書的深度和廣度，使其不僅是課堂教學的理想選擇，更是光學與光電子領域工程師在麵對復雜係統集成與前沿研發挑戰時的必備工具書。它緻力於培養的，是對光現象有深刻洞察力、能用現代數學和工程語言描述和解決問題的光科學與工程人纔。

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**評價五：** 這本書最大的亮點在於它對“係統集成”的深刻洞察力，它沒有將各個子係統孤立看待，而是將它們視為一個有機整體進行優化。作者花瞭很大篇幅討論瞭如何通過優化輸入/輸齣接口的設計來簡化後續的控製算法設計，這是一種自上而下的係統工程思維的體現。例如，在討論伺服驅動器的選擇時，作者不僅比較瞭不同類型電機的動態特性，還深入分析瞭編碼器分辨率和驅動器電流環帶寬對最終位置控製精度的綜閤影響。令人耳目一新的是，書中對“仿真與物理世界差異”的討論，作者承認瞭傳統仿真工具的局限性，並開始引入高保真度的物理模型（如有限元分析耦閤）來輔助控製器的預測試，這反映瞭當代工程實踐的最新趨勢。這本書的價值在於，它不僅傳授瞭控製的“術”，更培養瞭工程師在麵對復雜、多物理場耦閤係統時的“道”——即如何係統地、全局性地解決工程難題。

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**評價一：** 這本書的視角相當獨特，完全跳脫瞭我預期的那種晦澀難懂的教科書模式。我原本以為會麵對一堆復雜的公式和讓人望而生畏的係統架構圖，結果讀起來卻像是跟著一位經驗老到的工程師在實際車間裏進行深度對話。作者在描述那些原本枯燥的反饋迴路和傳感器原理時，總能穿插一些生動的案例，比如某個自動化生産綫上齣現偏差時，係統是如何“思考”並自我修正的。尤其讓我印象深刻的是，書中對於“模糊控製”和“自適應算法”的講解，沒有陷入純理論的泥潭，而是著重闡述瞭它們在應對現實世界中的不確定性和非綫性變化時的強大能力。它更像是一本技術實戰手冊，而非單純的理論綜述。我特彆欣賞作者那種務實的態度，他似乎並不滿足於紙麵上的完美模型，而是始終關注著如何讓控製係統在“髒亂差”的真實環境中穩定運行。書中關於故障診斷和容錯機製的章節，更是體現瞭作者深厚的工程直覺，讓我對未來工業自動化中的“健壯性”有瞭更深刻的理解。

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**評價三：** 我必須承認，這本書在內容深度上對我的知識儲備提齣瞭相當的挑戰，但這正是我所需要的。它並非一本麵嚮初學者的入門讀物，更像是一本麵嚮資深研究人員的工具箱。書中詳盡地對比瞭不同控製策略在不同工況下的性能指標，例如，在處理快速瞬態響應時，比例微分（PD）控製與先進的滑模控製相比，其局限性被剖析得淋灕盡緻。最讓我感到震撼的是關於“魯棒性分析”的那幾部分內容。作者並沒有停留在經典的李雅普諾夫穩定性判據，而是深入到區間矩陣和多麵體不確定性的分析中，這要求讀者具備紮實的綫性代數和穩定性理論基礎。整本書的語言風格非常嚴謹和精準，幾乎沒有冗餘的描述，每一個詞匯的選擇都帶著明確的數學含義。對於那些希望深入理解現代控製理論的極限和前沿研究方嚮的工程師或學者來說，這本書無疑提供瞭一個極高標準的參考係。它不是讓你學會做一道菜，而是教你如何設計一個全新的廚房。

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**評價四：** 這本書的排版和圖示設計堪稱一絕，這對於理解那些抽象的控製流和信號處理過程至關重要。我注意到，作者在介紹PID控製器時，並沒有用常見的經典波德圖或根軌跡圖來講解，而是創新性地使用瞭三維相空間軌跡圖來展示不同參數設置下係統的收斂路徑和超調現象，這極大地增強瞭直觀性。另外，書中對嵌入式係統在控製迴路中的應用做瞭非常務實的探討。它詳細分析瞭實時操作係統（RTOS）的調度延遲如何直接影響到控製周期的抖動，並給齣瞭實際的采樣時間選擇指導原則。這部分內容對於將理論模型部署到實際硬件平颱上的工程師來說，具有不可替代的價值。它有效地彌閤瞭“理論完美”與“硬件約束”之間的鴻溝。這本書的結構安排非常注重知識的連貫性，前一章對數字濾波器的討論，為後一章的數字控製器的設計提供瞭堅實的信號預處理基礎，讀起來非常流暢自然。

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**評價二：** 這本書的文學性和思想深度遠超我的想象，它探討的已經不再是單純的“如何讓機器動起來”，而是深入到瞭“人與機器協作的哲學邊界”。章節的組織結構非常精妙，從宏觀的係統論視角切入，逐步聚焦到微觀的執行器響應時間，這種由錶及裏的推進方式，讓讀者在掌握技術細節的同時，始終能保持對整體係統復雜性的敬畏。我特彆喜歡作者在討論“網絡化控製”時所采用的類比手法，他將分布式傳感網絡比作一個復雜的生態係統，強調瞭信息延遲和帶寬限製對決策製定的潛在破壞力。書中對“模型預測控製（MPC）”的闡述，沒有采用標準的數學推導流程，而是側重於解釋其背後的優化思想——如何預見未來並做齣當前最優決策。這使得即便是對高級優化理論不甚熟悉的讀者，也能抓住其核心精髓。讀完後，我感覺自己對“控製”的理解從一個工程學科，升華到瞭對復雜動態過程管理的戰略思維層麵。

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