控制系统计算机仿真与CAD pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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☆☆☆☆☆

出版者:天津大学出版社

作者:陈在平

出品人:

页数:260

译者:

出版时间:2001-9-1

价格:24.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787561814956

丛书系列:

图书标签:

控制系统
计算机仿真
CAD
MATLAB
Simulink
自动控制
系统建模
仿真技术
控制工程
工程仿真

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具体描述

现代控制理论基础及其应用本书旨在系统阐述现代控制理论的核心概念、分析方法与工程应用，为读者提供一个全面而深入的理论框架。全书内容组织严谨，逻辑清晰，从基础的线性系统理论出发，逐步深入到非线性控制、最优控制以及数字控制系统等前沿领域。第一部分：线性系统理论基础本部分聚焦于连续时间线性时不变（LTI）系统的建模、状态空间表示以及基本的时域分析方法。第一章动态系统的数学模型本章详细介绍了建立动态系统模型的物理学原理和数学工具。内容涵盖：系统描述与分类：区分线性与非线性系统、时变与时不变系统、连续时间与离散时间系统。机理建模方法：重点介绍基于物理定律（如牛顿第二定律、基尔霍夫定律）的微分方程建立过程，特别是在机械、电路和机电耦合系统中的应用。传递函数表示：阐述了传递函数的定义、拉普拉斯变换在系统分析中的应用，以及如何从微分方程推导传递函数。框图代数与简化：讲解了信号流图、方块图的绘制、化简规则，以及梅森增益公式在复杂系统简化中的运用。第二章状态空间表示法状态空间法是现代控制理论的基石。本章深入探讨了系统的状态描述及其转换。状态变量的选择与定义：讨论了状态变量的物理意义及其选择的灵活性。标准形变换：详细介绍了能控标准形、能观测标准形以及约旦标准形，这些变换对于后续的控制器设计至关重要。系统的解：推导了系统的状态转移矩阵 $Phi(t)$ 的计算方法，并给出了在零输入和零状态两种情况下的系统时间响应解。线性系统的性质：深入分析了系统的能控性与能观测性，这是判断系统是否可以通过输入完全控制和通过输出完全观测的前提条件。本节配有大量判据矩阵的计算示例。第三章线性系统的时域分析与性能指标本章着重于系统的瞬态响应和稳态性能分析。暂态响应分析：讨论了系统的阶跃响应、脉冲响应，以及一阶、二阶系统的动态特性参数（如超调量、调整时间、峰值时间）。系统的稳定性判据：涵盖了李雅普诺夫第一法（特征根法）、赫尔维茨（Routh-Hurwitz）稳定性判据及其在参数稳定性分析中的应用。稳态误差分析：引入了系统的型别概念，分析了不同输入作用下系统的无差、有限、无限误差情况，并讲解了PID控制器中积分项的作用原理。第二部分：频率域与根轨迹分析本部分将时域分析拓展至频率域，并引入了根轨迹这一强大的设计工具。第四章频率响应分析法频率响应是理解系统鲁棒性和相对稳定性的关键。频率响应的定义与计算：讨论了如何从系统的传递函数或状态空间模型中获取频率响应函数 $G(jomega)$。伯德图（Bode Plot）：详细讲解了渐近线近似法的精确绘制步骤，并分析了高通、低通滤波器以及系统带宽的概念。奈奎斯特图（Nyquist Plot）：阐述了奈奎斯特稳定判据，特别是如何利用该判据判断含复数极点系统的稳定性，并引入了相位裕度和增益裕度的概念，用以衡量系统的相对稳定性。根轨迹法：本章的重点在于根轨迹的绘制规则（起终点、渐近线、虚轴穿越点等），以及如何利用根轨迹分析系统参数变化对系统动态性能的影响。第三部分：现代控制系统设计与实现本部分将理论转化为实际的设计方法，主要集中在状态反馈和观测器设计。第五章控制器与观测器设计状态反馈是现代控制的核心。状态反馈控制设计：讲解了极点配置（Pole Placement）技术，包括使用克拉姆（Kramer）公式和极点配置定理来确定状态反馈增益 $K$。可控性与极点配置：再次强调了系统必须是完全可控的才能实现任意极点配置。状态观测器设计：针对无法完全测量所有状态变量的情况，介绍了 Luenberger 观测器的设计原理，包括观测器增益的选择，以及观测器极点与主系统极点的分离原理。综合控制（全状态反馈与观测器）：阐述了分离原理（Separation Principle），即控制器设计和观测器设计可以独立进行。第六章系统的优化与鲁棒性控制简介本章引入了先进的控制设计思想。最优控制概述：引入二次型最优控制（LQR）的基本概念，讨论了性能指标函数（代价函数）的构造，以及如何利用黎卡提方程求解最优反馈增益。鲁棒性控制基础：简要介绍了针对模型不确定性（如参数摄动）的控制设计思路，包括 $H_{infty}$ 范数的初步概念及其在抑制外部干扰方面的优势。第四部分：离散时间控制系统随着微处理器在控制领域的主导地位，离散系统分析变得至关重要。第七章离散时间系统分析 Z变换及其应用：详细介绍了 Z 变换的定义、性质、反变换方法，以及它在分析离散系统中的作用。离散系统的稳定性：讨论了单位圆判据，以及朱利-爱立山（Jury Stability Criterion）在判断离散系统稳定性中的应用。脉冲响应与传递函数：建立了离散系统的脉冲响应和 Z 域传递函数之间的联系。 Tustin 变换与双线性变换：讲解了从连续时间模型到离散时间模型的映射方法，以及保持频率响应特性的双线性变换的优缺点。第八章离散控制器设计采样和保持器：分析了零阶保持器对连续系统动态特性的影响。离散系统的极点配置：讨论了在 Z 域中进行极点配置的设计流程。数字 PID 控制器实现：侧重于数字 PID 算法的离散化形式（如位置式、增量式）及其在实际数字处理器上的实现细节。全书配有大量的工程实例和计算说明，强调理论与工程实践的紧密结合。每一章末尾均设有复习题和思考题，以巩固读者的理解和分析能力。本书适合控制工程、自动化、电子信息工程等相关专业的高年级本科生、研究生使用，也可作为工程技术人员深入研究控制理论的参考资料。

作者简介

目录信息

第1章绪言
1 控制系统计算机仿真与辅助设计概述
……
第2章控制系统数学模型与模型的相互转换、连接
1 连续系统的数学描述
……
第3章控制系统数字仿真
1 基本数值积分方法
……
第4章基于复域和频域的连续性系统的计算机辅助分析与设计
1 线性系统根轨迹的绘制
……
第5章连续控制系统计算机辅助设计
1 状态可控规范型与状态可观规范型
……
第6章控制系统最优化的计算机辅助设计
1 概述
……
第7章模糊控制和神经网络控制的计算机辅助分析与设计
第8章基于MATLAB的系统辨初步
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

这本《控制系统计算机仿真与CAD》的书，实在是让我这个初入控制领域的新手受益匪浅。我原本对MATLAB/Simulink这些工具还停留在“知道名字”的阶段，书里对仿真环境的搭建、基本模块的使用，讲得简直是手把手教学。尤其是它对状态空间模型和传递函数在软件中的具体实现步骤，结合清晰的图示和代码示例，让抽象的理论立刻变得可视化、可操作。我记得我第一次尝试搭建一个二阶系统的仿真模型时，完全是按照书上的步骤来的，从输入信号的选取到输出响应的分析，每一个细节都被拆解得非常透彻。这本书最棒的一点是，它并没有停留在理论的堆砌，而是紧密围绕着“计算机仿真”这个核心，教你如何用工具去验证和优化设计，这种实践导向的编写风格，对于想快速上手做实验的工程师或学生来说，无疑是最大的福音。读完前几章，我对控制系统的动态特性有了更直观的理解，不再是单纯的数学公式推导，而是屏幕上波形的变化和参数调整带来的即时反馈，这种成就感是其他理论书籍难以给予的。

评分☆☆☆☆☆

作为一名长期从事工业过程自动化的工程师，我购买这本书的初衷是想找到一个能帮我快速解决现有控制系统调试难题的参考资料。这本书在“故障诊断与容错控制”那一块的内容，简直是为我量身定做的救星。作者详细阐述了如何构建系统的数字孪生模型，并通过引入非正常工况的参数变化，来预先测试控制器在极端条件下的表现。这种预见性的仿真能力，在现实的生产线上是极其宝贵的，它能避免我们在实际设备上进行高风险的参数调整。书里对仿真结果的后处理和报告生成也有专门的章节介绍，这对于需要向管理层汇报项目成果的专业人士来说，提供了标准化的输出模板。它不仅仅是教你如何“做仿真”，更教你如何将仿真的价值高效地“传递”出去，这种对工程全生命周期的关注，是很多偏学术的教材所欠缺的宝贵视角。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常务实，没有过多的文学修饰，每一个句子都直指核心，充满了专业人士特有的简洁和严谨。我尤其欣赏作者在处理不同控制系统类型（如离散系统、非线性系统）时的切换方式。他没有试图用一套万能的公式去套用所有情况，而是针对不同系统的特性，强调了在仿真环境下应该关注的关键指标和建模策略的差异。比如，对于非线性系统，书中对相平面分析和极限环的仿真捕捉技巧，讲解得非常精妙，这需要深厚的实践经验才能总结出来。它更像是一位经验丰富的导师，坐在你身边，一边告诉你“你应该怎么做”，一边告诉你“为什么这么做会更有效率”，而不是冰冷地罗列知识点。这本书的价值在于，它将复杂的控制理论知识“去神秘化”，让普通学习者也能跨越理论与实践之间的鸿沟，真正掌握用计算机武装自己的能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和逻辑结构，体现出作者在教学经验上的深厚积累。它不是按照传统教材那种“先理论后应用”的僵硬模式来组织内容，而是巧妙地将理论概念嵌入到具体的仿真案例中。比如，在讲解了系统辨识的基础后，紧接着就给出了一个实际的实验数据拟合仿真案例，这种“理论—工具—应用”的串联方式，极大地增强了学习的连贯性和趣味性。阅读过程中，我很少会感到思维的跳跃或理解上的断层。而且，书中对不同仿真工具（尽管核心是以某主流平台为主）的适用性和局限性的讨论也非常客观。对于我们这些在不同项目组之间切换的人来说，了解工具的“脾气秉性”至关重要，这本书在这方面的平衡拿捏得恰到好处，既保证了教学的统一性，又不失对工程实际复杂性的尊重。

评分☆☆☆☆☆

坦白讲，这本书的深度和广度，远超出了我预期的“入门级”教材。我原以为它会集中在PID控制器的基础应用上，但翻开后面的章节，对现代控制理论中的先进方法也有涉猎，特别是关于鲁棒控制和最优控制的仿真实现部分，着实让我眼前一亮。作者对于如何将复杂的控制算法（比如LQR设计）转化为可执行的仿真脚本，讲解得非常到位，没有回避掉其中的数学难点，但同时又提供了清晰的软件实现路径。我尤其欣赏它在“CAD”部分的设计理念，不仅仅是画图，而是将设计、仿真、修改、再仿真的整个闭环流程，都集成在了软件平台下进行管理。这使得整个工程设计过程的效率得到了极大的提升。对于有一定基础，想进一步深入研究高级控制策略的读者来说，这本书提供的不仅仅是一个工具指南，更像是一本将高深理论工程化的操作手册，非常值得反复研读。

评分☆☆☆☆☆