自动控制原理学习指导与精选题型详解

出版者:华南理工大学出版社

作者:陈来好

页数:251

出版时间:2004-1

价格:26.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787562320487

具体描述

本书是针对“自动控制原理”这门理工科重点课程，为学生复习和考研编写的学习辅导书。全书共8章，包括：自动控制的一般概念；自动控制系统的数学模型；自动控制系统的时域分析法；根轨迹分析法；频率特性分析法泪动控制系统的校正；非线性系统的分析方法；线性离散控制系统分析。附录中给出了各章习题答案以及部分高校硕士研究生入学考试题。

　　本书所精选的例题和习题，内容全面、重点突出、分析透彻，可帮助学生理清思路、掌握重点。突破难点，从而提高分析问题和解决问题的能力，因此它是学生复习必读、考研必备的一本辅导书。

用户评价

这本书在“现代控制理论”的阐述上，具有非常高的参考价值。作者系统地介绍了状态空间法，这是现代控制理论的核心。他从向量、矩阵的基本运算开始，逐步引导读者理解状态变量、状态方程和输出方程的概念。我尤其喜欢作者在讲解“能控性”和“能观性”时，不仅给出了严格的数学定义，还用生动的比喻来解释其物理意义。例如，他将能控性比喻成“能否通过控制输入，将系统从任意状态转移到任意目标状态”，而将能观性比喻成“能否仅通过测量输出，就准确地知道系统的内部状态”。这极大地加深了我对这两个重要概念的理解。书中还详细介绍了基于状态反馈的极点配置方法，以及状态观测器的设计原理和实现。作者通过大量的计算示例，展示了如何根据系统性能要求，设计出合适的控制器和观测器，从而实现对复杂系统的精确控制。此外，书中还对最优控制和线性二次型调节器（LQR）进行了初步的介绍，为读者深入学习更高级的控制理论打下了良好的基础。

这本书的装帧设计简直是一场视觉盛宴！我承认，最初吸引我购买它的，除了“自动控制原理”这个本身就充满吸引力的主题，就是它封面那简洁却又充满力量的线条勾勒，以及那深邃的蓝色基调，仿佛预示着即将探索的知识海洋。拿到手中，纸张的触感也格外令人愉悦，不是那种粗糙的印刷纸，而是略带磨砂质感，却又异常柔韧的特种纸，翻阅时几乎听不到任何恼人的沙沙声。封底的排版也很考究，字体大小、行距的安排都恰到好处，让人在阅读目录和简介时就感受到了作者和出版方的用心。书脊处的烫金字体，在灯光下熠熠生辉，增添了几分庄重感，也让我觉得它不仅仅是一本学习资料，更是一件值得珍藏的知识载体。握在手中，那种沉甸甸的实在感，配合着优良的印刷质量，无声地传递着“物有所值”的信息。我特别喜欢它在细节上的处理，比如书页边缘的圆角设计，让翻页更加顺畅，也减少了意外划伤手指的可能性。总而言之，从包装到内容呈现的每一个环节，都透露着一种对学术的尊重和对读者的关怀，这无疑为我接下来的学习旅程打下了坚实而美好的开端，让我在还未深入学习之前，就已经对这本书充满了期待和好感。

这本书的章节安排可以说是匠心独运，每个主题都经过精心组织，逻辑严密，层层递进。从最基础的系统建模和描述，到核心的稳定性分析和时域/频域响应，再到控制器设计和状态空间方法，整个学习过程就像是在攀登一座知识的高峰，每一步都有清晰的指引和坚实的支撑。我特别喜欢它在介绍不同控制器（如PID控制器）时，不仅仅给出理论公式，更是深入剖析了每个参数（P、I、D）的作用机制，以及它们如何影响系统的动态性能，比如超调、稳态误差、响应速度等。作者甚至还提供了不同参数整定方法的对比和优缺点分析，这对于我实际应用中如何选择合适的参数非常有帮助。此外，书中对于“根轨迹法”和“频率响应法”的讲解也十分到位，不仅推导过程严谨，还辅以大量的图示和实例，让我能够直观地理解这些抽象的分析工具。尤其是在频率响应部分，作者对伯德图、奈奎斯特图的解读非常透彻，并结合实际系统，分析了它们在系统稳定性和性能评估中的应用，让我受益匪浅。

这本书在“数字控制系统”这一部分，为读者提供了一个清晰的学习路径。从模拟信号到数字信号的转换，再到离散时间系统的建模和分析，作者都进行了详尽的阐述。他首先解释了采样定理的重要性，以及采样频率选择不当可能带来的混叠现象，并给出了一些工程实践中的经验法则。接着，作者详细介绍了Z变换及其在离散时间系统分析中的应用，并与拉普拉斯变换进行了类比，帮助读者理解其数学性质。我特别欣赏作者在讲解“数字控制器设计”时，不仅介绍了直接数字化法（如双线性变换法、一阶保持器法），还深入分析了它们各自的优缺点以及在不同情况下的适用性。书中还包含了很多关于离散系统稳定性判据、时域响应和频域响应的分析方法，并提供了大量的例题和解析，帮助读者巩固所学知识。此外，作者还提及了现代数字控制技术，如状态反馈、观测器设计等，为读者打开了更广阔的视野。

在“系统辨识”这一章节，作者展现了他扎实的理论功底和丰富的实践经验。许多教材在这一部分往往一带而过，或者只提供一些理论框架，但这本书则提供了更为详尽的指导。作者首先从数据采集的注意事项开始讲起，强调了数据质量对辨识结果的重要性，并给出了一些在实际操作中避免噪声干扰、选择合适采样频率的建议。随后，他详细介绍了多种系统辨识方法，包括基于模型的方法（如最小二乘法、ARX模型）和无模型方法（如神经网络辨识）。对于每种方法，作者都不仅给出了数学推导过程，更重要的是结合实际案例，分析了它们各自的适用范围、优缺点以及参数选择的技巧。我尤其欣赏作者在讲解“最小二乘法”时，并没有仅仅停留在数学公式层面，而是用一个简单的线性回归问题作为例子，逐步引导读者理解其核心思想。此外，书中还讨论了如何评估辨识模型的准确性，以及如何利用辨识结果对系统进行优化设计，这些都是在其他同类书籍中很少见到的深度。

这本书在概念的引入和发展上，展现出了作者深厚的学术功底和对教学规律的深刻理解。初次接触自动控制原理，很多概念都显得抽象而难以捉摸，比如“传递函数”的物理意义，“频率响应”的实际含义，甚至是“状态空间”描述的直观感受。然而，作者总是能够巧妙地找到一个切入点，用通俗易懂的语言，配合精心设计的图示，将这些复杂的概念层层剥开，展现在读者面前。我尤其欣赏作者在讲解“时域响应”时，对各种输入信号（如单位阶跃、单位斜坡、单位冲量）的响应特性进行了详细的分析，并解释了它们在系统性能评估中的重要作用。例如，当介绍超调量时，作者不仅给出了数学定义，还形象地比喻成“小孩子第一次坐过山车，会因为惯性而超出预期的最高点”。这种生动的类比，让我一下子就抓住了关键。同样，在讲解“频率响应”时，作者通过分析系统对不同频率正弦信号的幅值和相位的变化，揭示了系统在高频和低频下的行为特征，并结合伯德图进行了详细的解读，使得原本晦涩的图形变得生动起来。

这本书在“非线性系统”的讲解上，做到了既有深度又不失可读性。虽然非线性系统理论本身就比较复杂，但作者通过精心的组织和生动的语言，将一些核心概念变得容易理解。他首先从线性系统和非线性系统的基本区别出发，强调了非线性系统在现实世界中的普遍性，以及线性化近似的局限性。随后，作者系统地介绍了非线性系统分析的几种主要方法，包括相平面法、李雅普诺夫稳定性理论以及描述函数法。我特别喜欢作者在讲解“相平面法”时，通过对二阶非线性系统的相轨迹进行详细绘制和分析，直观地展示了系统的极限环、奇点等行为特征。而对于“李雅普诺夫稳定性理论”，作者则巧妙地运用“能量守恒”的类比，来解释李雅普诺夫函数的作用，让这个抽象的概念变得形象起来。此外，书中还探讨了特殊类型的非线性系统，如饱和、死区、间隙等，并给出了相应的控制策略，这对于处理实际工程中的非线性现象非常有指导意义。

这本书最大的亮点之一，莫过于其精选题型详解部分。我之前学习一些技术类书籍时，经常会遇到理论知识掌握了，但一做题就卡壳的情况，往往是因为题目形式多样，或者考察角度刁钻。而这本书的题目选择非常具有代表性，涵盖了考试中可能出现的各种题型，从选择题、填空题到计算题、综合分析题，应有尽有。更重要的是，每一道题的解析都做得极其详尽，不仅仅是给出正确答案，而是对解题思路、关键步骤、易错点都进行了深入的剖析。例如，一道关于稳定性判据的题目，作者不仅展示了如何运用劳斯判据，还解释了为什么某些参数会导致系统不稳定，以及如何通过调整参数来改善稳定性。这种“庖丁解牛”式的解析，让我不仅仅是学会了如何做这道题，更是理解了背后的原理，从而能够举一反三，触类旁通。通过对这些题型的反复练习和研究，我感觉自己的解题能力得到了质的飞跃，也对考试重点有了更清晰的把握。

翻开书的第一页，扑面而来的是一股严谨而清晰的学术气息。作者的语言风格非常独特，既有理论书籍应有的专业性和深度，又避免了枯燥乏味的堆砌。他善于用生动形象的比喻来解释复杂的概念，比如在讲解“系统稳定性”时，作者并没有直接给出晦涩的数学定义，而是以一个荡秋千的孩子为例子，详细阐述了阻尼、外力等因素如何影响秋千的摆动幅度，以及如何最终趋于平静。这种“接地气”的讲解方式，极大地降低了初学者对自动控制原理的畏难情绪。我尤其欣赏作者在引入新概念时，总是会先回顾相关的基础知识，形成一个逻辑递进的学习路径，确保读者能够循序渐进地掌握。例如，在讲解“传递函数”时，作者花了相当大的篇幅回顾了拉普拉斯变换及其在系统分析中的作用，这对于像我这样之前对拉氏变换只是浅尝辄止的读者来说，简直是及时雨。而且，书中穿插的许多实际应用案例，比如机器人手臂的运动控制、飞机飞行姿态的稳定系统等，都让我真切地感受到了自动控制原理在现实世界中的巨大价值，激发了我深入学习的动力。

这本书对于“反馈控制”的阐释，可以说是我见过最系统、最深入的。作者并没有将反馈简单地视为一个“修正”的手段，而是深入剖析了反馈机制在提高系统精度、改善动态性能、抑制扰动以及实现稳定性等方面的作用。他详细解释了负反馈和正反馈的原理及其影响，并用大量的实例说明了负反馈在自动控制系统中的核心地位。我印象特别深刻的是，作者在讲解“PID控制器”时，不仅仅是罗列了比例、积分、微分这三个环节的数学表达式，而是深刻地分析了它们各自的物理意义和对系统响应的影响。比例环节的“看现在”，积分环节的“算过去”，微分环节的“望未来”，这些生动的比喻，让我瞬间理解了PID控制的精髓。作者还提供了许多关于PID参数整定的实用技巧和经验，比如Ziegler-Nichols整定法，以及如何根据系统的具体特性进行手动调整。这些实用的指导，对于我在实际工程应用中设计和调试控制器非常有帮助。