自动控制原理

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出版者:
作者:郑有根 编
出品人:
页数:225
译者:
出版时间:2003-8
价格:18.00元
装帧:
isbn号码:9787562428220
丛书系列:
图书标签:
  • 自动控制
  • 控制理论
  • 控制系统
  • 经典控制
  • 现代控制
  • MATLAB控制
  • 自动化
  • 电气工程
  • 机械工程
  • 系统工程
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具体描述

《电子信息工程专业本科系列教材•自动控制原理》是为贯彻教育部“十五”教材建设规划精神而编写出版的高校本科教材之一。本教材的内容包括控制系统的数学模型、控制系统的时域分析、根轨迹法、控制系统的频域分析、控制系统的校正、非线性系统的分析、离散控制系统等,并在附录中简单介绍了MATLAB在自动控制理论中的应用,且配合有一定的习题。

《机械动力学与振动控制》 图书简介 本书深入探讨了机械系统在时间和空间维度上的运动规律、能量转换机制以及应对外界干扰和自身不稳定性所采取的有效控制策略。全书结构严谨,内容涵盖了从基础理论推导到复杂工程应用的全过程,旨在为读者构建一个全面、深入的机械动力学与振动控制知识体系。 第一部分:机械动力学基础 本部分聚焦于描述和分析机械系统的运动特性。 第一章:质点和刚体动力学基础 详细阐述了牛顿-欧拉定律在线性运动和转动运动中的应用。内容从微积分基础出发,逐步过渡到描述复杂运动的微分方程。重点讲解了惯性系与非惯性系之间的运动学转换,特别是涉及到旋转坐标系时的科里奥利力和离心力的引入。在刚体动力学部分,本书对物体的惯性张量、惯性主轴以及欧拉角在描述空间姿态中的应用进行了详尽的数学推导和物理意义阐释。为后续的系统建模奠定坚实的理论基础。 第二章:拉格朗日与哈密顿力学 引入变分原理,使用广义坐标对复杂多自由度机械系统进行建模。拉格朗日方程的推导过程细致入微,清晰展示了如何通过能量函数(动能 $T$ 和势能 $V$)简化系统的动力学方程的建立。在此基础上,扩展至哈密顿力学的概念,探讨了相空间的结构以及保守系统的守恒量,这对于理解系统长期行为和稳定性分析至关重要。 第三章:多自由度系统的自由振动分析 这是动力学分析的核心部分。本书详细介绍了线性时不变系统的振动特性。首先,从系统的质量矩阵 $mathbf{M}$、阻尼矩阵 $mathbf{C}$ 和刚度矩阵 $mathbf{K}$ 出发,推导得到矩阵形式的运动方程。重点分析了无阻尼和欠阻尼情况下的自由振动响应,包括特征值(固有频率)和特征向量(主振型)的求解。对于欠阻尼系统,详细分析了比率阻尼和结构阻尼两种常见模型的适用性及其对阻尼比的影响。多自由度系统的主振型正交性及其在模态叠加法中的应用是本章的重点。 第四章:有载激励下的强迫振动与响应 本章将研究系统受到外部周期性、瞬态或随机激励时的响应。针对周期性激励,详细分析了谐响应分析,包括稳态响应的幅频特性和相频特性,深入探讨了共振现象的机理及危害。对于瞬态激励(如冲击载荷),介绍了杜哈梅积分(Duhamel Integral)的计算方法,并结合数值积分技术处理非解析激励。此外,对随机振动响应,如白噪声激励下的均方值响应,提供了严谨的统计学分析框架。 第二部分:机械振动控制理论 本部分从抑制和消除有害振动的角度,引入现代控制理论的工具来设计主动和被动减振方案。 第五章:振动控制系统建模与描述 为控制设计做准备,本章侧重于如何将物理系统转化为标准的控制系统模型。引入状态空间描述方法,将二阶微分方程转化为一阶线性常微分方程组。详细讨论了如何利用模态分析的结果,通过模态截断法得到降阶的控制模型。对于非线性系统,则介绍李雅普诺夫法和相平面法作为定性分析的基础。 第六章:被动减振技术与结构优化 被动控制是振动控制的基础。本章系统梳理了四大类被动减振技术:隔振、阻尼、吸收和刚度调整。重点分析了调谐质量块(TMD)和附加质量阻尼器(AMD)的设计原理和优化方法,包括如何根据系统主频精确确定附加质量和刚度参数以达到最佳抑振效果。对于阻尼器,区分了粘滞阻尼、粘弹性阻尼和摩擦阻尼的特性及其在不同频率范围内的表现。 第七章:主动振动控制(AVC)原理 引入反馈控制思想,旨在通过施加主动力来抵消振动。本章首先概述了反馈控制系统的基本结构,如传感器、控制器和作动器。着重讲解了基于状态反馈和观测器的设计,如观测器设计在传感器布置受限情况下的重要性。详细讨论了最优控制理论,特别是LQR(Linear-Quadratic Regulator)控制器在最小化性能指标(如能量和位移)方面的应用。 第八章:先进控制策略与应用实例 本章聚焦于更复杂的、能适应环境变化的控制方法。 鲁棒控制: 探讨系统模型不确定性对控制器性能的影响,介绍 $H_infty$ 控制器的设计思想,以保证在模型误差存在下的系统性能。 自适应控制: 针对系统参数随时间变化的场景,介绍基于梯度下降或基于模型的参数辨识与控制器重构,使系统能够“自我学习”并维持最优控制性能。 智能控制基础: 引入模糊逻辑控制和神经网络控制的概念,说明它们如何处理高度非线性和难以精确建模的机械系统,如大型柔性机械臂的精确轨迹跟踪与振动抑制。 第九章:实验模态分析与系统辨识 理论模型必须经过实验验证。本章介绍如何利用实验数据识别系统的实际动力学参数。详细阐述了频响函数(FRF)的获取与处理,以及基于频域数据(如峰值法、全响应法)和时域数据(如脉冲响应法)的系统辨识技术,以校准理论模型或直接用于控制器设计。 第十章:工程应用案例分析 本书最后通过实际工程案例,整合前述所有理论和技术。案例包括高速精密机床的主轴振动抑制、大型桥梁或建筑结构的抗风抗震控制、以及航空航天器柔性结构的主动姿态控制。通过这些案例,读者能够理解在实际工程约束(如作动器带宽、传感器噪声、功耗限制)下,如何选择和优化合适的动力学建模与振动控制方案。 本书内容深度适中,理论推导严密,兼顾了经典理论与现代控制技术的结合,是机械工程、航空航天、土木工程等领域高年级本科生、研究生及工程技术人员不可或缺的参考教材。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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说实话,在拿起《自动控制原理》之前,我对于“自动控制”这个概念的理解还停留在比较模糊的层面,总觉得是高科技才有的东西。但这本书的出现,彻底颠覆了我的认知。它让我明白,自动化控制并非遥不可及,而是渗透在我们生活的方方面面。从你手机里的人脸识别解锁,到你家冰箱的温度调节,再到你开车时使用的巡航系统,都离不开自动控制技术的支撑。作者在书中对不同类型的控制系统进行了分类讲解,例如开环控制和闭环控制,并深入剖析了它们各自的优缺点。我尤其对闭环控制系统的鲁棒性分析部分感到非常震撼,它讲解了如何在系统存在不确定性或受到干扰时,仍然能够保持稳定和精确的控制。这让我联想到我们日常生活中的许多场景,比如一个人在骑自行车,即使路面不平,他也能通过微调身体和车把来保持平衡,这不正是一种闭环控制的体现吗?书中的系统响应分析,比如瞬态响应和稳态响应,也让我对一个控制系统的性能有了更直观的认识。作者还花了大量篇幅讲解了频率响应法,这是一种非常强大的分析工具,能够帮助我们理解系统在高频和低频下的表现,并据此进行设计和优化。读完这本书,我感觉自己的分析能力和解决问题的能力都有了显著提升,我开始更加关注身边那些“智能化”的设备,并尝试去理解它们背后的控制逻辑。

评分☆☆☆☆☆

这部《自动控制原理》简直是打开了我认识世界的一扇新大门,在学习这本书的过程中,我仿佛化身为一名探险家,深入探索着那些隐藏在日常事物背后的精密运作机制。从家里的智能温控器如何精准调节室温,到工业生产线上机械臂的流畅运动,再到火箭发射时的姿态稳定,这一切都仿佛有了灵魂,开始与我对话。书中的概念,比如闭环控制、反馈机制、传递函数等等,一开始听起来有些抽象,但作者循序渐进的讲解,配合大量生动形象的比喻和清晰的图示,让我逐渐拨开了迷雾。我尤其喜欢作者在讲解系统稳定性时,那种严谨而又不失趣味的描述,他没有仅仅停留在枯燥的数学公式上,而是深入浅出地阐释了为何一个系统会失控,以及我们如何通过设计来避免这种灾难性的后果。阅读过程中,我时常会停下来,思考生活中遇到的各种自动化设备,尝试用书中的理论去分析它们的原理,这不仅加深了我对知识的理解,也让我对科技的进步充满了敬畏。这本书不仅仅是一本教材,更像是一本引人入胜的科普读物,它让那些曾经高深莫测的工程技术变得触手可及,激发了我对自动控制领域更深入的探索欲望,我迫不及待地想去了解更多关于先进的控制策略和最新的技术发展。

评分☆☆☆☆☆

《自动控制原理》这本书,就像是我打开了一扇通往精密机械和智能运作世界的大门。在阅读之前,我总以为那些能够自主调节的设备,是运用某种神秘的力量在运作,但这本书的出现,让我看到了隐藏在背后的科学原理和工程智慧。作者在书中对系统建模的讲解,让我意识到,即便是最复杂的系统,也可以通过数学语言来精确描述,并通过分析这些模型来预测和控制系统的行为。我尤其喜欢书中关于状态空间方法的介绍,这是一种更加强大的建模和分析工具,它能够将多输入多输出的复杂系统统一在同一个数学框架下进行描述,这对于理解和设计现代复杂的自动化系统至关重要。书中的一些章节,例如关于最优控制和自适应控制的介绍,更是让我看到了自动控制技术在不断发展和进步,它不仅仅是实现预设功能,更是要实现最佳性能,甚至能够根据环境的变化进行自我调整。我尤其对自适应控制的部分感到惊叹,它就像是赋予了系统“学习”和“进化”的能力,这让我对未来智能制造和人工智能的发展充满了期待。这本书的深度和广度都让我受益匪浅,它不仅提升了我对自动控制原理的理解,更拓宽了我对工程技术应用的视野。

评分☆☆☆☆☆

《自动控制原理》这本书,对我而言,不仅仅是一本技术书籍,更像是一次思维的启迪。在学习这本书的过程中,我逐渐明白,我们所处的许多自动化系统,并非简单的机械运作,而是建立在一系列精密的数学模型和控制策略之上。作者在书中对信号流图和状态空间方法的详细介绍,让我对如何构建和分析复杂的系统有了全新的认识。我特别欣赏作者在讲解反馈控制系统时,那种循序渐进的逻辑,从最基础的比例控制,到积分和微分控制,再到它们有机结合的PID控制,每一步都讲解得非常透彻,并且配有丰富的图例和实例。这让我能够很直观地理解不同控制参数对系统性能的影响。我印象深刻的是关于系统鲁棒性设计的部分,它让我明白了在面对不确定性或者外部干扰时,如何设计出能够稳定工作的控制系统,这对于实际工程应用具有极其重要的意义。这本书让我对“自动化”这个词有了更深刻的理解,也让我更加期待未来科技的发展,以及它将如何改变我们的生活。

评分☆☆☆☆☆

在我收到《自动控制原理》这本书之前,我对自动控制的认知,更多是来自于科幻电影中的各种智能机器人和飞行器。但这本书的出现,让我明白,这些令人惊叹的技术,并非虚无缥缈,而是建立在一套严谨的科学原理之上。作者在书中对系统稳定性分析方法的讲解,如Routh判据和Nyquist判据,让我对如何评估一个系统的可靠性有了深刻的认识。我尤其喜欢书中关于根轨迹法的介绍,它通过图形化的方式,能够直观地展示系统参数变化对系统稳定性的影响,这对于设计人员来说,无疑是一项非常有用的工具。在阅读过程中,我还会时不时地将书中的理论与现实生活中的例子联系起来,比如家里的空调自动调节温度,就是利用了反馈控制的原理。这本书的讲解风格非常深入浅出,即使是复杂的数学公式,在作者的解释下也变得易于理解。它不仅教会了我自动控制的基本原理,更重要的是,它培养了我一种严谨的科学思维,以及解决实际问题的能力,这对我未来的学习和工作都将产生深远的影响。

评分☆☆☆☆☆

我一直对那些能够让机器模仿人类行为,甚至超越人类能力的科学技术抱有极大的兴趣,而《自动控制原理》这本书,正是满足了我这份好奇心的一本绝佳读物。作者在书中对于“系统”的定义和分类,让我对我们周围的世界有了全新的认识。从一个简单的物理系统,比如弹簧-阻尼系统,到复杂的工业生产线,再到我们人类自身的生理系统,似乎都可以用控制的理论来加以描述和分析。我特别喜欢书中关于传递函数和系统框图的部分,这些抽象的数学工具,在作者的笔下变得生动形象,它们就像是绘制自动化系统运行蓝图的工具,让我能够清晰地看到信号是如何在系统中传递和转化的。我印象最深刻的是关于稳定性判据的部分,作者详细介绍了Routh判据、Nyquist判据和Bode图等方法,这些方法不仅是理论上的强大武器,在实际工程设计中更是不可或缺。通过这些判据,我们可以预先判断一个系统是否稳定,并知道如何调整参数来改善其稳定性。这本书的结构也安排得非常合理,它并非仅仅停留在理论层面,而是逐步引导读者去理解如何应用这些理论来设计和分析实际的控制系统。读完这本书,我感觉自己不仅仅是学到了知识,更重要的是,我学会了一种全新的思考方式,一种关于如何理解和驾驭复杂系统的思维模式。

评分☆☆☆☆☆

我对科技的痴迷,让我一直渴望理解那些能够让事物自主运行的“幕后英雄”,而《自动控制原理》这本书,无疑满足了我对自动控制这个领域的探索欲。它不是那种让你一目十行的快餐式读物,而是需要你沉下心来,细细品味,反复琢磨的精品。作者的讲解风格非常深入,他会从最基本也是最重要的概念讲起,比如什么是“扰动”,什么是“控制器”,以及它们在整个控制系统中扮演的角色。我尤其对书中关于线性系统和非线性系统的区分以及分析方法的介绍感到印象深刻。它让我明白,并非所有的系统都能够用简单的线性模型来描述,而理解非线性系统的特性,对于解决更复杂的问题至关重要。书中关于滑模控制和模糊控制等先进控制策略的介绍,更是让我看到了自动控制技术的无限可能性,这些方法能够有效地应对一些传统方法难以解决的复杂工况。我时常会带着好奇心去思考生活中的一些自动化设备,比如家里的扫地机器人,它是如何通过传感器感知环境并进行路径规划的?这本书为我解答了这些疑问,并激发了我更深入研究这些底层技术的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

当我翻开《自动控制原理》这本书时,我期待的是一场关于如何让机器变得“聪明”的探索之旅。这本书并没有让我失望,它以一种非常系统和严谨的方式,揭示了自动控制的奥秘。作者在书中对于各种数学工具的应用,比如拉普拉斯变换、傅里叶变换等,都进行了详细的讲解,并说明了它们在分析和设计控制系统中的重要作用。我尤其喜欢书中关于Nyquist稳定性判据的讲解,它通过一种图形化的方法,能够直观地判断系统的稳定性,这让我对如何评估一个系统的性能有了更清晰的认识。在阅读的过程中,我也会时不时地停下来,思考一些生活中的自动化场景,比如飞机的自动驾驶系统,它是如何通过多个传感器和复杂的控制算法来保持飞行姿态和航向的?这本书为我提供了一个理解这些现象的理论框架。它不仅仅是一本教材,更像是一本引发思考的读物,它让我开始更加关注周围的自动化技术,并尝试用所学的知识去分析和理解它们。这本书的价值,不仅在于它传授了多少知识,更在于它培养了我一种科学的思维方式和解决问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

我一直对那些能够让物体自主“思考”和“行动”的技术感到着迷,而《自动控制原理》这本书恰恰满足了我强烈的好奇心。它不像我之前读过的许多技术书籍那样,上来就堆砌一堆晦涩难懂的公式和符号,而是从最基础的概念入手,比如什么是“系统”,什么是“控制器”,什么是“被控对象”。作者的讲解风格非常独特,他善于运用生活中的例子来解释复杂的理论,比如用水龙头控制水池水位来类比反馈控制,用调酒师根据杯中酒量调整酒的倒入量来阐释伺服系统。这种接地气的讲解方式,让我在学习过程中感觉非常轻松和愉快。更让我惊喜的是,书中关于系统辨识的部分,它详细介绍了如何通过实验数据来建立数学模型,这让我意识到,原来那些看起来浑然一体的自动化系统,背后都有着精密的建模和分析过程。我尤其对关于PID控制器那一章节印象深刻,作者不仅解释了P、I、D各自的作用,还详细分析了它们的组合方式以及如何进行参数整定,让我对如何调优一个控制系统有了清晰的认识。读完这一部分,我甚至有点跃跃欲试,想找个简单的实验平台来实践一下。这本书的逻辑结构也非常清晰,从基础理论到具体应用,层层递进,让我能够一步步建立起对自动控制原理的完整认知。

评分☆☆☆☆☆

在我看来,《自动控制原理》这本书最大的魅力在于它将看似复杂的工程技术,用一种既严谨又易懂的方式呈现在读者面前。它不像许多技术书籍那样,充满了冰冷的公式和枯燥的定义,而是像一位循循善诱的老师,用生动的语言和形象的比喻,带领我们一步步走进自动控制的奇妙世界。我特别欣赏作者在讲解反馈控制系统时所采用的类比,他将我们人体自身的生理调节机制,比如体温的恒定、血糖的调节,都巧妙地联系到自动控制的原理,让我一下子就对闭环控制有了直观的理解。书中关于时域分析和频域分析的讲解,也让我对如何评价一个控制系统的性能有了清晰的认识。我尤其对书中关于根轨迹法的介绍感到惊叹,这是一种非常直观且强大的工具,能够帮助我们理解系统参数变化对系统稳定性和性能的影响,而且其图形化的展示方式,让复杂的数学推导过程变得容易理解。在阅读过程中,我还会时不时地回过头去,翻阅前面的章节,重新温习那些重要的概念和公式,每一次的重读,似乎都能有新的体会和领悟。这本书不仅教会了我自动控制的原理,更重要的是,它激发了我对工程科学的兴趣,让我开始思考如何将这些原理应用到解决实际问题中去,这是一种非常宝贵的学习体验。

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