機電工程控製基礎 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:國防工業齣版社

作者:楊鹹啓

出品人:

頁數:346 页

译者:

出版時間:2005-9

價格:32.0

裝幀:平裝

isbn號碼:9787118039108

叢書系列:

圖書標籤:

• 機電工程
• 電氣控製
• 自動化
• PLC
• 傳感器
• 執行器
• 控製係統
• 電機控製
• 電路分析
• 工業控製

好的，這是一份關於《機電工程控製基礎》的圖書簡介，內容力求詳實、專業，且不包含原書任何具體章節或內容的描述： --- 《現代工程係統動態學與優化設計》 導言：麵嚮復雜係統的集成化思維 在當今高速發展的工業技術領域，從精密製造到能源管理，再到智能交通網絡，幾乎所有現代工程係統都錶現齣高度的復雜性、非綫性和強耦閤性。單一學科的知識已無法有效應對這些集成化係統的挑戰。傳統的控製理論往往側重於對孤立組件的精確建模和綫性化處理，這在麵對係統規模的爆炸性增長、參數的實時波動以及環境的不可預測性時，顯得力不從心。 《現代工程係統動態學與優化設計》旨在彌補這一鴻溝，它不再將控製視為孤立的“反饋迴路”問題，而是將其提升至“係統整體性能最大化”的戰略高度。本書的核心目標是構建一個全麵的分析框架，使工程師和研究人員能夠從係統論、信息論和控製論的交叉視角，深入理解復雜工程係統的內在驅動力、潛在的不穩定性來源以及實現最優運行狀態的路徑。 本書的讀者群體涵蓋瞭機械工程、電氣工程、自動化、航空航天以及工業工程等多個領域的本科高年級學生、研究生，以及緻力於係統升級與流程優化的現場工程師。我們期望，通過對這些先進概念的係統闡述，讀者能夠培養齣一種“集成化”的工程思維，能夠有效地駕馭和重塑下一代智能、自主的工程係統。 第一部分：工程係統的非綫性與隨機性刻畫 本部分聚焦於建立能夠準確反映真實世界復雜性的數學模型。我們認識到，許多關鍵的物理現象（如摩擦、飽和、滯後等）本質上是高度非綫性的，而環境乾擾（如傳感器噪聲、外部負載變化）則是隨機過程的體現。 第一章：廣義係統建模的範式轉移 本章超越瞭傳統的常微分方程（ODE）建模範疇，引入瞭泛函分析和微分代數方程（DAE）係統在描述約束性機械運動和電路網絡方麵的優勢。重點探討瞭如何處理含間隙、死區和開關特性的非光滑動力學係統的建模，並介紹瞭基於能量守恒和耗散的物理建模（Bond Graph）方法，它提供瞭一種跨越不同物理領域（機械、熱、電）的統一語言。 第二章：隨機過程與狀態估計的嚴謹性 工程係統中“不確定性”是常態而非特例。本章深入探討瞭馬爾可夫過程和維納過程在描述隨機擾動源方麵的應用。核心內容集中在卡爾曼濾波傢族的拓展，不僅僅是標準綫性卡爾曼濾波（LKF），更詳細地論述瞭擴展卡爾曼濾波（EKF）和無跡卡爾曼濾波（UKF）在處理高度非綫性測量和狀態預測時的收斂性與計算效率的權衡。特彆關注瞭魯棒性狀態估計，即如何設計估計器以應對模型失配和有界噪聲的挑戰。 第三章：復雜網絡係統的拓撲分析 現代工業控製往往涉及多個相互通信的子係統（如分布式控製係統 DCS 或多智能體係統）。本章利用圖論和網絡科學的工具，分析這些係統的結構特徵，如連通性、中心性和魯棒性閾值。討論瞭如何利用網絡拓撲結構來指導控製器和傳感器的最優布局，以最小化信息延遲和最大化信息流效率。 第二部分：先進控製策略的理論與實現 在準確建模係統的非綫性和隨機性之後，本部分轉嚮設計能夠保證係統在寬廣運行區間內實現高性能和高魯棒性的控製律。 第四章：非綫性控製理論的深層結構 本章是理解現代復雜係統控製設計的基石。詳細解析瞭反步法（Backstepping）的設計哲學，它如何通過逐級遞推的方式，將復雜的非綫性係統分解為可控的子係統。此外，還引入瞭滑模控製（SMC），重點分析其對參數不確定性和外部乾擾的固有魯棒性，並深入研究瞭如何通過設計更平滑的切換函數來緩解抖振現象。 第五章：模型預測控製（MPC）的工業化應用 MPC 被公認為連接模型、優化和實時控製的橋梁。本章詳盡闡述瞭 MPC 的核心思想：基於對未來有限時域的預測，求解一個在綫優化問題，以確定當前最優的控製動作。內容涵蓋瞭綫性 MPC 的推導，並重點討論瞭非綫性 MPC (NMPC) 的求解技術，包括基於迭代綫性化和準牛頓方法的實時求解器設計，以及對預測誤差和約束處理的深入分析。 第六章：魯棒控製與$H_infty$框架 當係統模型不確定性是主要的性能製約因素時，魯棒控製成為首選。本章側重於$H_infty$控製理論，它將控製問題轉化為一個“小增益”問題，旨在最小化係統對最壞情況乾擾的響應。詳細介紹瞭控製器的設計流程，特彆是如何利用綫性矩陣不等式（LMI）來求解閉環穩定性和性能指標的平衡點，確保係統在可接受的誤差範圍內運行。 第三部分：係統性能的量化評估與自適應優化 在實際部署中，僅僅“穩定”是不夠的，係統必須實現能源效率、壽命延長和工藝精度的最佳平衡。本部分探討如何將優化目標融入控製循環。 第七章：基於能量的性能指標與優化 本章將控製目標從傳統的“誤差歸零”轉嚮“性能指標最大化”。引入瞭耗散性理論和Lyapunov-Krasovskii泛函，用於量化係統對外部激勵的“吸收”能力。重點討論瞭如何設計控製律，以最小化特定時間窗口內的性能指標函數（如燃料消耗、峰值過衝或係統磨損度），從而實現真正的能效優化控製。 第八章：強化學習與自適應控製的融閤 麵對模型結構復雜且難以精確解析的係統（如生物過程或復雜化學反應器），本章探索瞭利用數據驅動的方法來設計控製器。詳細分析瞭基於價值迭代的強化學習在連續控製係統中的應用，以及如何將傳統的自適應參數估計方法與深度神經網絡結閤，形成能夠在綫識彆係統參數變化並自動調整控製策略的混閤型控製器。探討瞭如何確保這些數據驅動的策略在實際物理係統中的安全性和可解釋性。 結語：麵嚮未來的係統工程 《現代工程係統動態學與優化設計》提供瞭一套嚴謹且麵嚮實踐的工具箱，用於處理當今最棘手的工程控製問題。它強調從基礎理論齣發，嚮著集成、智能和高魯棒性的目標邁進。掌握這些知識，意味著工程師將能夠從“修補”現有係統，轉變為“設計”具有內在優化能力的未來平颱。

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這本號稱“機電工程控製基礎”的書，我拿到手後實在是有些摸不著頭腦。首先，它的封麵設計平平無奇，色彩搭配也像是上個世紀的産物，完全沒有吸引力。內頁的排版更是讓人頭疼，字體大小不一，段落間距時而擁擠時而鬆散，看得我眼睛都花瞭。更彆提裏麵的插圖瞭，大多是粗糙的綫條圖，很多細節模糊不清，根本看不齣作者想錶達的具體結構或者工作原理。我原本期待能看到一些現代化的三維仿真圖或者清晰的係統架構圖，結果翻來覆去都是那些老舊的示意圖，讓人感覺這本書的內容可能也和它的設計一樣，停留在很久以前的水平。比如講到傳感器部分，文字描述晦澀難懂，卻沒有任何關於當前主流光電、超聲波傳感器工作特性的詳細分析，更彆提如何進行信號調理和初步的數字轉換瞭。這對於一個想入門控製領域的讀者來說，簡直是一場災難。如果作者隻是想簡單羅列一些概念，大可不必齣這樣一本厚厚的書，不如直接去看網絡上的免費資料，那可能還更清晰一些。這本書給我的第一印象就是：製作粗糙，內容陳舊，完全無法激發學習的興趣。

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當我真正開始嘗試理解書中的理論部分時，那種失望感達到瞭頂峰。書中對控製係統的基本概念，比如反饋、前饋的介紹，寫得非常套路化，像是從一本幾十年前的教科書裏直接摘抄過來的。我翻到關於PID控製器的章節，期待能看到一些實用的參數整定方法，例如Ziegler-Nichols 法的推導過程，或者現代自適應控製的思想。然而，書中隻是簡單地給齣瞭一個公式，然後草草地收尾，完全沒有深入探討在實際工程中，如何根據不同的機械負載和響應特性來微調這些係數。更讓我感到睏惑的是，書中對“機電”這個詞的理解似乎非常狹隘，它幾乎將重點都放在瞭純粹的電氣控製上，對機械傳動部分，比如摩擦力矩、慣性對係統動態響應的影響，幾乎是隻字不提，或者一筆帶過。這使得整本書的理論基礎顯得非常單薄，脫離瞭實際工程的復雜性。想要真正利用書中的知識去設計一個穩定的、高效的控製係統，僅憑這些零散且缺乏深度的論述，是遠遠不夠的。這本書更像是一個名詞解釋大全，而非一本指導實踐的工程書籍。

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這本書的“實用性”簡直是個天大的笑話。我特地找瞭它介紹電機驅動的部分，希望能學習一些關於步進電機和伺服電機選型以及驅動電路設計的內容。結果呢？它隻是簡單地提到瞭“需要閤適的驅動器”，然後就轉嚮瞭對一些基礎的開關電源拓撲的描述，但這描述也極其膚淺，缺乏對紋波抑製、EMI/EMC 考慮的細節。對於一個想自己動手搭建實驗平颱的工程師來說，這本書提供的幫助幾乎為零。它沒有提供任何具體的電路圖示例，沒有給齣任何元器件選型的指導原則，甚至連一個基本的PLC編程邏輯的例子都沒有。我本來希望書中能包含一些MATLAB/Simulink的仿真案例，展示如何對一個實際的機電係統（比如一個簡單的XYZ平颱）進行建模和控製算法驗證，但這類前沿的、與現代工程實踐緊密結閤的內容，在這本書裏完全找不到蹤影。讀完這部分，我唯一能做的，大概是去網上搜索那些被這本書忽略的、真正有用的實用手冊和設計指南。這本書的作者似乎對“工程”二字理解存在偏差，隻停留在理論的象牙塔裏，對實際操作中的痛點和難點視而不見。

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總結一下，這本書給我的感覺，就像是翻閱一本被塵封已久、未加整理的學術資料匯編。它缺乏現代工程教育所應有的活力、深度和應用性。從視覺體驗到內容深度，再到邏輯組織，都存在著明顯的不足。書中沒有齣現任何讓我眼前一亮的創新點或者能引發深入思考的討論。它沒有涉及目前工業界熱衷的物聯網（IoT）在控製中的應用，也沒有對工業4.0背景下的智能控製係統做齣任何展望。對於一個希望跟上時代步伐，掌握前沿控製技術的讀者來說，這本書提供的信息是嚴重滯後的。它更適閤作為一本極其基礎的概念參考手冊，用於查詢一些被廣泛接受的、非常基礎的定義，但絕對不應該被推薦為“控製基礎”的學習教材。它錯失瞭將基礎理論與現代工程實踐相結閤的最佳時機，最終淪為一本讓人感到乏味和過時的讀物。

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語言錶達和邏輯連貫性是我在閱讀過程中遇到的又一障礙。這本書的行文風格極其乾燥、刻闆，仿佛是機器自動生成的文本堆砌而成。句子結構冗長且拗口，一個簡單的概念需要繞好幾大圈纔能勉強理解。更嚴重的是，不同章節之間的邏輯銜接非常突兀，前一章講完瞭一個模塊，下一章的內容似乎跳躍到瞭一個完全不相關的領域，讓人不得不頻繁地來迴翻閱，試圖在前後文中找到那條隱藏的邏輯鏈條。比如，它在講完時間域分析後，突然插入瞭一段關於電磁兼容性的籠統介紹，然後又跳迴到頻域分析，這種跳躍感讓人抓狂。我懷疑作者在組織內容時，可能並沒有遵循一個清晰的知識體係結構，而更像是把零散的筆記簡單地按頁碼順序排列。這種混亂的敘事方式，極大地增加瞭讀者的認知負荷，使得本就抽象的控製理論變得更加難以吸收。對於需要通過閱讀來構建係統化知識框架的學習者來說，這本書無疑是起到瞭反效果的作用。

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