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出版者:黑龍江哈爾濱工程大學

作者:任偉建

出品人:

頁數:152

译者:

出版時間:2007-4

價格:12.00元

裝幀:

isbn號碼:9787810739801

叢書系列:

圖書標籤:

• 自動控製原理
• 控製理論
• 習題集
• 教材
• 工程教育
• 自動化
• 經典控製
• 控製係統
• 高等教育
• 理工科

《自動控製原理》習題精解精練 書籍簡介： 本書旨在為學習《自動控製原理》課程的學生提供一套全麵、深入的習題解答與訓練材料。內容緊密圍繞“自動控製原理”的核心概念和技術要點展開，涵蓋瞭該領域最重要、最基礎的理論知識。全書以習題為載體，通過精選的典型例題和大量的練習題，引導讀者逐步掌握自動控製係統的分析、設計與仿真方法。 核心內容概覽： 1. 係統建模與描述： 信號與係統基礎： 介紹控製係統的基本組成、工作原理，以及信號的分類與性質。迴顧拉普拉斯變換、傅裏葉變換等數學工具在控製係統分析中的應用。 傳遞函數與係統框圖： 詳細講解如何建立綫性時不變（LTI）係統的數學模型，特彆是傳遞函數的概念、求解方法及其物理意義。涵蓋瞭各種典型環節（如比例環節、積分環節、微分環節、慣性環節、振蕩環節、延時環節等）的傳遞函數錶示。學習如何繪製和簡化復雜的係統框圖，包括信號流圖和梅遜公式的應用。 狀態空間法： 引入現代控製理論中的狀態空間描述方法，包括狀態變量、狀態方程和輸齣方程的建立。講解綫性定常係統的標準形式（如控製器規範型、觀測器規範型）以及不同模型之間的轉換。 2. 時域分析： 穩定性分析： 深入探討綫性係統的穩定性判據，包括代數穩定判據（如勞斯判據）和根軌跡法。分析不同係統參數變化對穩定性的影響。 性能指標： 定義和計算係統的時域性能指標，如單位階躍響應的超調量、峰值時間、調節時間、穩態誤差等。分析這些指標與係統參數之間的關係。 瞬態響應與穩態響應： 學習如何通過係統模型預測和分析係統對典型輸入信號（如階躍信號、斜坡信號、脈衝信號）的響應特性。 3. 頻域分析： 頻率響應： 介紹係統的頻率響應概念，包括幅頻特性和相頻特性。講解如何繪製伯德圖、尼奎斯特圖和綫性對數頻率圖，並從中分析係統的頻率特性。 穩定性判據： 講解基於頻率響應的穩定性判據，如奈奎斯特判據和勞斯-赫爾維茨判據。 性能指標： 描述與頻域相關的性能指標，如帶寬、幅值裕度和相裕度，以及它們與時域性能的關係。 4. 根軌跡法： 根軌跡原理： 詳細講解根軌跡的基本概念、繪製步驟和繪製要點。分析特徵方程的根（閉環極點）隨開環增益變化時的軌跡。 應用： 利用根軌跡法分析係統的穩定性、瞬態響應特性，並指導係統參數的整定，以獲得滿意的性能。 5. 係統校正（補償）設計： 串聯校正： 學習如何設計超前、滯後、超前-滯後校正裝置，以改善係統的穩定性、動態響應和穩態精度。講解不同校正裝置的傳遞函數及其作用。 反饋校正： 介紹反饋校正的概念和方法。 PID 控製器設計： 深入講解比例-積分-微分（PID）控製器的原理、參數整定方法（如Ziegler-Nichols法、試湊法）以及在實際係統中的應用。 6. 狀態空間方法（進階）： 可控性與可觀測性： 引入綫性係統可控性和可觀測性的概念，以及相應的判據。 狀態反饋與狀態觀測器： 講解如何通過狀態反饋實現係統的極點配置。介紹狀態觀測器的作用和設計方法，以及它們在狀態不可測係統中的應用。 7. 數字控製係統基礎（部分覆蓋）： 離散係統模型： 介紹離散時間信號、脈衝采樣定理以及離散係統的Z變換。 離散係統分析： 探討離散係統的穩定性、時域和頻域分析方法。 習題精解精練特色： 精選典型例題： 覆蓋自動控製原理課程的各個知識點，每道例題都附有詳細的解題思路、過程和答案解析，幫助讀者理解解題技巧。 覆蓋麵廣的練習題： 包含大量不同難度級彆的練習題，供讀者進行鞏固練習和能力提升。 強調理論聯係實際： 許多例題和習題都來源於實際工程問題，使讀者在解決問題的過程中，能更深刻地理解控製理論的工程應用價值。 解答詳盡易懂： 答案解析清晰明瞭，避免跳躍性思維，力求讓不同水平的讀者都能理解。 逐步深入： 習題難度和復雜程度循序漸進，幫助讀者由淺入深地掌握知識。 本書適閤高等院校自動化、電氣工程、機械工程、航空航天等專業本科生、研究生，以及從事相關領域的工程技術人員閱讀和參考。通過本書的學習，讀者將能夠紮實掌握自動控製原理的基礎知識，提升分析和解決實際控製工程問題的能力。

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作為一名需要應付期末考試的學生，我最看重的就是習題的覆蓋麵和實用性。這本書在這方麵做得極其齣色，它仿佛提前“預知”瞭所有可能齣現在考捲上的陷阱和難點。我留意到，它對根軌跡法、奈奎斯特穩定性判據的應用，提供瞭大量的邊界情況測試，比如增益K趨於零或無窮大時的係統行為分析。這些往往是課堂上老師一筆帶過但考試必考的細節。此外，對於PID控製器的參數整定部分，它不隻停留在理論的描述，還加入瞭不少基於仿真軟件（雖然書中未明確指齣軟件名，但其描述的流程完全可以對應MATLAB/Simulink的實踐）的驗證步驟，這讓抽象的理論瞬間變得“可見”且可操作，極大地增強瞭學習的信心。

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我接觸過不少號稱“精解”的參考書，但很多時候，所謂的“精解”不過是給齣瞭最終答案，中間的邏輯跳躍得讓人摸不著頭腦。然而，這本書的解題思路展示，簡直就是一堂生動的微積分與綫性代數復習課。它不是簡單地套用公式，而是深入淺齣地剖析瞭每一步推導背後的物理意義或者數學原理。比如，在分析二階係統的瞬態響應時，它會先迴顧一下臨界阻尼、欠阻尼和過阻尼的特徵方程根的幾何意義，然後再引齣求解過程，這種由宏觀到微觀的遞進方式，使得即便是初學者也能茅塞頓開。對於那些需要反復推敲的復雜控製律設計，作者往往會提供不止一種解法，並對比不同方法的適用範圍和計算復雜度，這極大地拓寬瞭我的解決問題的視野，讓我學會瞭如何在不同約束條件下權衡取捨，而不是死記硬背一個固定模式。

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這本書的裝幀設計實在是太用心瞭，封麵那種啞光質感，拿在手裏沉甸甸的，一點都不像是那種廉價的習題集。內頁紙張的選用也非常考究，墨色清晰，即便是長時間伏案抄寫推導過程，眼睛也不會感到明顯的疲勞。我尤其欣賞它在排版上的匠心獨運，那些復雜的數學公式，無論是微分方程的推導，還是傳遞函數的矩陣錶示，都清晰得像是印刷在專業期刊上一樣，沒有絲毫的重疊或模糊。很多習題集為瞭節省成本，常常把圖錶畫得潦草模糊，但這本書裏的係統結構圖、Bode圖和Nyquist圖都異常精確，綫條乾淨利落，這對於理解係統動態特性至關重要。光是看著這些工整的版麵，就讓人對接下來要麵對的挑戰充滿瞭敬畏和期待。這種對細節的極緻追求，無疑是提升學習體驗的基石，它傳遞齣一個強烈的信號：內容是嚴謹的，製作是專業的，學習的過程也應當是愉悅且高效的。

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坦白說，學習控製理論本身就是一項艱巨的任務，需要極大的毅力和清晰的指引。這本書給我的最大感受是，它不僅僅是一本習題集，更像是一位耐心的、知識淵博的私人導師，時刻陪伴在旁。當我被某個復雜的係統辨識問題卡住時，翻開對應的解析，那種清晰的邏輯梳理和詳盡的步驟說明，總能讓我找到突破口。更令人欣慰的是，它對一些前沿或較少被強調的理論點，如魯棒控製的一些基本概念的引入，也做瞭恰到好處的點綴，雖然不深，但足以激發我進一步探索的興趣。這本書的價值在於，它將“難懂”的控製原理，通過係統化的練習和無懈可擊的解析，轉化為瞭“可掌握”的工程技能，是我書架上最常被翻閱的一本工具書。

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這本書的章節安排和難度梯度設置，簡直是教科書級的範本。它沒有一上來就堆砌那些令人望而生畏的高階控製理論，而是嚴格遵循瞭從最基礎的傳遞函數建模、時域分析開始，穩步過渡到頻域分析，最後纔涉及現代控製理論中的狀態空間錶示。更妙的是，每個知識點在理論講解之後，緊接著就配備瞭一組由易到難的配套習題。這些習題的設計巧妙之處在於，它們並不是簡單地重復概念，而是巧妙地將多個知識點融閤成一個綜閤性的問題。我發現，隻有真正吃透瞭這些習題，纔能感覺到自己對整個章節的掌握是立體的、而非碎片化的。特彆是那些標有“綜閤應用”的題目，往往需要我迴顧前麵好幾個章節的內容纔能完整解答，這種壓力測試正是檢驗學習成果的最好方式。

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