微機原理與接口技術 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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isbn號碼:9787113070892

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• 微機原理
• 計算機組成原理
• 接口技術
• 匯編語言
• 8086
• 微處理器
• 數字電路
• 計算機硬件
• 嵌入式係統
• 單片機

現代控製理論與係統分析 本書是為工科專業學生、科研人員以及從事自動化、電子信息工程領域工作的工程師們精心撰寫的一部全麵而深入的現代控製理論與係統分析的專業教材。 本書旨在構建讀者堅實的數學基礎，並引導他們掌握從經典控製理論嚮現代控製理論過渡的關鍵概念和分析工具。全書內容組織嚴謹，邏輯清晰，既注重理論的嚴密性，又兼顧工程實踐的應用性。 第一部分：控製係統的基礎與數學工具迴顧 在深入現代控製理論之前，本部分首先對控製係統的基本概念、係統建模的必要性以及所需的核心數學工具進行瞭係統的迴顧與強化。 第一章：控製係統的基本概念與分類 本章首先界定瞭“控製”的本質及其在工程中的重要性。詳細闡述瞭開環係統與閉環係統的基本結構、優缺點及其適用場景。重點分析瞭反饋機製在提高係統性能、抑製擾動方麵的核心作用。我們引入瞭係統的時不變性、綫性、因果性等基本性質的嚴格定義，為後續的數學建模奠定基礎。此外，本章還對綫性時不變（LTI）係統、綫性時變（LTV）係統進行瞭區分，並概述瞭非綫性係統的基本挑戰。 第二章：係統的時間響應分析 本章著重於從時域角度描述和分析係統的動態行為。我們從一階和二階係統的標準形式入手，推導瞭其階躍響應、脈衝響應和斜坡響應的解析解。對於二階係統，深入探討瞭阻尼比（$zeta$）和無阻尼自然頻率（$omega_n$）對係統瞬態性能（如超調量、調節時間和上升時間）的決定性影響。本章還引入瞭係統穩定性的初步概念，即李雅普諾夫穩定性及其與特徵根位置的關係。 第三章：拉普拉斯變換與傳遞函數方法 拉普拉斯變換是連接微分方程與代數運算的橋梁。本章詳細介紹瞭單邊拉普拉斯變換的性質及其在求解綫性常微分方程中的應用。核心內容是傳遞函數（Transfer Function）的建立與應用，包括如何通過物理係統的結構圖和零輸入/零狀態響應來確定傳遞函數。本章還詳細討論瞭傳遞函數在串聯、並聯和反饋結構下的組閤規則，為後續的係統結構分析提供瞭代數工具。 第四章：頻率響應分析基礎 頻率響應是衡量係統對不同頻率輸入信號響應特性的重要指標。本章講解瞭如何從傳遞函數推導係統的頻率響應函數。核心內容包括伯德圖（Bode Plot）的繪製原理、如何利用伯德圖快速判斷係統的帶寬、低通或高通特性。此外，本章還引入瞭奈奎斯特圖（Nyquist Plot），為後續的穩定性判據奠定圖形分析基礎。 第二部分：係統的時域分析與狀態空間方法 進入現代控製理論的核心，本部分引入瞭描述係統內部動態的狀態空間法（State-Space Representation），這是處理多輸入多輸齣（MIMO）係統和非綫性係統的基石。 第五章：係統的狀態空間描述 本章詳細闡述瞭如何將高階微分方程轉化為一組一階綫性常微分方程組，即狀態方程。我們定義瞭狀態變量、輸入嚮量、輸齣嚮量以及係統矩陣（A、B、C、D）。重點分析瞭不同物理係統（如電路、機械係統）的標準狀態空間模型建立過程。本章還深入探討瞭相似變換的概念，特彆是如何通過相似變換將係統矩陣對角化，為求解係統響應提供便利。 第六章：綫性係統的時域分析 本章聚焦於狀態空間錶示下的係統動態分析。核心概念是狀態轉移矩陣 ($Phi(t)$) 的求解，包括解析法（基於矩陣指數 $e^{At}$）和數值法。詳細分析瞭係統的零輸入響應和零狀態響應的構成。引入瞭可控性（Controllability）和可觀測性（Observability）的概念，並推導瞭相應的判據（卡魯姆判據），這是現代控製設計的基礎。 第七章：綫性係統的反饋設計 本章將控製理論從分析轉嚮設計。核心內容是基於狀態反饋的極點配置（Pole Placement）技術。通過選擇閤適的狀態反饋增益矩陣 $K$，使得閉環係統的特徵值（即極點）能夠被放置在 $s$ 平麵上的期望位置，從而精確設計係統的瞬態響應。同時，本章也討論瞭輸齣反饋的局限性以及觀測器的必要性。 第八章：狀態觀測器理論 在實際應用中，係統的狀態變量往往無法直接測量。本章介紹瞭狀態觀測器（State Observer），特彆是龐特裏亞金觀測器（Luenberger Observer）的設計原理。詳細推導瞭觀測器增益的選擇方法，確保估計誤差能快速收斂到零。最後，本章將狀態反饋與狀態觀測器相結閤，完整地闡述瞭分離原理（Separation Principle），即狀態反饋設計與觀測器設計可以獨立進行的理論基礎。 第三部分：係統穩定性、性能分析與先進主題 本部分深化瞭係統的穩定性理論，並引入瞭現代控製設計中的關鍵工具。 第九章：李雅普諾夫穩定性理論 李雅普諾夫理論是分析非綫性係統穩定性的最有力工具。本章首先迴顧瞭綫性係統的特徵根穩定性判據，然後係統地介紹瞭李雅普諾夫的間接法（基於綫性化模型）和直接法。核心在於構造李雅普諾夫函數 $V(x)$，並利用其在狀態空間中的變化率 $dot{V}(x)$ 來判定係統的漸近穩定、指數穩定或簡單穩定。 第十章：根軌跡法與補償器設計 本章迴歸經典控製中的強大工具——根軌跡法。詳細解析瞭根軌跡的繪製規則，以及根軌跡如何反映反饋增益 $K$ 變化時閉環極點的移動趨勢。基於根軌跡分析，本章係統地介紹瞭PID控製器的基本形式及其參數整定方法。進而，深入探討瞭超前（Lead）和滯後（Lag）補償器的設計原理，它們如何通過引入零、極點來修正係統的伯德圖，從而改善係統的穩態誤差和相對穩定性裕度。 第十一章：最優控製導論 本章對現代控製設計進行瞭拓展，引入瞭最優控製（Optimal Control）的概念。係統地介紹瞭如何建立性能指標函數（代價函數），例如時間平方誤差或燃料消耗等。核心內容包括哈密頓-雅可比-貝爾曼（HJB）方程的推導，以及綫性二次型調節器（LQR）的設計方法，它通過求解黎卡提方程（Riccati Equation）得到最優狀態反饋增益，以最小化二次型代價函數。 附錄 附錄A：矩陣代數迴顧： 特徵值、特徵嚮量、矩陣的指數函數、對角化。 附錄B：經典控製穩定性判據： Routh-Hurwitz 判據、奈奎斯特穩定性判據。 附錄C：MATLAB/Simulink 基礎應用： 介紹使用主流工程軟件對控製係統進行建模、仿真和參數整定的基本流程。 本書的編寫遵循從基礎理論到前沿技術的邏輯遞進，輔以大量的工程實例和習題，旨在幫助讀者建立起紮實的現代控製理論知識體係，並具備獨立分析和設計復雜自動控製係統的能力。

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