程序控製概論 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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isbn號碼:9789572107836

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圖書標籤:

• 程序控製
• 計算機科學
• 編程基礎
• 算法
• 數據結構
• 控製流程
• 邏輯思維
• 入門教程
• 計算機編程
• 基礎編程

好的，這是一本關於《現代工程控製係統設計與實踐》的圖書簡介。 現代工程控製係統設計與實踐 本書聚焦於從理論基石到前沿應用的全麵構建，旨在為讀者提供一套係統、深入且高度實用的現代控製工程知識體係。 在當前工業智能化和自動化程度日益提高的背景下，對復雜動態係統的精確建模、高效控製以及係統魯棒性的要求達到瞭前所未有的高度。本書正是為滿足這一需求而編寫的，它超越瞭傳統的經典控製理論範疇，全麵涵蓋瞭現代控製理論的核心概念、先進的控製策略以及在實際工程中不可或缺的數字化實現技術。 本書的結構設計兼顧瞭理論的嚴謹性與應用的直觀性。我們從最基礎的係統描述與建模方法入手，確保讀者對被控對象（無論是機械、電子、熱力還是化學過程）的數學錶示有清晰的認識。隨後，我們將引導讀者進入現代控製的核心領域——狀態空間法。 第一部分：係統建模與時域分析的深化 本書的開篇部分將係統地迴顧和深化綫性時不變（LTI）係統的基礎描述。重點不僅在於傳遞函數，更在於狀態空間錶示法的構建與意義。我們詳細闡述瞭如何將高階微分方程轉化為一階狀態方程組，這不僅是現代控製理論的語言，也是進行先進控製設計的前提。 關鍵內容包括： 1. 多輸入多輸齣（MIMO）係統的建模： 如何處理多變量耦閤係統，理解係統矩陣的物理意義。 2. 係統結構分析： 深入探討係統的可控性與可觀測性。我們將通過嚴格的數學判據（如卡爾曼秩判據）來判斷係統的內在特性，並討論如何通過狀態反饋來改善這些特性。這對於設計有效的狀態觀測器和控製器至關重要。 3. 時域性能指標的量化： 相比於對階躍響應的定性描述，本書強調利用李雅普諾夫穩定性理論進行更精確的全局穩定性分析，並引入瞭諸如閉環極點配置對瞬態響應的影響分析。 第二部分：經典方法的現代詮釋與頻率域的融閤 盡管本書側重現代控製，但我們認識到經典控製理論（如根軌跡、頻率響應法）在工程實踐中依然具有不可替代的直觀性和實用性。因此，本書將經典方法置於現代視角下重新審視。 核心探討點： 補償器的設計原理： 闡述如何利用PID控製器的參數整定（如Ziegler-Nichols方法）與現代控製中的極點配置之間的內在聯係。 根軌跡分析的擴展： 探討在多變量係統背景下，如何通過奇異值分解（SVD）等工具來擴展對係統特性的理解。 頻率響應在新興領域的應用： 介紹如$H_2$和$H_infty$範數等現代控製中用於衡量係統性能和魯棒性的頻率域指標。 第三部分：現代控製理論的核心設計技術 這是本書的核心驅動部分，我們將詳細介紹兩種主要的現代控製設計範式：基於最優化的設計和基於魯棒性的設計。 A. 最優控製與狀態反饋設計 我們將聚焦於綫性二次型調節器（LQR）。LQR不僅提供瞭一種係統性的狀態反饋極點配置方法，更重要的是，它將性能指標（如快速性和能量消耗）轉化為一個可明確優化的二次型代價函數。本書將詳細推導代數黎卡提方程（ARE）的求解過程，並提供在實際應用中求解該方程的數值算法簡介。此外，我們將討論如何通過權重矩陣 $Q$ 和 $R$ 的選擇來直觀地影響控製器的性能取嚮。 B. 狀態觀測器與估計技術 由於實際係統中傳感器成本或物理限製，我們往往無法直接測量所有狀態變量。本書將深入講解如何構建狀態觀測器。 Luenberger觀測器： 詳細講解如何利用可觀測性來設計觀測器，並討論觀測器帶寬的選擇對估計誤差和係統噪聲的影響。 卡爾曼濾波（Kalman Filtering）： 作為現代估計理論的基石，本書將詳盡闡述離散時間卡爾曼濾波的遞推算法。我們不僅介紹其數學推導，更著重於其在噪聲環境下（係統噪聲和測量噪聲）如何實現最優綫性無偏估計（BLUE）的原理，這對於傳感器融閤和數據清洗至關重要。 第四部分：魯棒控製與先進策略簡介 工程係統的不可避免的“不確定性”是現代控製設計必須麵對的挑戰。本書的後半部分將逐步引入處理不確定性的方法。 魯棒性概念： 引入增量裕度（Gain Margin）和相角裕度（Phase Margin）在狀態空間框架下的現代解釋。 $H_infty$ 控製基礎： 簡要介紹$H_infty$控製器的基本思想，即通過最小化輸入到輸齣信號的加權無窮範數，來保證係統在存在模型誤差和外部擾動的情況下仍能保持穩定和可接受的性能。 先進控製策略概述： 簡要介紹模型預測控製（MPC）的基本原理，強調其利用係統模型提前預測未來行為並進行在綫優化的能力，這在約束優化控製中具有核心地位。 第五部分：數字化實現與工程實踐 控製理論最終必須落地於硬件。本書的最後一部分緻力於連接理論與工程實現。 離散化技術： 詳細討論連續時間係統如何精確地轉換為離散時間係統（如零階保持器、一階保持器），以及這種轉換對係統性能的影響。 實時係統考量： 討論采樣周期的選擇、量化誤差對控製性能的限製，以及如何利用現代數字信號處理器（DSP）或嵌入式係統實現復雜的控製算法。 軟件工具箱應用： 通過MATLAB/Simulink等主流工程軟件的實例，展示如何快速建模、仿真分析、優化參數並生成代碼用於實際控製器的部署。 本書適閤對象： 控製工程、自動化、電子信息工程、機械工程等相關專業的高年級本科生和研究生。 緻力於提升自身在先進控製係統設計能力，並希望從理論層麵深入理解現代工業自動化流程的工程師和研究人員。 通過本書的學習，讀者將不僅掌握現代控製理論的數學工具，更能建立起一套從係統識彆、性能指標設定到控製器設計、再到實際部署驗證的完整工程思維框架。它是一份深入探究動態係統控製奧秘的可靠指南。

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這本書簡直是把我帶入瞭一個全新的世界！我一直對那些能夠讓機器乖乖聽話、精確執行各種指令的技術感到無比著迷，但總覺得它離我很遙遠，像是隻存在於科幻電影裏的情節。沒想到，當我翻開《程序控製概論》的時候，一切都變得觸手可及。作者以一種非常易懂的方式，從最基礎的概念講起，循序漸進地引導我理解“程序控製”到底是怎麼迴事。從簡單的開關邏輯，到復雜的反饋係統，每一個概念都伴隨著生動的例子和清晰的圖示，讓我這個完全的初學者也能迅速抓住核心。我尤其喜歡作者對“反饋”機製的講解，那簡直是點亮瞭我對整個自動化世界的理解。原來，機器並非隻會死闆地按照預設的步驟執行，它們還可以“感知”環境的變化，並據此調整自己的行為，這是一種多麼精妙的設計！讀完這部分，我甚至開始反思日常生活中的一些現象，比如自動恒溫器如何保持室溫穩定，或者洗衣機如何根據衣物量調整水位，背後都蘊含著如此深刻的程序控製原理。這本書不僅僅是在介紹技術，更是在開啓一扇認識智能世界的大門，讓我對未來充滿瞭期待。

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我一直以來都是一個動手能力比較強的人，喜歡拆裝一些小電器，觀察它們是如何工作的。但很多時候，即便拆開瞭，也無法理解其內在的邏輯。《程序控製概論》這本書，就像是給我提供瞭一把解鎖這些神秘運作機製的金鑰匙。作者在書中深入淺齣地介紹瞭各種控製器的類型，從早期的繼電器控製，到後來的單片機和PLC，每一個階段的發展都伴隨著技術的進步和應用領域的拓展。我尤其對PLC（可編程邏輯控製器）的介紹感到興奮，它就像是工業界的“大腦”，能夠協調和管理成韆上萬個設備同時運轉。書中關於PLC編程的示例，雖然我還沒來得及完全實踐，但光是看文字描述，就能想象齣它在現代工廠自動化中的重要作用。我甚至開始思考，自己在傢中是否也能利用一些簡單的原理，構建一些屬於自己的自動化小裝置。這本書不僅滿足瞭我對技術原理的好奇心，更激發瞭我動手實踐的欲望，讓我覺得科技並非高不可攀，而是可以融入生活，服務於我們的。

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《程序控製概論》這本書，與其說是一本技術手冊，不如說是一本關於“如何讓世界更有效率”的哲學讀物。我一直對工業生産的流程和效率提升很感興趣，這本書恰好滿足瞭我的求知欲。作者在書中對“PID控製”的講解，雖然一開始覺得有點抽象，但經過細緻的閱讀和對案例的分析，我終於領悟瞭它的精妙之處。PID控製就像是一種“自我學習”和“自我糾正”的機製，能夠在係統齣現偏差時，通過比例、積分、微分三個環節來不斷調整，最終達到預期的目標。這種看似簡單卻極其強大的控製策略，在各種工業場景中都有著廣泛的應用，比如化工生産中的溫度控製、電力係統中的電壓穩定等等。我甚至覺得，這種“犯錯-學習-糾正”的模式，在很多管理和決策領域也同樣適用。這本書讓我看到瞭程序控製在提升整體效率、保障係統穩定方麵的巨大價值，它不僅僅是關於機器的控製，更是關於係統優化和目標達成的智慧。

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這是一次非常意想不到的學習體驗。我並非因為專業需要而翻開《程序控製概論》，更多的是齣於一種對“萬物互聯”和“智能傢居”這類概念的興趣。《程序控製概論》並沒有直接告訴我如何構建一個智能傢居係統，但它卻為我打下瞭堅實的基礎。書中對“傳感器”和“執行器”的詳細講解，讓我明白瞭智能設備是如何感知環境（比如溫度、光綫、濕度）以及如何做齣反應（比如開關燈、調節閥門）。作者用生活化的例子，比如自動澆花係統，來闡述這些原理，讓我對這些看似高科技的産品有瞭更深刻的理解。我突然意識到，我們日常生活中接觸到的很多便利，背後都有著一套精密的程序控製係統在默默工作。這本書讓我看到瞭技術背後的“邏輯”，讓我不再僅僅是作為一個使用者，而是能夠從更深層次去理解和欣賞這些科技成果。它讓我明白，每一個智能化的功能，都是由一係列邏輯判斷和指令執行組閤而成的，這種“因果關係”的清晰展現，對我來說非常有啓發。

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坦白說，我一開始抱著一種半信半疑的態度來閱讀這本書的。我對“程序控製”這個詞匯總有一種天然的抵觸感，覺得它過於冰冷、技術化，可能充斥著晦澀難懂的專業術語。然而，《程序控製概論》徹底顛覆瞭我的看法。作者巧妙地將枯燥的理論與實際應用場景相結閤，讓我在閱讀過程中不斷産生“原來如此”的頓悟。書中關於“狀態機”的章節，讓我對事物在不同條件下的行為變化有瞭全新的認識，從一個簡單的售貨機如何識彆硬幣和按鍵，到更復雜的工業控製係統，都能夠用狀態機的模型來優雅地描述。我印象最深刻的是作者舉例說明如何用程序控製來優化生産綫效率，通過實時監測數據，動態調整生産步調，避免瓶頸的齣現。這讓我意識到，程序控製並非隻是讓機器“動起來”，它更是關於“如何讓機器更聰明、更高效地運作”的藝術。而且，作者在講解時，語言非常接地氣，很少齣現那些讓人望而生畏的數學公式，而是通過類比和故事化的敘述，將復雜的技術原理變得平易近人。這對於像我一樣非工科背景的讀者來說，簡直是福音。

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