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胡寿松 著

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店铺： 盛况空前图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030189554

商品编码：16021340732

包装：平装

出版时间：2007-06-01

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基本信息

书名：自动控制原理

定价：52.00元

作者：胡寿松

出版社：科学出版社

出版日期：2007-06-01

ISBN：9787030189554

字数：1040000

页码：684

版次：5

装帧：平装

开本：16开

商品重量：1.262kg

编辑推荐

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新定价链接：自动控制原理（第六版）

内容提要

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本书系《自动控制原理》第五版，比较全面地阐述了自动控制的基本理论与应用。全书共分十章，前八章着重介绍经典控制理论及应用，后两章介绍现代控制理论中的线性系统理论和优控制理论。
　　本书精选了第四版中的主要内容，加强了对基本理论及其工程应用的阐述。书中深入浅出地介绍了自动控制的基本概念，控制系统在时域和复域中的数学模型及其结构图和信号流图；比较全面地阐述了线性控制系统的时域分析法、根轨迹法、频域分析法以及校正和设计等方法；对线性离散系统的基础理论、数学模型、稳定性及稳态误差、动态性能分析以及数字校正等问题，进行了比较详细的讨论；在非线性控制系统分析方面，给出了相平面和描述函数两种常用的分析方法，对目前应用日益增多的非线性控制的逆系统方法也作了较为详细的介绍；后两章根据高新技术发展的需要，系统地阐述了线性系统的状态空间分析与综合，以及动态系统的优控制等方法。书末给出的三个附录，可供读者在学习中查询。
　　与本书配套的课件《自动控制原理电子版5.0》（科学出版社，2007），利于满足教学需要。此外，与本书配套的教材《自动控制原理习题解析》（ 科学出版社，2007），其中附赠光盘《MATLAB辅助分析与设计软件1.0》。
　　本书1985年被评为航空工业部教材，1988年被评为全国教材， 1993年起三次获得教学成果二等奖，2006年被批准列为普通高等教育 “十一五”规划教材。
　　本书可作为高等工业院校自动控制、工业自动化、电气自动化、仪表及测试、机械、动力、冶金等专业的教科书，亦可供从事自动控制类的各专业工程技术人员自学参考。

目录

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作者介绍

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胡寿松，1937年生于南京，1960年毕业于北京航空航天大学自动控制系，长期致力于控制理论与应用的研究和教学，现任南京航空航天大学教授、博士生导师。近年来，主持国家自然科学基金项目6项，省部级科研项目8项，发表论文200余篇；自1961年起一直担任“自动控制原理”课程

文摘

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序言

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《工程控制理论与实践：从基础到前沿》 内容概述 本书旨在为读者构建一套扎实的工程控制理论体系，并在此基础上，深入探讨现代控制技术的前沿发展及其在实际工程中的应用。内容涵盖了从经典的反馈控制系统分析与设计，到现代最优控制、鲁棒控制、自适应控制、模糊控制、神经网络控制等多种先进控制策略。全书理论与实践相结合，通过丰富的案例分析和仿真示例，帮助读者深刻理解各类控制理论的精髓，并掌握将其应用于解决复杂工程问题的能力。 第一部分：经典控制理论的基石 第一章：绪论：控制系统的基本概念与发展 1.1 什么是控制？ 引入控制的概念，解释其在自然界和社会生活中的普遍性。 区分开环控制与闭环控制（反馈控制），阐述反馈的必要性和优越性。 通过生活中的简单例子，如恒温器、自动驾驶的车辆（简化版），直观地介绍控制的目的和作用。 1.2 控制系统的组成要素 详细介绍一个典型的闭环控制系统包含的几个关键部分：被控对象、传感器、控制器、执行器。 对每个组成部分的职能进行清晰的界定，并给出不同工程领域中的具体实例（例如，在机器人手臂控制中，被控对象是机械臂本体，传感器是编码器，控制器是微处理器，执行器是电机）。 1.3 控制系统的分类 根据输入信号的性质，区分连续时间系统与离散时间系统。 根据系统内部变量的性质，区分线性系统与非线性系统。 根据系统模型是否随时间变化，区分时不变系统与时变系统。 强调在工程实际中，理解这些分类对于选择合适的分析工具和控制策略至关重要。 1.4 控制理论的发展简史与工程应用前景 简要回顾控制理论从早期机械式调速器到现代数字控制的发展历程。 展望控制技术在航空航天、汽车工业、机器人、生物医学、能源、环境监测等领域的广阔应用前景，激发读者学习的兴趣。 第二章：系统建模：理解被控对象的数学描述 2.1 建模的意义与方法 解释为什么需要对被控对象进行数学建模，强调建模是分析和设计控制系统的基础。 介绍物理建模（基于物理定律）和辨识建模（基于实验数据）两种主要建模方法。 2.2 线性定常系统的时域分析 2.2.1 传递函数（Transfer Function） 详细推导和解释传递函数概念，及其与拉普拉斯变换的紧密联系。 说明传递函数如何表征输入与输出之间的动态关系，以及其在线性时不变系统分析中的核心地位。 给出不同类型动态环节（如比例、积分、微分环节）的传递函数及其时域响应特性。 2.2.2 零输入响应与零状态响应 区分系统固有特性（零输入响应）和外部激励作用（零状态响应），阐述全响应是两者之和。 通过简单的二阶系统例子，展示不同初始条件如何影响零输入响应。 2.2.3 典型输入下的暂态响应分析 深入分析阶跃响应、斜坡响应、脉冲响应等典型输入信号对系统行为的影响。 引入时域性能指标：稳态误差、峰值时间、超调量、调节时间等，并阐述它们与系统参数的关系。 重点讲解二阶系统的暂态响应特性，如阻尼比和无阻尼自然频率如何决定系统的稳定性和响应速度。 2.3 系统结构图与信号流图 介绍如何将复杂的控制系统分解为基本组成模块，并用框图表示。 讲解信号流图及其化简方法（如梅森公式），作为另一种系统分析工具。 第三章：系统稳定性分析 3.1 什么是稳定性？ 定义有界输入有界输出（BIBO）稳定性，并阐述其在实际应用中的重要性。 区分稳定、不稳定和临界稳定状态。 3.2 代数稳定性判据 3.2.1 劳斯-赫尔维茨（Routh-Hurwitz）判据 详细介绍劳斯表（Routh Array）的构造方法。 阐述劳斯判据的判别规则，即通过劳斯表中第一列元素的符号来判断特征方程的根的分布，从而确定系统的稳定性。 讨论处理特征方程中零系数或零列的特殊情况。 3.2.2 根轨迹（Root Locus）法 引入根轨迹的概念，解释它是在某个系统参数（通常是开环增益K）变化时，闭环极点在s平面上的轨迹。 详细讲解绘制根轨迹的基本规则，包括实轴上的根轨迹、渐近线、与虚轴的交点、起点与终点等。 阐述根轨迹法在分析系统参数变化对稳定性和动态响应影响方面的优势。 3.3 频率域稳定性判据 3.3.1 奈奎斯特（Nyquist）判据 介绍复变函数与幅相曲线（Nyquist Plot）。 推导奈奎斯特判据，解释如何通过幅相曲线包围点(-1, j0)的圈数来判断闭环系统的稳定性。 讲解开环幅相特性与闭环稳定性的关系。 3.3.2 硼德（Bode）图法 介绍硼德图（Bode Plot），包括幅频特性和相频特性。 讲解增益裕度和相位裕度这两个重要的稳定性判据，以及它们与系统抗干扰能力的关系。 说明通过硼德图可以直观地分析系统在不同频率下的行为，并判断稳定性。 3.3.3 尼柯尔斯（Nichols）图法 介绍尼柯尔斯图，它结合了幅度和相位信息。 讲解如何利用尼柯尔斯图判断闭环系统的稳定性，并评估其动态性能。 第四章：控制器设计与分析 4.1 PID控制器：工程中最广泛应用的控制器 详细介绍比例（P）、积分（I）、微分（D）控制的作用及其对系统性能的影响。 讲解PID控制器的组成和工作原理。 讨论PID参数整定方法：手动整定法、临界比例法（齐格勒-尼科尔斯方法）、模糊整定法（简要提及）。 分析PID控制器在消除稳态误差、改善动态响应、抑制干扰等方面的优缺点。 4.2 串联和并联校正（补/超前校正） 解释串联校正和并联校正的基本思想。 详细介绍超前校正器和滞后校正器的传递函数模型。 讲解如何利用伯德图法设计超前校正器以改善系统的相位裕度，提高稳定性；如何设计滞后校正器以减小稳态误差，同时不显著降低系统的带宽。 4.3 状态空间方法：现代控制理论的基础 4.3.1 状态向量与状态方程 引入状态向量的概念，解释其能够完整描述系统内部状态。 推导线性定常系统的状态方程 $dot{x}(t) = Ax(t) + Bu(t)$ 和输出方程 $y(t) = Cx(t) + Du(t)$。 讨论状态方程相对于传递函数的优势（如能描述多输入多输出系统，包含内模信息）。 4.3.2 可控性与可观性 定义可控性，即能否通过控制输入使系统状态从任意初始状态到达任意终端状态。 定义可观性，即能否通过输出信号和输入信号完全确定系统的所有状态。 介绍可控性矩阵和可观性矩阵的计算方法。 阐述可控性和可观性在控制器设计和状态估计中的重要作用。 4.3.3 状态反馈控制 介绍状态反馈控制律 $u(t) = -Kx(t)$。 推导闭环系统方程，并分析状态反馈如何通过改变闭环系统的极点位置来实现系统性能的调整。 讨论极点配置（Pole Placement）问题：如何设计反馈增益矩阵K，使闭环系统极点位于期望的位置。 4.3.4 可观测性与状态估计（观测器设计） 在无法直接测量所有状态变量的情况下，介绍状态观测器（Observer）的概念。 推导Luenberger观测器，说明它如何利用系统的输入、输出以及一个模型来估计系统的状态。 讨论观测器增益矩阵L的设计，以保证估计误差的快速收敛。 第二部分：现代控制理论与前沿技术 第五章：最优控制理论 5.1 最优控制的基本概念 定义性能指标函数（Cost Function），如性能指标的积分（如二次型指标）或终端值。 引入最优控制的目标：在所有允许的控制作用中，找到能使性能指标达到最优（最小或最大）的控制策略。 5.2 线性二次型最优控制（LQR） 详细介绍LQR问题的数学描述：线性系统、二次型性能指标。 推导LQR问题的解：通过求解Riccati方程得到最优状态反馈增益矩阵K。 阐述LQR控制器的优势：鲁棒性好，设计方法系统化。 讨论LQR在实际工程中的应用，如飞行器姿态控制、机器人轨迹跟踪等。 5.3 动态规划原理与Hamilton-Jacobi-Bellman (HJB) 方程 介绍Pontryagin最小值原理（Pontryagin's Minimum Principle）作为求解最优控制问题的另一种重要方法（侧重原理介绍）。 深入讲解动态规划原理，及其核心——HJB方程，作为求解连续时间最优控制问题的基石。 第六章：鲁棒控制与自适应控制 6.1 鲁棒控制：处理模型不确定性 6.1.1 不确定性模型 分析实际工程系统中存在的模型不确定性来源，如参数摄动、未建模动态等。 介绍描述不确定性的方法，如区间不确定性、结构化不确定性。 6.1.2 H∞控制 介绍H∞控制的目标：在最坏的不确定性情况下，保证闭环系统的性能指标（如鲁棒稳定性和鲁棒性能）满足要求。 简要介绍H∞范数和其在系统分析中的意义。 阐述H∞控制器设计的基本思路，以最小化系统从扰动到输出的H∞范数。 6.1.3 μ-综合分析与综合 介绍μ-综合分析与综合方法，用于处理不确定性具有特定结构的系统。 阐述其在提供更精确鲁棒性界限方面的优势。 6.2 自适应控制：应对时变系统与参数未知 6.2.1 自适应控制的基本思想 当被控对象参数未知或随时间变化时，自适应控制能够实时调整控制器参数以适应系统变化，保持系统性能。 6.2.2 基于模型参考自适应控制（MRAC） 介绍MRAC的原理：将系统输出跟踪一个参考模型输出，通过调整控制器参数来实现。 解释如何设计自适应律来更新控制器参数。 6.2.3 基于自校准（Self-Tuning）的自适应控制器 介绍自校准控制器的原理：在线辨识系统模型，然后根据辨识结果调整控制器参数。 6.2.4 鲁棒自适应控制 结合鲁棒控制与自适应控制的思想，处理同时存在不确定性与参数变化的情况。 第七章：智能控制方法 7.1 模糊控制 7.1.1 模糊逻辑与模糊集 介绍模糊逻辑与传统二值逻辑的区别，模糊集合的隶属度函数。 7.1.2 模糊控制器的结构 详细阐述模糊控制器的组成：模糊化、模糊规则库、模糊推理、解模糊。 通过示例说明模糊语言变量（如“温度高”、“速度慢”）和模糊规则（如“如果温度高且压力大，则减小阀门开度”）如何实现控制。 7.1.3 模糊控制器的设计与应用 讨论模糊控制器参数整定的方法，以及其在非线性、复杂系统控制中的优势。 7.2 神经网络控制 7.2.1 人工神经网络基础 介绍人工神经网络的基本结构（神经元、层、激活函数）和学习机制（监督学习、无监督学习）。 7.2.2 神经网络在控制中的应用 介绍如何将神经网络用作控制器，例如，通过训练神经网络来逼近复杂的非线性函数，实现模式识别和决策。 讨论用于模型辨识的神经网络，以及用于在线控制的神经网络。 7.2.3 模糊神经网络（Fuzzy Neural Networks） 结合模糊逻辑和神经网络的优势，介绍模糊神经网络及其在控制系统中的应用。 第八章：先进控制技术与系统集成 8.1 预测控制（Model Predictive Control, MPC） 8.1.1 MPC的基本原理 介绍MPC通过预测未来一段时间内的系统响应，并在此预测区间内优化控制输入，然后只施加第一个时间步的控制作用，并在下一个时刻重复该过程。 强调MPC能够处理约束条件（如输入和输出的上下限）。 8.1.2 MPC的优点与应用 讨论MPC在多变量系统、具有复杂动态和约束条件的应用中的优势，如化工过程控制、能源系统管理。 8.2 智能系统集成与分布式控制 8.2.1 协同控制与多智能体系统（Multi-Agent Systems） 介绍多个智能体之间如何通过通信和协调来实现共同目标。 探讨在机器人集群、无人机编队控制等领域的应用。 8.2.2 基于模型的系统工程与仿真 强调在设计和实现复杂控制系统时，使用统一的模型驱动方法的重要性。 介绍多物理场仿真平台在验证和集成不同控制算法中的作用。 8.3 数字控制系统的实现与挑战 8.3.1 采样与量化 讲解连续时间信号如何通过采样转换为离散时间信号。 介绍量化误差及其影响。 8.3.2 Z变换与离散时间系统分析 介绍Z变换作为处理离散时间系统的数学工具，及其与拉普拉斯变换的类比。 讲解离散时间系统的传递函数、零极点、稳定性分析。 8.3.3 数字控制器设计 讨论如何在离散域中设计控制器（如离散PID、零极点匹配法）。 8.3.4 实际实现中的考虑 讨论实时性、计算资源限制、模数/数模转换器的影响、数字滤波等实际工程问题。 实践应用与案例分析 本书将穿插大量的工程案例，涵盖以下方面： 机器人控制： 机械臂的轨迹跟踪、关节角度控制、力控。 航空航天： 飞行器的姿态稳定与控制、自动驾驶系统。 汽车工程： 发动机转速控制、自动巡航控制、ABS防抱死系统。 过程控制： 化工反应器的温度、压力、流量控制。 电力系统： 发电机组的频率和电压调节。 生物医学工程： 假肢控制、药物输送系统的精确控制。 通过对这些案例的深入分析，读者将能够理解理论知识如何转化为解决实际工程问题的工具，并培养独立分析和设计控制系统的能力。 学习目标 完成本书的学习后，读者将能够： 1. 深刻理解经典和现代控制理论的核心概念与数学工具。 2. 掌握各种系统建模方法，并能建立被控对象的数学模型。 3. 熟练运用稳定性判据分析系统的稳定性。 4. 能够设计和整定PID控制器，并进行串级、并联校正。 5. 理解状态空间方法的优势，并能进行极点配置和设计状态观测器。 6. 掌握最优控制、鲁棒控制、自适应控制等现代控制策略的基本原理。 7. 了解模糊控制、神经网络控制等智能控制技术及其在复杂系统中的应用。 8. 具备分析和设计简单到中等复杂度的工程控制系统的能力。 9. 能够将所学知识应用于解决实际工程问题，并具备进一步学习前沿控制理论的基础。 本书适合于自动化、电气工程、机械工程、航空航天、计算机科学等相关专业的本科生、研究生，以及从事控制系统设计、开发和调试的工程师。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名简洁明了，一看就知道是关于自动控制领域的。我之所以关注这本书，是因为我最近在学习一些机器学习和人工智能相关的知识，发现自动控制原理是这些领域非常重要的基础。很多智能系统的设计，都离不开对控制理论的深刻理解。比如，如何让机器人精准地完成某个动作，如何让无人机稳定地飞行，这些都需要强大的控制算法作为支撑。我希望这本书能够系统地介绍自动控制的各种基本概念、建模方法、分析技术和设计策略。尤其是我对一些高级控制方法，比如自适应控制、鲁棒控制等很感兴趣，希望这本书能够有所涉及。虽然是二手书，但我更看重它内容的价值。如果这本书能够帮助我建立起坚实的自动控制理论基础，那么它对我未来的学习和研究将会非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

我是在一个偶然的机会看到这本书的，当时正在浏览一些关于工业自动化和智能制造的资料，突然间被这个书名吸引了。虽然我并非直接从事自动控制领域的研究，但我的工作内容经常会涉及到需要与自动化设备打交道，理解它们的工作原理对我来说至关重要。这本书给我的第一印象是它非常“硬核”，从书名就能感受到其专业性。我之前也零散地了解过一些自动控制的概念，比如PID控制器、模糊控制等等，觉得它们在实际应用中扮演着举足轻重的角色。这本书的出现，无疑为我提供了一个系统学习的机会。我期待它能深入浅出地讲解自动控制的理论基础，并且能结合一些实际的工程案例，这样我就能更好地将书本知识与我的工作实践联系起来。封面设计朴实无华，没有过多花哨的装饰，这反而让我觉得这本书更加务实，更专注于内容本身。我希望这本书能够帮助我打开一扇新的大门，让我对这个领域有更深刻的认识，也为我未来的工作提供更多灵感和技术支持。

评分☆☆☆☆☆

这本书的定价相对来说还是比较合理的，尤其考虑到它是一本专业类的学术著作。我之前也了解过一些相关的教材，价格普遍偏高，所以这次能以一个相对优惠的价格入手，还是感到挺划算的。我注意到这本书是“二手”的，但这并不影响我对它的期待。通常来说，二手书在内容上和新书是一样的，只是在品相上可能稍有差异。我买这本书主要是为了学习其内容，对于品相我并不太在意，只要不影响阅读就好。从封面和书名来看，这本书应该涵盖了自动控制领域的核心理论和方法，这正是我所需要的。我最近在进行一个项目，需要用到一些控制算法，对这方面的知识储备还不够扎实，希望这本书能够为我提供必要的理论指导和技术参考。我特别希望书中能够包含一些算法的推导过程和实现细节，这样我才能更好地理解并应用到我的实际工作中。

评分☆☆☆☆☆

这本《自动控制原理》给我一种厚重感，书脊的磨损痕迹仿佛在诉说着它经历过的时光。我拿到书的时候，特意翻看了几页，纸张虽然有些泛黄，但字迹依然清晰，没有出现掉页或者破损的情况。这种带着历史感的老书，总有一种独特的魅力。我一直对那些能够让物体“自己动起来”的技术非常着迷，而自动控制原理恰恰是实现这一切的基石。我记得小时候玩过的遥控汽车，虽然简单，但已经让我对“控制”这个概念产生了浓厚的兴趣。后来学习了一些物理和数学知识，才慢慢了解到，原来背后有着如此严谨的理论体系。这本书的到来，就像是为我打开了一扇通往那个复杂而迷人世界的窗口。我希望它能让我理解那些隐藏在各种自动化设备背后的“大脑”是如何思考和工作的，是如何通过精密的计算和调整来完成各种任务的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计很复古，那种淡淡的纸张泛黄感，总让人联想到在图书馆里翻阅旧书时的那种沉静氛围。我拿到手里的时候，甚至能闻到一股淡淡的油墨香，瞬间就把我拉回了学生时代，想起当年为了啃下那几本厚重的专业书，熬过的无数个夜晚。这次买这本书，其实是出于一种情怀，也想重温一下当年那种纯粹的学习乐趣。我记得当时对自动控制原理的理解，还停留在一些基础的概念上，比如反馈、开环、闭环等等，觉得它们就像是魔术一样，能够让一个系统变得“聪明”起来。现在虽然工作了，但偶尔还是会回想起那些公式和曲线，总觉得里面蕴含着一种解决问题的哲学。这本书的纸质也很好，摸起来很舒服，书页厚实，翻阅起来不容易损坏。我打算找个周末的午后，泡上一杯咖啡，静静地坐下来，重新品味一下这本书。也许这次阅读会有新的体会，不再是当年那种死记硬背式的学习，而是能从更宏观的角度去理解自动控制的魅力，去感受它在现代科技中的应用有多么广泛。