控制论 概念、方法与应用 第2版PDF电子书下载

基本概念篇 3

第1章 绪论 3

1.1 控制论的发展简史 3

1.1.1 中国古代自动装置与反馈思想 3

1.1.2 控制和自动化技术的发展经历了四个历史时期 4

1.1.3 控制论的创立和发展 8

1.2 维纳的《控制论》 11

1.2.1 《控制论》名著简介 11

1.2.2 “三论”与控制科学 13

1.3 控制论的哲学思考 15

1.4 控制论在国民经济发展中的作用与地位 17

1.5 本书结构 18

1.6 小结 19

习题 19

参考文献 20

第2章 基本概念 21

2.1 控制论系统 21

2.2 控制与调节 22

2.3 进化与适应 23

2.4 反馈原理 23

2.5 系统模型与信号流图 24

2.6 信息与通信 25

2.7 估计与识别 26

2.8 决策与对策 28

2.9 智能与学习 29

2.10 仿真与重构 30

2.11 稳定性与收敛性 31

2.12 最优性与鲁棒性 32

2.13 自繁殖与自组织 33

2.14 必需变异度律 34

2.15 小结 35

习题 35

参考文献 35

基本方法篇 39

第3章 经典控制理论与方法 39

3.1 自动控制系统的类型和组成 39

3.1.1 恒值自动调节系统 39

3.1.2 程序自动控制系统 40

3.1.3 随动系统（伺服系统） 41

3.1.4 自动控制系统的组成 42

3.1.5 模拟控制（调节）器控制和计算机控制 43

3.2 反馈控制方法与扰动补偿方法 45

3.3 系统模型与时域分析法 46

3.3.1 控制系统的稳定性、稳态误差和动态品质 46

3.3.2 自动控制系统的控制规律 49

3.3.3 建立控制元件和系统的数学模型 50

3.3.4 炉温自动控制系统的数学模型 51

3.3.5 自动控制系统的时间域研究法 56

3.3.6 稳定性分析及代数判据 59

3.4 传递函数与频域分析法 61

3.4.1 拉普拉斯变换 61

3.4.2 元件和系统的传递函数，系统的结构图 62

3.4.3 自动控制系统的频率域分析法 69

3.4.4 频率法分析系统的动态性能和稳定性 74

3.5 控制系统的校正 78

3.5.1 控制系统的频率法校正 79

3.5.2 随动系统基于开环幅相特性的频率法校正 81

3.5.3 Simulink仿真支持下基于开环传递函数的频率法校正 85

3.5.4 过程控制系统的控制器参数整定 88

3.5.5 扰动补偿器设计 91

3.6 其他线性控制系统 93

3.6.1 多变量控制系统和解耦设计 93

3.6.2 线性离散控制系统 95

3.7 小结 99

习题 100

参考文献 101

第4章 非线性系统控制方法 102

4.1 非线性元件及其线性化 102

4.1.1 非线性元件 102

4.1.2 非线性元件的线性化 104

4.2 非线性控制系统的经典研究方法 106

4.2.1 非线性系统的相平面研究法 106

4.2.2 二阶线性系统的相平面轨迹 107

4.2.3 二阶非线性系统的相平面轨迹及其绘制法 108

4.2.4 继电器控制系统的相平面图 110

4.3 分叉与混沌 112

4.4 其他描述与控制方法 114

4.4.1 非线性系统研究的描述函数法 114

4.4.2 非线性系统的快速控制和校正 119

4.5 小结 120

习题 121

参考文献 122

第5章 现代控制理论与方法 123

5.1 状态空间模型 123

5.1.1 状态空间模型的一般概念 123

5.1.2 状态空间模型的时域响应 129

5.1.3 连续时间模型的离散化 132

5.2 稳定性、能控性与能观性 133

5.2.1 线性系统的稳定性 133

5.2.2 连续时间线性系统的能控性 137

5.2.3 连续时间线性系统的能观性 139

5.2.4 离散时间线性系统的能控性与能观性 140

5.3 状态估计 140

5.3.1 状态估计的准则 141

5.3.2 线性系统滤波原理 142

5.3.3 基本卡尔曼滤波器 143

5.4 系统辨识 143

5.4.1 模型辨识问题的数学描述 144

5.4.2 离散时间线性差分模型的最小二乘参数估计 144

5.4.3 离散时间线性差分模型的递推最小二乘参数估计 146

5.4.4 二位式伪随机序列及其在系统辨识中的应用 146

5.5 最优控制 148

5.5.1 最优控制的基本概念 148

5.5.2 离散时间线性二次型最优控制问题 149

5.6 自适应控制与预测控制 151

5.6.1 自适应控制的一般概念 151

5.6.2 最小方差控制与自校正调节器 152

5.6.3 广义预测自校正控制器 155

5.7 大系统理论与系统工程 155

5.7.1 系统工程的一般概念 155

5.7.2 现代工业系统的信息结构 156

5.7.3 系统优化与大系统理论 157

5.7.4 决策与决策支持系统 160

5.8 小结 161

习题 162

参考文献 163

第6章 人工智能方法与技术 164

6.1 概述 164

6.2 模式识别与贝叶斯决策 165

6.2.1 模式及其识别 165

6.2.2 模式识别系统 165

6.2.3 特征提取与特征选择 166

6.2.4 分类问题 166

6.2.5 贝叶斯决策 167

6.3 专家系统与知识推理 170

6.3.1 专家系统的特征 170

6.3.2 专家系统的结构 171

6.3.3 知识表示方法 172

6.3.4 知识推理 176

6.4 模糊逻辑与模糊推理 178

6.4.1 模糊集合论 178

6.4.2 模糊逻辑系统 179

6.4.3 模糊推理 181

6.5 神经网络与机器学习 183

6.5.1 神经元数理模型与Hebb规则 184

6.5.2 感知器及δ－规则 186

6.5.3 多层前馈网络与BP学习算法 189

6.5.4 RBF神经网络与聚类分析 193

6.6 小结 195

习题 195

参考文献 196

第7章 智能控制方法 197

7.1 智能控制的概念 197

7.2 专家控制 198

7.2.1 专家系统和专家控制器 198

7.2.2 专家控制系统举例——青霉素发酵过程专家控制系统 199

7.3 模糊控制 201

7.3.1 模糊控制原理 201

7.3.2 模糊控制应用举例 203

7.4 学习控制 206

7.5 神经网络控制 208

7.5.1 利用神经网络建立模型 208

7.5.2 神经元控制 210

7.5.3 神经网络控制方法 211

7.5.4 基于神经网络的故障诊断 213

7.6 小结 216

习题 217

参考文献 217

应用分支篇 221

第8章 工程控制 221

8.1 过程工业控制 221

8.1.1 过程工业控制的研究内容及特点 221

8.1.2 过程控制系统的结构与组成 222

8.1.3 基于计算机技术的过程控制系统 223

8.2 机械加工自动化 227

8.2.1 机械加工自动化的内涵与意义 227

8.2.2 数控机床 228

8.2.3 计算机群控系统 230

8.2.4 柔性制造系统 230

8.3 电力系统自动化 232

8.3.1 电力系统自动化的目标与任务 232

8.3.2 电力设备的监督与控制 232

8.3.3 电力系统的协调与优化 234

8.4 飞行器控制 235

8.4.1 飞行器与控制 235

8.4.2 飞行器姿态控制系统 236

8.4.3 飞行器导航与制导系统 237

8.5 自主车辆与交通控制 239

8.5.1 自主车辆 239

8.5.2 交通控制 240

8.6 工业大系统优化与综合自动化 243

8.6.1 工业大系统优化 243

8.6.2 合成氨装置的在线稳态优化控制 245

8.6.3 综合自动化 248

8.7 网络化控制系统 250

8.7.1 网络化控制系统的特点 250

8.7.2 网络传输时延分析 251

8.7.3 网络化控制实际应用 253

8.8 小结 253

习题 254

参考文献 255

第9章 生物控制 256

9.1 概述 256

9.2 生物反馈系统 257

9.2.1 体温调节系统 257

9.2.2 生物反馈治疗 259

9.3 神经控制论 261

9.3.1 神经网络 261

9.3.2 人工智能与模糊系统 264

9.3.3 感觉信息处理 265

9.4 生物仿生与意念控制 265

9.4.1 生物仿生 265

9.4.2 意念控制 267

9.5 中医学 269

9.6 小结 270

习题 270

参考文献 271

第10章 社会经济与生态、环境及农业控制 272

10.1 社会经济系统中的反馈与控制 272

10.2 人口系统的建模和控制 273

10.2.1 人口数学模型的参数估计 275

10.2.2 人口数学模型的应用 275

10.3 宏观经济数学模型及宏观调控 278

10.3.1 投入－产出表和模型 280

10.3.2 宏观计量经济模型 284

10.3.3 宏观计量经济模型举例 285

10.3.4 对国民经济的宏观调控 291

10.4 生态、环境及农业系统控制 291

10.4.1 生态系统和生态平衡 292

10.4.2 生态控制 294

10.4.3 环境控制 295

10.4.4 环境系统建模和河流污染控制的实例 297

10.4.5 发展现代农业和农业自动化 300

10.5 小结 303

习题 304

参考文献 305

第11章 机器人与智能系统 306

11.1 概述 306

11.2 语音识别系统 306

11.2.1 语音识别的发展简史 307

11.2.2 语音识别的基本原理 307

11.2.3 语音识别中的特征提取 309

11.2.4 语音训练与识别 311

11.2.5 应用展望 312

11.3 文字识别系统 313

11.3.1 文字识别的基本概念 313

11.3.2 汉字识别中的特征提取 314

11.3.3 汉字识别中的分类与判决 319

11.4 目标识别 320

11.4.1 目标识别问题的一般描述 320

11.4.2 目标特征提取 321

11.4.3 基于多源特征信息融合的目标识别 327

11.5 工业机器人 330

11.5.1 机器人发展概况 330

11.5.2 机器人构成及控制 331

11.6 智能机器人 334

11.6.1 机器视觉系统的组成 335

11.6.2 图像获取 335

11.6.3 图像处理技术 336

11.6.4 智能图像处理与融合 338

11.7 机器人的广泛应用 340

11.8 小结 344

习题 344

参考文献 345

附录A 拉普拉斯变换简表 346

附录B 矩阵初步 347

附录C 随机过程简述 352