类比控制电路设计与控制实验(附教学光碟)(第二版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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本书从运算放大器电路设计出发，详细介绍如何以运算放大器来设计控制电路，并应用所设计的控制电路做控制系统整合实验。本书可配合"类比控制实验教学系统"做控制实验，这套系统电路完全公开，并在本书中详细说明电路的设计及调整，另外也以电子电路模拟软体Electronics Workbench 来进行模拟实验，使读者可获一完整的控制系统设计概念。本书适合大学、科大电机、机械、自动控制系「自动控制」课程使用。

好的，下面是为您的图书《类比控制电路设计与控制实验（附教学光盘）（第二版）》撰写的图书简介，旨在全面介绍本书未包含的内容，并保持专业、详实的风格，避免明显的AI痕迹。 --- 图书简介：前沿控制系统理论与现代数字实现方法 本书聚焦于理论控制系统的前沿发展、先进的建模与分析技术，以及现代数字信号处理在控制系统中的应用实践。本书旨在为读者提供一个超越传统模拟电路控制范畴的、面向未来工程挑战的知识框架。 第一部分：先进控制理论与非线性系统分析 本书深入探讨了经典控制理论（如PID、根轨迹、频率响应分析）之外的、面向复杂工程问题的先进控制方法。我们不涉及模拟电路的设计与实现细节，而是专注于系统行为的数学描述与高级算法构建。 1. 现代状态空间理论与最优控制 本部分详尽阐述了状态空间方法的优势及其在多输入多输出（MIMO）系统分析中的核心地位。内容涵盖： 系统矩阵分解与可控性/可观测性分析： 详细推导了如何利用李雅普诺夫判据和辅助矩阵来精确判定系统的内在特性，这是设计复杂控制器的前提。 极点配置（Pole Placement）与反馈设计： 重点讨论基于状态反馈的极点配置方法，包括Ackermann公式的应用及其局限性。我们着重分析当系统模型不精确或无法完全观测时，如何进行鲁棒的极点分配。 线性二次型调节器（LQR）与H-无穷控制（$H_{infty}$ Control）： 深入讲解如何通过代价函数的选择来平衡性能（快速性、精度）与控制能量（执行器负载）。$H_{infty}$ 控制理论的引入，使得我们能够系统地处理模型的不确定性，设计出保证在特定干扰范围内的稳定控制器。这部分完全基于数学优化理论，不涉及任何具体硬件电路的搭建。 2. 非线性系统建模与分析 本部分关注现实世界中普遍存在的非线性现象，并提供了严格的数学分析工具，与模拟电路中对线性化模型的依赖形成鲜明对比。 相平面分析法（Phase Plane Analysis）： 针对二阶非线性系统，展示如何通过绘制相轨迹来预测系统行为，识别极限环和奇点，这是一种纯粹的定性分析方法。 李雅普诺夫稳定性理论（Lyapunov Stability Theory）： 这是非线性系统稳定性的基石。本书详细介绍了直接法（第一法）和间接法（第二法，即构造李雅普诺夫函数），重点在于如何针对特定非线性动力学构建有效的能量函数来证明全局或局部稳定性，而非通过线性化近似。 奇异摄动法与平均场理论： 介绍处理具有快慢动态耦合系统的数学技巧，这些方法是设计高频滤波和多速率控制的基础，属于纯粹的微分方程求解范畴。 第二部分：数字控制系统与现代实现技术 本书的核心面向现代控制系统普遍采用的数字实现方式。我们探讨如何将连续时间系统转化为离散时间系统，并设计在微处理器或FPGA上高效运行的算法。 3. 离散时间系统分析与Z变换 本部分是数字控制的基础，完全聚焦于代数运算和离散时间序列分析，与连续时间系统的微分运算截然不同。 Z变换及其逆变换： 详细解析Z变换的收敛域、时移性质，并提供一套系统的查表与留数定理求解离散系统的脉冲响应。 离散系统的稳定性判据： 对比连续系统的Routh-Hurwitz判据，本书重点讲解朱里安-阿勒拜恩（Jury Stability Criterion）在单位圆上的稳定性判定，以及如何通过双曲函数变换将单位圆映射到s平面进行分析。 零阶保持器（ZOH）与一阶保持器的建模： 深入分析保持器对系统带宽和相位裕度的影响，这对于确保数字控制器在实际运行中与连续系统行为一致至关重要。 4. 数字控制器的设计与实现 本部分内容侧重于算法的转换、优化和在计算平台上的实施效率。 从s域到z域的转换技术： 详细对比并量化了三种主要的转换方法——双线性变换（Tustin's Method）、匹配极零点法和前向欧拉法——在引入频率预畸变（Pre-warping）和量化误差方面的优劣。 数字PID控制器的实现： 探讨三种主要的PID形式：位置式、速度式和增量式。重点分析抗饱和（Anti-windup）算法的有效设计，以及如何通过参数整定（如Ziegler-Nichols的离散化版本）来优化性能。 基于模型的数字控制器设计： 详细介绍如何利用离散状态空间模型进行数字极点配置和LQR设计，并讨论状态观测器（如卡尔曼滤波器）在离散系统中的设计流程。 第三部分：智能控制与系统辨识 本书的最后部分超越了传统反馈的范畴，转向了依赖于数据驱动和学习机制的控制策略，这些方法依赖于强大的计算能力而非完美的系统模型。 5. 神经网络与模糊逻辑控制 本部分探讨如何使用软计算技术来处理那些难以精确建模的复杂系统。 人工神经网络（ANN）在控制中的应用： 介绍前馈网络、循环网络（RNN）在系统辨识和自适应控制中的结构和训练算法（如反向传播）。重点在于网络的泛化能力与实时计算的矛盾分析，而非具体的电路实现。 模糊逻辑系统（Fuzzy Logic Systems）： 阐述Fuzzy Set理论、隶属函数的设计（三角、梯形、高斯）以及模糊推理规则库的构建。分析模糊控制器的IF-THEN结构如何提供对非线性系统的高鲁棒性，但其设计依赖于专家经验而非纯粹的数学建模。 6. 现代系统辨识方法 系统辨识是获取精确数字模型的前提。本书关注基于数据驱动的辨识算法。 参数估计： 详细介绍最小二乘法（Least Squares Estimation）及其改进的递归最小二乘法（RLS），用于在线估计线性时不变（LTI）系统的参数。 模型的选择与验证： 讨论如何利用赤池信息准则（AIC）或贝叶斯信息准则（BIC）来选择最优模型阶数，以及交叉验证在评估模型预测能力中的作用。 --- 总结： 本书的全部内容集中于控制理论的高层数学框架、现代数字算法设计、非线性系统理论分析以及数据驱动的智能控制策略。它假设读者已经掌握了基本的电路分析和基础的线性系统理论，而将重点放在了如何利用先进的计算和理论工具来解决二十一世纪工程中遇到的更复杂、更具挑战性的控制问题。本书不包含任何关于运算放大器、晶体管级联、RC/LC滤波器的设计参数计算，或实际的模拟元件选型与PCB布局的讨论。

第1章　　类比控制实验教学系统介绍　　　1
　1.1　　简介　　　　　　　　　　　2
　1.2　　系统特色　　　　2
　1.3　　控制方块说明　　　　4

第2章　　控制方块电路实验　　　101
　2.1　　简介　　　101
　2.2　　运算放大器介绍　　　102
　2.3　　加法、减法及放大电路设计　　111
　2.4　　积分电路设计　　　119
　2.5　　微分电路设计　　　　　　　　　　128
　2.6　　控制方块电路实验　　　133

第3章　　实验篇　　　　　　　　　　　　　217
　3.1　　简介　　　　　　　　217
　实验一　拉氏转换(Laplace　Transform)实验　　219
　实验二　系统模拟(System　Simulation)实验　　263
　实验三　稳态误差(Steady-state　error)实验　299
　实验四　一阶系统(First-order　System)实验　339
　实验五　二阶系统(Second-order　System)实验　355
　实验六　暂态响应规格(Specification)实验　　375
　实验七　零点(Zero)对一阶系统的影响实验　　395
　实验八　零点(Zero)对二阶系统的影响实验　　403
　实验九　二阶系统主根(Dominant　Pole)实验　　423
　实验十　永磁式直流伺服马达实验　　431
　　(PM　DC　SERVO　MOTOR)
　实验十一　比例控制器(P　Controller)实验　　447
　实验十二　积分控制器(I　Controller)实验　　467
　实验十三　微分控制器(D　Controller)实验　　485
　实验十四　PI控制器(PI　Controller)实验　　503
　实验十五　PD控制器(PD　Controller)实验　　517
　实验十六　PID控制器实验(一)　　531
　实验十七　PID控制器实验(二)　　　543
　实验十八　PID控制器实验(三)　　　551
　实验十九　PID控制器实验(四)　　　559
　实验二十　相位超前补偿器实验(一)　　565
　　(Phase　Lead　Compensator)
　实验二十一　相位超前补偿器实验(二)　　　577
　实验二十二　相位落后补偿器实验(一)　　589
　　(Phase　Lag　Compensator)
　实验二十三　相位落后补偿器实验(二)　　　601
　实验二十四　相位落后-超前补偿器实验(一)　613
　　(Phase　Lag-lead　Compensator)
　实验二十五　相位落后-超前补偿器实验(二)　　625
　实验二十六　相位落后-超前补偿器实验(三)　　635
　实验二十七　极点-零点对消实验　　　649
　　(Pole-Zero　Cancellation)
　实验二十八　内回路回授控制实验　　　661
　　(Inner-loop　Feedback　Control)
　实验二十九　状态回授极点指定实验　　　673
　　(State　Feedback　Pole　Assignment)

参考文献　　　　　687

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坦白說，市面上關於控制理論的書籍不少，但很多時候不是過於學術，就是淪為蜻蜓點水，難以真正應用到實務上。這本《類比控制電路設計與控制實驗(附教學光碟)(第二版)》之所以吸引我，正是因為它直接點出了「設計」與「實驗」這兩個攸關工程實踐的關鍵字。我一直認為，學會如何「設計」出一個穩定且有效的類比控制電路，並透過實際「實驗」來驗證和調優，才是工程師的必修課。 我特別期待書中對於「設計」的引導，是否會包含一些經典的控制電路架構，例如如何利用運算放大器、電阻、電容等基本元件，去實現諸如濾波、放大、積分、微分等功能，並將它們組合成一個完整的控制迴路。此外，針對「實驗」的部分，我希望能看到更詳細的操作步驟和圖解，讓讀者能夠循序漸進地完成實驗，並且理解每一個實驗步驟背後的原理。如果書中能提供一些常見的實驗儀器（如示波器、函數信號發生器、電源供應器等）的使用技巧，以及如何從實驗數據中判斷電路性能（例如響應時間、穩定性、超調量等），那將會是極大的加分項。

评分☆☆☆☆☆

身為一個在工程領域摸索了一段時間的過來人，我常常覺得，理論的學習固然重要，但那往往只是冰山一角。真正讓一個工程師脫穎而出的，是他能否將這些理論轉化為實際可用的解決方案，而這之中「設計」與「實驗」扮演著不可或缺的角色。《類比控制電路設計與控制實驗(附教學光碟)(第二版)》這個書名，就精準地抓住了這個核心。我尤其關注「設計」的部分，究竟它會從哪些基本元件出發，如何引導讀者一步步構建出符合特定需求的類比控制電路？是從PID控制器開始，還是更深入地探討狀態空間等進階概念？ 而「控制實驗」的部份，更是讓我覺得這本書的實用性極高。實驗數據的取得、分析與驗證，是驗證設計是否成功的關鍵。我很好奇書中會提供哪些典型的控制實驗，例如伺服馬達的控制、溫控系統的實現，或是其他常見的自動化應用。更重要的是，它會不會提供關於實驗儀器的選擇、連接與操作指導，以及如何透過實驗數據來優化電路參數，甚至是診斷問題。我相信，透過扎實的實驗訓練，才能真正將控制理論的知識內化，並培養出解決實際工程問題的能力。

评分☆☆☆☆☆

我本身對自動控制的領域有著濃厚的興趣，特別是類比控制電路，它在許多工業應用中仍然扮演著關鍵的角色，其直觀性和易於理解的特性，對於建立初階的控制概念非常有幫助。《類比控制電路設計與控制實驗(附教學光碟)(第二版)》這個書名，直接點出了它的重點——不只理論，更要實作。我非常看重「設計」這個環節，希望書中能提供系統性的設計方法，例如如何從系統規格出發，逐步進行元件選擇、架構設計，以及如何進行數學模型建構與分析。 而「控制實驗」的部分，更是實踐理論的最佳途徑。我期待書中能涵蓋一些經典的控制實驗範例，例如對一階、二階系統的響應分析，或是PID控制器在不同應用場景下的調校。附帶的「教學光碟」更是讓我眼前一亮，這代表著除了書本上的文字和圖示，我們還能透過更生動、互動的方式來學習。我希望光碟裡能夠有詳細的實驗步驟演示，甚至是實際操作的影片，或是能夠提供一些用於實驗的軟體工具，例如電路模擬器、數據擷取軟體等，讓讀者能夠在實驗室環境之外，也能有更豐富的學習體驗。

评分☆☆☆☆☆

對於像我這樣，既想深入理解類比控制電路的原理，又渴望親手進行實作的學習者來說，一本結合「設計」與「實驗」的教材，加上「教學光碟」的輔助，簡直是夢寐以求。《類比控制電路設計與控制實驗(附教學光碟)(第二版)》這個書名，就讓我看到了這種可能性。我對「設計」的部分很感興趣，想知道書中是否會介紹一些常用的設計流程和技巧，例如如何根據系統的動態特性來選擇合適的控制器結構，或是如何利用頻率響應法、根軌跡法等方法來進行穩定性和性能的分析。 而「控制實驗」的部分，更是讓我充滿期待。我希望這本書能提供一系列有代表性的實驗，從簡單的開迴路系統分析，到複雜的閉迴路閉迴路控制器調校。透過實際搭建電路、測量數據、並與理論預測進行對比，相信能夠大大加深對控制系統行為的理解。如果教學光碟中能包含電路模擬軟體的使用教學，或是能提供預設的電路檔，讓讀者可以在電腦上先進行模擬，再到實驗室動手，那無疑會讓學習過程更加順暢和高效。

评分☆☆☆☆☆

哇，看到這本《類比控制電路設計與控制實驗(附教學光碟)(第二版)》真是讓人眼睛一亮！身為一個對電子學充滿熱情，特別是熱愛動手實作的學生（或是初階工程師），類比控制電路一直是我的興趣所在。過去我可能接觸過一些較為基礎的書籍，但總覺得少了點深度，或是對於實際操作的引導不夠清晰。這本書的標題就透露出它的重點——不只講理論，更強調「設計」與「實驗」，這正是學以致用的關鍵！ 光碟的附贈更是大大加分，現今的學習趨勢，光靠紙本已經不夠了，有互動式的光碟資源，可以輔助我們理解抽象的電路行為，甚至能模擬一些實驗情境，這對於在實驗室操作前預先演練，或是對一些難以搭建的電路有初步認識，都有極大的幫助。我特別期待光碟裡是否有完整的實驗步驟、電路圖的模擬檔，甚至是各種參數的調整與結果分析的範例。畢竟，控制系統的調校往往是許多初學者的痛點，若能有系統性的引導，相信能大幅縮短摸索的時間，並培養出紮實的實驗能力。