系统建模、分析与控制 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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莫锦秋，罗磊 编

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• 系统建模
• 控制理论
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• 工程控制
• 优化控制
• 动态系统
• 信号处理

出版社： 上海交通大学出版社

ISBN：9787313155122

版次：1

商品编码：12006103

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-01-01

用纸：胶版纸

页数：284

字数：454000

正文语种：中文

内容简介

　　《系统建模、分析与控制》主要介绍动态系统建模、分析及控制的基本理论及方法。全书共8章。一章介绍反馈控制原理及其动态系统建模、分析及控制的研究内容。第2章对机械、电气、机电系统建立数学模型，并给出典型环节、系统的传递函数。第3、4章介绍了在时域展开动态系统的分析和校正。第5、6章介绍了在频域展开动态系统的分析、校正。第7、8章则分别介绍了动态系统分析、校正的根轨迹法和状态空间法。
　　《系统建模、分析与控制》作为非自控专业的控制类基础课程，内容限在连续线性定常的动态系统。书中每章列有例题和习题，并融入MATLAB解题实例。
　　《系统建模、分析与控制》可作为高等学校机械、能源动力、冶金、材料等非自控专业的教材，也可以供其他有关专业的工程技术人员参考。

目录

第1章 绪论
1．1 控制系统的负反馈原理
1．2 动态系统的研究内容
小结
习题

第2章 动态系统建模
2．1 传递函数及方块图定义
2．2 机械系统建模
2．2．1 平移运动
2．2．2 旋转运动
2．3 电气系统建模
2．4 机电系统建模
2．5 系统建模的注意问题
2．5．1 完整性
2．5．2 非线性
2．6 系统方块图模型
2．6．1 方块图绘制
2．6．2 方块图连接
2．6．3 方块图等效变换
2．6．4 方块图化简
2．7 典型环节及其传递函数
2．8 系统传递函数
小结
习题

第3章 时域响应
3．1 系统时域响应求取
3．1．1 时域输入信号
3．1．2 时域响应的求取
3．2 典型系统的时域响应
3．2．1 一阶系统的时域响应
3．2．2 二阶系统的时域响应
3．3 瞬态响应指标
3．3．1 瞬态响应指标
3．3．2 二阶系统欠阻尼系统的瞬态响应指标
3．4 零极点分布与时域响应的关系
3．4．1 具有零点的二阶系统的时域响应
3．4．2 三阶系统的时域响应
3．4．3 高阶系统的时域响应
小结
习题

第4章 时域分析及校正
4．1 分析与校正的基本概念
4．2 系统的稳定性
4．2．1 稳定性的基本概念
4．2．2 劳斯一赫尔维茨稳定判据
4．3 系统的稳态精度
4．3．1 精度的基本概念
4．3．2 控制输入信号作用下的系统稳态误差
4．3．3 扰动信号作用下的系统稳态误差
4．3．4 动态系统的灵敏性
4．4 PID控制
4．4．1 PID控制律
4．4．2 PID控制的校正作用
4．4．3 PID参数整定
4．4．4 PID控制的实施
4．5 基于模型的校正
4．5．1 反馈校正
4．5．2 前置校正
4．5．3 复合控制
4．5．4 史密斯补偿
小结
习题

第5章 频域特性分析
5．1 频率特性
5．1．1 频率特性定义
5．1．2 频率特性求取
5．1．3 频率特性的物理意义
5．1．4 频率特性的图形表达
5．2 系统频域特性
5．2．1 典型环节频率特性
5．2．2 系统的开环频率特性
5．2．3 系统的闭环频率特性及特征参数
5．2．4 最小相位系统
5．2．5 基于频域的系统辨识
5．3 频域稳定性分析
5．3．1 Nquist判据
5．3．2 稳定裕量
小结
习题

第6章 频域校正
6．1 频域设计指标
6．1．1 频域指标与时域指标间的关系
6．1．2 频域三段论
6．2 校正装置及其频域特性
6．2．1 PID校正的频率特性
6．2．2 频域修形校正网络
6．3 频域分析法串联校正
6．3．1 超前校正
6．3．2 滞后校正
6．3．3 滞后一超前校正
6．4 频域综合法校正
6．4．1 希望对数幅频特性曲线
6．4．2 串联校正的综合确定法
6．4．3 反馈校正的综合确定法
小结
习题

第7章 根轨迹法
7．1 根轨迹定义及特性
7．1．1 根轨迹概念
7．1．2 根轨迹特性
7．2 根轨迹分析
7．2．1 根轨迹与希望闭环极点
7．2．2 开环零点和极点对根轨迹的影响
7．2．3 参数变化对闭环极点的影响
7．3 根轨迹串联校正
7．3．1 超前校正
7．3．2 滞后校正
7．3．3 滞后一超前校正
小结
习题

第8章 状态空间法
8．1 状态空间表达
8．1．1 状态空间表达的基本概念
8．1．2 系统状态空间表达式的获取及模型转换
8．1．3 状态向量的线性变换与对角化
8．1．4 状态方程的求解
8．2 系统的能控性和能观性
8．2．1 能控性和能观性的定义
8．2．2 能控性判别
8．2．3 能观性判别
8．3 状态空间的综合法校正
8．3．1 线性系统的反馈结构及其特性
8．3．2 状态反馈实现的极点配置
8．3．3 状态观测器设计
8．3．4 基于观测器的状态反馈
8．3．5 对偶系统及其应用
小结
习题

附录Ⅰ 拉普拉斯变换
Ⅰ．1 常用信号的拉普拉斯变换
Ⅰ．2 拉普拉斯变换主要运算定理
附录Ⅱ 校正网络
Ⅱ．1 无源校正网络
Ⅱ．2 有源校正网络
附录Ⅲ 常见系统图谱
附录Ⅳ：MATLAB基础
Ⅳ．1 MATLAB入门
Ⅳ．1．1 语句和变量
Ⅳ．1．2 矩阵
Ⅳ．1．3 图形
Ⅳ．1．4 M文件
Ⅳ．1．5 SIMULINK基础
Ⅳ．2 MATLAB与动态系统
Ⅳ．2．1 多项式表达及多项式运算
Ⅳ．2．2 系统模型表达及系统连接
Ⅳ．2．3 系统时域响应
Ⅳ．2．4 系统频域响应
Ⅳ．2．5 稳定性判别
Ⅳ．2．6 根轨迹绘制
Ⅳ．2．7 状态空间函数
参考文献

《面向对象的软件设计与实践》 第一章：软件复杂性与面向对象范式 本章深入探讨了现代软件系统面临的复杂性挑战，并引出面向对象（Object-Oriented, OO）作为应对复杂性的一种核心方法论。软件系统在规模、功能需求和演化速度上日益增长，传统的结构化编程范式在处理对象间的交互、状态管理和代码复用方面显露出局限性。 我们将首先剖析软件危机的根源，分析大型项目维护成本高昂、变更困难的症结所在。随后，引入面向对象的核心思想：封装、继承和多态。封装强调信息隐藏，通过定义清晰的接口来保护内部状态；继承允许代码重用和构建层次结构；而多态则提供了处理异构对象集合的灵活性。 本章着重讲解如何将现实世界中的实体抽象为类（Class）和对象（Object），讨论类作为蓝图和对象作为实例的概念区分。此外，还将对比面向对象方法与过程化方法在设计思维上的根本差异，为后续章节的深入学习奠定坚实的理论基础。我们会通过小型案例演示，直观感受 OO 范式如何提升系统的可理解性和可维护性。 第二章：UML：统一建模语言详解 在软件设计与实现之间架起一座桥梁的，是精确而富有表现力的建模工具。本章全面介绍统一建模语言（Unified Modeling Language, UML）——目前业界最广泛接受的图形化建模标准。UML 不仅仅是绘制图表的工具，它代表了一种精确的、无歧义的系统描述方式。 我们将系统地梳理 UML 的四大核心视图： 1. 结构图（Structural Diagrams）：重点讲解类图（Class Diagram）的构建，包括类的属性、操作、关联、聚合（Aggregation）和组合（Composition）的精确表示法。此外，还将介绍组件图（Component Diagram）和部署图（Deployment Diagram），以展示系统的物理架构。 2. 行为图（Behavioral Diagrams）：深入剖析用例图（Use Case Diagram）如何捕获系统的外部需求，以及活动图（Activity Diagram）如何描述工作流程和业务逻辑的顺序。 3. 交互图（Interaction Diagrams）：这是理解对象间动态协作的关键。本章将详细讲解序列图（Sequence Diagram），分析对象消息传递的时序和交互顺序；同时也会介绍通信图（Communication Diagram，原协作图）如何侧重对象间的连接关系。 4. 状态图（State Machine Diagram）：专门用于描述单个对象在其生命周期中状态的迁移，这对建模具有复杂生命周期的实体（如订单、连接会话）至关重要。 本章强调，UML 是沟通的语言，而非最终的实现代码。关键在于如何利用这些图示来捕捉需求、驱动设计，并在团队成员之间达成共识。 第三章：设计原则与设计模式（一）：SOLID 与 GoF 基础 优秀的面向对象设计并非偶然，而是遵循一系列成熟的设计原则和模式的结果。本章聚焦于指导软件设计质量的基石——SOLID 原则。 SOLID 是由五项关键原则组成的缩写： 单一职责原则（SRP）：一个类只应有一个引起其变化的原因。 开放/封闭原则（OCP）：软件实体（类、模块、函数等）应对扩展开放，对修改封闭。 里氏替换原则（LSP）：子类型必须能够替换它们的基类型。 接口隔离原则（ISP）：不应强迫客户端依赖于它们不使用的接口。 依赖倒置原则（DIP）：高层模块不应依赖于低层模块，两者都应依赖于抽象。 本章详细解释了每个原则的内涵、违反这些原则可能导致的“坏味道”（Code Smells），以及如何重构以符合这些原则。 随后，我们将转入设计模式的介绍，首先关注创建型模式（Creational Patterns）。我们将深入研究： 工厂方法（Factory Method）：定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。 抽象工厂（Abstract Factory）：提供一个接口，用于创建一系列相关或相互依赖对象的家族，而无需指定其实际类。 单例模式（Singleton）：确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。 建造者模式（Builder）：将复杂对象的构建过程与其表示分离，使得相同的构建过程可以创建出不同的表示。 通过具体的代码示例和场景分析，展示这些模式如何在实际项目中解决特定的设计难题。 第四章：设计原则与设计模式（二）：结构型与行为型模式 本章延续对设计模式的探讨，重点剖析结构型模式（Structural Patterns）和行为型模式（Behavioral Patterns）。 结构型模式关注如何将类和对象组合成更大的结构，以获得更大的灵活性和效率： 适配器模式（Adapter）：将一个类的接口转换成客户端期望的另一个接口。 装饰器模式（Decorator）：动态地给一个对象添加额外的职责，比使用继承更灵活。 代理模式（Proxy）：为另一个对象提供一个替身或占位符，以控制对这个对象的访问。 外观模式（Facade）：为子系统中的一组接口提供一个统一的接口，隐藏子系统的复杂性。 组合模式（Composite）：将对象组合成树形结构来表示“部分-整体”的层次结构，使得用户对单个对象和对象组合的使用具有一致性。 行为型模式关注对象之间的交互和职责分配： 观察者模式（Observer）：定义对象间的一对多依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖它的对象都将得到通知并自动更新。 策略模式（Strategy）：定义一系列算法，并将它们封装起来，使它们可以互相替换。 模板方法模式（Template Method）：在算法的骨架中，将一些步骤延迟到子类中实现。 命令模式（Command）：将一个请求封装成一个对象，从而可以使用不同的请求、排队或日志请求，并支持撤销操作。 本章将通过对比分析，帮助读者理解何时应该使用哪个模式，并强调模式的使用是为了解决问题，而非盲目地堆砌代码结构。 第五章：设计与实现的解耦：依赖注入与依赖反转 在面向对象系统中，模块间的耦合度是衡量软件质量的重要指标。本章深入探讨实现依赖反转原则（DIP）的现代工程实践——依赖注入（Dependency Injection, DI）。 我们首先回顾传统的硬编码依赖关系带来的问题，例如测试困难、模块间紧密耦合和灵活性差。然后，系统阐述依赖注入（DI）的核心思想：对象的依赖关系不是在对象内部创建或查找的，而是由外部容器或框架“注入”的。 本章将详细介绍依赖注入的三种主要类型： 1. 构造器注入（Constructor Injection）：通过类的构造函数传递依赖项。 2. 设值方法注入（Setter Injection）：通过公共的属性或设置器方法注入依赖项。 3. 接口注入（Interface Injection）：依赖项通过一个特定的注入接口传递。 此外，我们将引入控制反转（Inversion of Control, IoC）的概念，解释 DI 是实现 IoC 的一种具体手段。最后，我们将讨论依赖注入容器（如 Spring 框架中的 IoC 容器）在现代应用开发中的作用，以及如何利用它来构建高度可测试、松耦合的应用程序架构。 第六章：面向对象重构与代码质量度量 代码并非一次性写成的，持续的重构是保持系统健康的关键。本章关注如何识别和消除代码中的“坏味道”，并应用面向对象的设计原则来改进现有代码的结构。 我们将介绍一套实用的重构清单，包括针对构造函数、方法、类层次结构的常见重构手法，例如： 提取方法（Extract Method）：将一段杂乱的代码逻辑拆分成具有清晰意图的新方法。 移动特性（Move Feature）：将属于某个类但位于另一个类中的方法或属性，移动到最合适的归属地。 替换继承为委托（Replace Inheritance with Delegation）：在继承关系导致不恰当耦合时，使用委托机制来替代，增强灵活性。 除了主观的改进，本章还介绍了客观的代码质量度量指标，帮助量化设计的优劣： 圈复杂度（Cyclomatic Complexity）：衡量代码路径的数量，用于指导方法的简化。 耦合度（Coupling）：衡量模块间相互依赖的程度。 内聚度（Cohesion）：衡量一个模块内部元素的相关性。 通过实例演练，展示如何使用这些工具和技术，将一个功能完备但结构混乱的系统，逐步转化为符合高内聚、低耦合标准的健壮软件。 第七章：面向对象持久化与事务管理基础 本章将视野从内存中的对象模型扩展到与外部数据存储（数据库）的交互。面向对象系统需要处理阻抗失配（Object-Relational Impedance Mismatch），即将关系型数据库的表格结构映射到面向对象的层级结构。 我们将探讨对象持久化的主要策略： 1. 数据访问对象（DAO）模式：封装对数据源的访问逻辑，使业务层与数据源技术细节隔离。 2. 实体管理器（Entity Manager）：管理对象的生命周期、持久化状态和缓存。 重点剖析对象关系映射（ORM）工具（如 Hibernate/JPA 的概念），理解其工作原理，包括延迟加载（Lazy Loading）和立即加载（Eager Loading）的选择，以及如何定义实体间的映射关系。 最后，本章引入软件中至关重要的事务管理概念。我们将从 ACID 特性出发，讲解事务的隔离级别（如读未提交、读已提交、可重复读、串行化），以及如何在面向对象的业务流程中，确保操作的原子性和一致性，特别是涉及跨越多个数据操作的复杂业务场景。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常具有学术气息，用词精准，逻辑层次分明，几乎没有多余的形容词或主观判断，完全是以一种客观、冷静的态度来阐述复杂的工程科学问题。这对于需要精确理解和应用这些理论的读者来说，是一种莫大的帮助。我特别喜欢它在讨论不同控制策略的优缺点时所展现出的那种平衡和客观。它不会武断地宣称某一种方法是“最好”的，而是会详细分析其适用范围、性能指标以及在特定约束条件下的表现。这种严谨的学术态度，培养了读者批判性思维的能力，让人学会从多个角度去审视同一个系统问题，而不是固守某一种思维定势。对于我们这些需要不断优化现有系统的专业人士来说，这种多维度的分析视角是极其宝贵的。

评分☆☆☆☆☆

坦率地说，这本书的深度远超我的初步预期。我原本以为它会停留在比较基础的经典控制理论层面，但深入阅读后发现，它对现代控制理论，比如最优控制、鲁棒控制等前沿领域也有相当详尽的介绍。这种广度和深度兼备的特点，使得它不仅适合正在学习相关课程的学生，也同样能为已经步入工作岗位的工程师提供有价值的参考。书中的公式推导过程详尽而严密，逻辑链条一气呵成，让人在跟随作者的思路时，能够充分理解每一步的合理性。虽然有些地方需要一定的数学基础才能完全跟上，但作者似乎也预料到了这一点，在必要的地方进行了必要的预备知识回顾，体现了作者对读者群体的细致考量。它更像是一部可以放在案头，随时查阅的“工具书”，而不是只读一遍就束之高阁的普通读物。

评分☆☆☆☆☆

我发现这本书在章节之间的衔接处理得非常流畅自然，几乎每一个新的主题都是基于前一个主题建立起来的，形成了一个非常坚实的知识阶梯。例如，在从时域分析过渡到频域分析时，作者没有生硬地切换，而是巧妙地展示了两者之间的数学等价性和物理意义的互补性，这极大地帮助我建立了全局性的认识。这种结构上的精心设计，体现了作者深厚的教学功底和对学科脉络的深刻理解。它不仅仅是一堆知识点的堆砌，而是一套精心构建的认知体系。阅读过程中，我感觉自己仿佛在一位经验丰富的导师的带领下，系统地拆解和重构着一个复杂的工程系统，每走一步都有明确的方向和坚实的理论支撑，让人学得既踏实又充满成就感。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版设计着实让人眼前一亮，每一页的留白都恰到好处，文字的密度适中，使得长时间阅读也不会感到过于疲劳。图表的绘制质量非常高，清晰的线条和准确的标注，使得复杂的数学模型和系统结构图一目了然。特别是那些流程图和状态空间图，它们被处理得如此直观，这对于理解抽象的控制原理至关重要。我注意到作者在介绍新的概念时，总是会先给出直观的解释，然后再引入严谨的数学公式，这种由表及里的讲解方式，对于初学者来说无疑是一个巨大的福音。而且，书中的例子似乎都紧密结合了实际工程问题，这让理论不再是空中楼阁，而是有了落地的可能。我尤其欣赏它在章节末尾设置的习题，这些习题不仅考察了对知识点的掌握程度，更引导读者进行深入的思考和应用。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计很简洁，深蓝色的背景配上白色的字体，给人一种沉稳、专业的印象。书脊的字体清晰易读，拿在手上有一种厚重感，让人感觉内容一定非常扎实。我是在图书馆的书架上偶然看到它的，书名《系统建模、分析与控制》一下子吸引了我。我一直对如何用数学语言来描述和理解复杂的现实世界系统很感兴趣，这本书似乎就是为此而生的。从目录上看，它涵盖了从基础的建模方法到高级的控制理论，内容体系非常完整。我翻阅了一下开篇部分，作者的语言非常严谨，对基本概念的阐述清晰到位，没有太多花哨的修饰，直奔主题。这让我对这本书的实用性和深度充满了期待。它似乎不是那种泛泛而谈的科普读物，而是更偏向于工程实践和理论研究的教科书或参考书。我打算借回家仔细研读，看看它能否帮我系统地梳理我在相关领域的一些知识盲点。