係統建模、分析與控製 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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莫錦鞦，羅磊 編

圖書標籤:

• 係統建模
• 控製理論
• 係統分析
• 自動控製
• 數學建模
• 控製係統
• 工程控製
• 優化控製
• 動態係統
• 信號處理

齣版社： 上海交通大學齣版社

ISBN：9787313155122

版次：1

商品編碼：12006103

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2017-01-01

用紙：膠版紙

頁數：284

字數：454000

正文語種：中文

內容簡介

　　《係統建模、分析與控製》主要介紹動態係統建模、分析及控製的基本理論及方法。全書共8章。一章介紹反饋控製原理及其動態係統建模、分析及控製的研究內容。第2章對機械、電氣、機電係統建立數學模型，並給齣典型環節、係統的傳遞函數。第3、4章介紹瞭在時域展開動態係統的分析和校正。第5、6章介紹瞭在頻域展開動態係統的分析、校正。第7、8章則分彆介紹瞭動態係統分析、校正的根軌跡法和狀態空間法。
　　《係統建模、分析與控製》作為非自控專業的控製類基礎課程，內容限在連續綫性定常的動態係統。書中每章列有例題和習題，並融入MATLAB解題實例。
　　《係統建模、分析與控製》可作為高等學校機械、能源動力、冶金、材料等非自控專業的教材，也可以供其他有關專業的工程技術人員參考。

目錄

第1章 緒論
1．1 控製係統的負反饋原理
1．2 動態係統的研究內容
小結
習題

第2章 動態係統建模
2．1 傳遞函數及方塊圖定義
2．2 機械係統建模
2．2．1 平移運動
2．2．2 鏇轉運動
2．3 電氣係統建模
2．4 機電係統建模
2．5 係統建模的注意問題
2．5．1 完整性
2．5．2 非綫性
2．6 係統方塊圖模型
2．6．1 方塊圖繪製
2．6．2 方塊圖連接
2．6．3 方塊圖等效變換
2．6．4 方塊圖化簡
2．7 典型環節及其傳遞函數
2．8 係統傳遞函數
小結
習題

第3章 時域響應
3．1 係統時域響應求取
3．1．1 時域輸入信號
3．1．2 時域響應的求取
3．2 典型係統的時域響應
3．2．1 一階係統的時域響應
3．2．2 二階係統的時域響應
3．3 瞬態響應指標
3．3．1 瞬態響應指標
3．3．2 二階係統欠阻尼係統的瞬態響應指標
3．4 零極點分布與時域響應的關係
3．4．1 具有零點的二階係統的時域響應
3．4．2 三階係統的時域響應
3．4．3 高階係統的時域響應
小結
習題

第4章 時域分析及校正
4．1 分析與校正的基本概念
4．2 係統的穩定性
4．2．1 穩定性的基本概念
4．2．2 勞斯一赫爾維茨穩定判據
4．3 係統的穩態精度
4．3．1 精度的基本概念
4．3．2 控製輸入信號作用下的係統穩態誤差
4．3．3 擾動信號作用下的係統穩態誤差
4．3．4 動態係統的靈敏性
4．4 PID控製
4．4．1 PID控製律
4．4．2 PID控製的校正作用
4．4．3 PID參數整定
4．4．4 PID控製的實施
4．5 基於模型的校正
4．5．1 反饋校正
4．5．2 前置校正
4．5．3 復閤控製
4．5．4 史密斯補償
小結
習題

第5章 頻域特性分析
5．1 頻率特性
5．1．1 頻率特性定義
5．1．2 頻率特性求取
5．1．3 頻率特性的物理意義
5．1．4 頻率特性的圖形錶達
5．2 係統頻域特性
5．2．1 典型環節頻率特性
5．2．2 係統的開環頻率特性
5．2．3 係統的閉環頻率特性及特徵參數
5．2．4 最小相位係統
5．2．5 基於頻域的係統辨識
5．3 頻域穩定性分析
5．3．1 Nquist判據
5．3．2 穩定裕量
小結
習題

第6章 頻域校正
6．1 頻域設計指標
6．1．1 頻域指標與時域指標間的關係
6．1．2 頻域三段論
6．2 校正裝置及其頻域特性
6．2．1 PID校正的頻率特性
6．2．2 頻域修形校正網絡
6．3 頻域分析法串聯校正
6．3．1 超前校正
6．3．2 滯後校正
6．3．3 滯後一超前校正
6．4 頻域綜閤法校正
6．4．1 希望對數幅頻特性麯綫
6．4．2 串聯校正的綜閤確定法
6．4．3 反饋校正的綜閤確定法
小結
習題

第7章 根軌跡法
7．1 根軌跡定義及特性
7．1．1 根軌跡概念
7．1．2 根軌跡特性
7．2 根軌跡分析
7．2．1 根軌跡與希望閉環極點
7．2．2 開環零點和極點對根軌跡的影響
7．2．3 參數變化對閉環極點的影響
7．3 根軌跡串聯校正
7．3．1 超前校正
7．3．2 滯後校正
7．3．3 滯後一超前校正
小結
習題

第8章 狀態空間法
8．1 狀態空間錶達
8．1．1 狀態空間錶達的基本概念
8．1．2 係統狀態空間錶達式的獲取及模型轉換
8．1．3 狀態嚮量的綫性變換與對角化
8．1．4 狀態方程的求解
8．2 係統的能控性和能觀性
8．2．1 能控性和能觀性的定義
8．2．2 能控性判彆
8．2．3 能觀性判彆
8．3 狀態空間的綜閤法校正
8．3．1 綫性係統的反饋結構及其特性
8．3．2 狀態反饋實現的極點配置
8．3．3 狀態觀測器設計
8．3．4 基於觀測器的狀態反饋
8．3．5 對偶係統及其應用
小結
習題

附錄Ⅰ 拉普拉斯變換
Ⅰ．1 常用信號的拉普拉斯變換
Ⅰ．2 拉普拉斯變換主要運算定理
附錄Ⅱ 校正網絡
Ⅱ．1 無源校正網絡
Ⅱ．2 有源校正網絡
附錄Ⅲ 常見係統圖譜
附錄Ⅳ：MATLAB基礎
Ⅳ．1 MATLAB入門
Ⅳ．1．1 語句和變量
Ⅳ．1．2 矩陣
Ⅳ．1．3 圖形
Ⅳ．1．4 M文件
Ⅳ．1．5 SIMULINK基礎
Ⅳ．2 MATLAB與動態係統
Ⅳ．2．1 多項式錶達及多項式運算
Ⅳ．2．2 係統模型錶達及係統連接
Ⅳ．2．3 係統時域響應
Ⅳ．2．4 係統頻域響應
Ⅳ．2．5 穩定性判彆
Ⅳ．2．6 根軌跡繪製
Ⅳ．2．7 狀態空間函數
參考文獻

《麵嚮對象的軟件設計與實踐》 第一章：軟件復雜性與麵嚮對象範式 本章深入探討瞭現代軟件係統麵臨的復雜性挑戰，並引齣麵嚮對象（Object-Oriented, OO）作為應對復雜性的一種核心方法論。軟件係統在規模、功能需求和演化速度上日益增長，傳統的結構化編程範式在處理對象間的交互、狀態管理和代碼復用方麵顯露齣局限性。 我們將首先剖析軟件危機的根源，分析大型項目維護成本高昂、變更睏難的癥結所在。隨後，引入麵嚮對象的核心思想：封裝、繼承和多態。封裝強調信息隱藏，通過定義清晰的接口來保護內部狀態；繼承允許代碼重用和構建層次結構；而多態則提供瞭處理異構對象集閤的靈活性。 本章著重講解如何將現實世界中的實體抽象為類（Class）和對象（Object），討論類作為藍圖和對象作為實例的概念區分。此外，還將對比麵嚮對象方法與過程化方法在設計思維上的根本差異，為後續章節的深入學習奠定堅實的理論基礎。我們會通過小型案例演示，直觀感受 OO 範式如何提升係統的可理解性和可維護性。 第二章：UML：統一建模語言詳解 在軟件設計與實現之間架起一座橋梁的，是精確而富有錶現力的建模工具。本章全麵介紹統一建模語言（Unified Modeling Language, UML）——目前業界最廣泛接受的圖形化建模標準。UML 不僅僅是繪製圖錶的工具，它代錶瞭一種精確的、無歧義的係統描述方式。 我們將係統地梳理 UML 的四大核心視圖： 1. 結構圖（Structural Diagrams）：重點講解類圖（Class Diagram）的構建，包括類的屬性、操作、關聯、聚閤（Aggregation）和組閤（Composition）的精確錶示法。此外，還將介紹組件圖（Component Diagram）和部署圖（Deployment Diagram），以展示係統的物理架構。 2. 行為圖（Behavioral Diagrams）：深入剖析用例圖（Use Case Diagram）如何捕獲係統的外部需求，以及活動圖（Activity Diagram）如何描述工作流程和業務邏輯的順序。 3. 交互圖（Interaction Diagrams）：這是理解對象間動態協作的關鍵。本章將詳細講解序列圖（Sequence Diagram），分析對象消息傳遞的時序和交互順序；同時也會介紹通信圖（Communication Diagram，原協作圖）如何側重對象間的連接關係。 4. 狀態圖（State Machine Diagram）：專門用於描述單個對象在其生命周期中狀態的遷移，這對建模具有復雜生命周期的實體（如訂單、連接會話）至關重要。 本章強調，UML 是溝通的語言，而非最終的實現代碼。關鍵在於如何利用這些圖示來捕捉需求、驅動設計，並在團隊成員之間達成共識。 第三章：設計原則與設計模式（一）：SOLID 與 GoF 基礎 優秀的麵嚮對象設計並非偶然，而是遵循一係列成熟的設計原則和模式的結果。本章聚焦於指導軟件設計質量的基石——SOLID 原則。 SOLID 是由五項關鍵原則組成的縮寫： 單一職責原則（SRP）：一個類隻應有一個引起其變化的原因。 開放/封閉原則（OCP）：軟件實體（類、模塊、函數等）應對擴展開放，對修改封閉。 裏氏替換原則（LSP）：子類型必須能夠替換它們的基類型。 接口隔離原則（ISP）：不應強迫客戶端依賴於它們不使用的接口。 依賴倒置原則（DIP）：高層模塊不應依賴於低層模塊，兩者都應依賴於抽象。 本章詳細解釋瞭每個原則的內涵、違反這些原則可能導緻的“壞味道”（Code Smells），以及如何重構以符閤這些原則。 隨後，我們將轉入設計模式的介紹，首先關注創建型模式（Creational Patterns）。我們將深入研究： 工廠方法（Factory Method）：定義一個用於創建對象的接口，讓子類決定實例化哪一個類。 抽象工廠（Abstract Factory）：提供一個接口，用於創建一係列相關或相互依賴對象的傢族，而無需指定其實際類。 單例模式（Singleton）：確保一個類隻有一個實例，並提供一個全局訪問點。 建造者模式（Builder）：將復雜對象的構建過程與其錶示分離，使得相同的構建過程可以創建齣不同的錶示。 通過具體的代碼示例和場景分析，展示這些模式如何在實際項目中解決特定的設計難題。 第四章：設計原則與設計模式（二）：結構型與行為型模式 本章延續對設計模式的探討，重點剖析結構型模式（Structural Patterns）和行為型模式（Behavioral Patterns）。 結構型模式關注如何將類和對象組閤成更大的結構，以獲得更大的靈活性和效率： 適配器模式（Adapter）：將一個類的接口轉換成客戶端期望的另一個接口。 裝飾器模式（Decorator）：動態地給一個對象添加額外的職責，比使用繼承更靈活。 代理模式（Proxy）：為另一個對象提供一個替身或占位符，以控製對這個對象的訪問。 外觀模式（Facade）：為子係統中的一組接口提供一個統一的接口，隱藏子係統的復雜性。 組閤模式（Composite）：將對象組閤成樹形結構來錶示“部分-整體”的層次結構，使得用戶對單個對象和對象組閤的使用具有一緻性。 行為型模式關注對象之間的交互和職責分配： 觀察者模式（Observer）：定義對象間的一對多依賴關係，當一個對象的狀態發生改變時，所有依賴它的對象都將得到通知並自動更新。 策略模式（Strategy）：定義一係列算法，並將它們封裝起來，使它們可以互相替換。 模闆方法模式（Template Method）：在算法的骨架中，將一些步驟延遲到子類中實現。 命令模式（Command）：將一個請求封裝成一個對象，從而可以使用不同的請求、排隊或日誌請求，並支持撤銷操作。 本章將通過對比分析，幫助讀者理解何時應該使用哪個模式，並強調模式的使用是為瞭解決問題，而非盲目地堆砌代碼結構。 第五章：設計與實現的解耦：依賴注入與依賴反轉 在麵嚮對象係統中，模塊間的耦閤度是衡量軟件質量的重要指標。本章深入探討實現依賴反轉原則（DIP）的現代工程實踐——依賴注入（Dependency Injection, DI）。 我們首先迴顧傳統的硬編碼依賴關係帶來的問題，例如測試睏難、模塊間緊密耦閤和靈活性差。然後，係統闡述依賴注入（DI）的核心思想：對象的依賴關係不是在對象內部創建或查找的，而是由外部容器或框架“注入”的。 本章將詳細介紹依賴注入的三種主要類型： 1. 構造器注入（Constructor Injection）：通過類的構造函數傳遞依賴項。 2. 設值方法注入（Setter Injection）：通過公共的屬性或設置器方法注入依賴項。 3. 接口注入（Interface Injection）：依賴項通過一個特定的注入接口傳遞。 此外，我們將引入控製反轉（Inversion of Control, IoC）的概念，解釋 DI 是實現 IoC 的一種具體手段。最後，我們將討論依賴注入容器（如 Spring 框架中的 IoC 容器）在現代應用開發中的作用，以及如何利用它來構建高度可測試、鬆耦閤的應用程序架構。 第六章：麵嚮對象重構與代碼質量度量 代碼並非一次性寫成的，持續的重構是保持係統健康的關鍵。本章關注如何識彆和消除代碼中的“壞味道”，並應用麵嚮對象的設計原則來改進現有代碼的結構。 我們將介紹一套實用的重構清單，包括針對構造函數、方法、類層次結構的常見重構手法，例如： 提取方法（Extract Method）：將一段雜亂的代碼邏輯拆分成具有清晰意圖的新方法。 移動特性（Move Feature）：將屬於某個類但位於另一個類中的方法或屬性，移動到最閤適的歸屬地。 替換繼承為委托（Replace Inheritance with Delegation）：在繼承關係導緻不恰當耦閤時，使用委托機製來替代，增強靈活性。 除瞭主觀的改進，本章還介紹瞭客觀的代碼質量度量指標，幫助量化設計的優劣： 圈復雜度（Cyclomatic Complexity）：衡量代碼路徑的數量，用於指導方法的簡化。 耦閤度（Coupling）：衡量模塊間相互依賴的程度。 內聚度（Cohesion）：衡量一個模塊內部元素的相關性。 通過實例演練，展示如何使用這些工具和技術，將一個功能完備但結構混亂的係統，逐步轉化為符閤高內聚、低耦閤標準的健壯軟件。 第七章：麵嚮對象持久化與事務管理基礎 本章將視野從內存中的對象模型擴展到與外部數據存儲（數據庫）的交互。麵嚮對象係統需要處理阻抗失配（Object-Relational Impedance Mismatch），即將關係型數據庫的錶格結構映射到麵嚮對象的層級結構。 我們將探討對象持久化的主要策略： 1. 數據訪問對象（DAO）模式：封裝對數據源的訪問邏輯，使業務層與數據源技術細節隔離。 2. 實體管理器（Entity Manager）：管理對象的生命周期、持久化狀態和緩存。 重點剖析對象關係映射（ORM）工具（如 Hibernate/JPA 的概念），理解其工作原理，包括延遲加載（Lazy Loading）和立即加載（Eager Loading）的選擇，以及如何定義實體間的映射關係。 最後，本章引入軟件中至關重要的事務管理概念。我們將從 ACID 特性齣發，講解事務的隔離級彆（如讀未提交、讀已提交、可重復讀、串行化），以及如何在麵嚮對象的業務流程中，確保操作的原子性和一緻性，特彆是涉及跨越多個數據操作的復雜業務場景。

評分☆☆☆☆☆

坦率地說，這本書的深度遠超我的初步預期。我原本以為它會停留在比較基礎的經典控製理論層麵，但深入閱讀後發現，它對現代控製理論，比如最優控製、魯棒控製等前沿領域也有相當詳盡的介紹。這種廣度和深度兼備的特點，使得它不僅適閤正在學習相關課程的學生，也同樣能為已經步入工作崗位的工程師提供有價值的參考。書中的公式推導過程詳盡而嚴密，邏輯鏈條一氣嗬成，讓人在跟隨作者的思路時，能夠充分理解每一步的閤理性。雖然有些地方需要一定的數學基礎纔能完全跟上，但作者似乎也預料到瞭這一點，在必要的地方進行瞭必要的預備知識迴顧，體現瞭作者對讀者群體的細緻考量。它更像是一部可以放在案頭，隨時查閱的“工具書”，而不是隻讀一遍就束之高閣的普通讀物。

評分☆☆☆☆☆

我發現這本書在章節之間的銜接處理得非常流暢自然，幾乎每一個新的主題都是基於前一個主題建立起來的，形成瞭一個非常堅實的知識階梯。例如，在從時域分析過渡到頻域分析時，作者沒有生硬地切換，而是巧妙地展示瞭兩者之間的數學等價性和物理意義的互補性，這極大地幫助我建立瞭全局性的認識。這種結構上的精心設計，體現瞭作者深厚的教學功底和對學科脈絡的深刻理解。它不僅僅是一堆知識點的堆砌，而是一套精心構建的認知體係。閱讀過程中，我感覺自己仿佛在一位經驗豐富的導師的帶領下，係統地拆解和重構著一個復雜的工程係統，每走一步都有明確的方嚮和堅實的理論支撐，讓人學得既踏實又充滿成就感。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計很簡潔，深藍色的背景配上白色的字體，給人一種沉穩、專業的印象。書脊的字體清晰易讀，拿在手上有一種厚重感，讓人感覺內容一定非常紮實。我是在圖書館的書架上偶然看到它的，書名《係統建模、分析與控製》一下子吸引瞭我。我一直對如何用數學語言來描述和理解復雜的現實世界係統很感興趣，這本書似乎就是為此而生的。從目錄上看，它涵蓋瞭從基礎的建模方法到高級的控製理論，內容體係非常完整。我翻閱瞭一下開篇部分，作者的語言非常嚴謹，對基本概念的闡述清晰到位，沒有太多花哨的修飾，直奔主題。這讓我對這本書的實用性和深度充滿瞭期待。它似乎不是那種泛泛而談的科普讀物，而是更偏嚮於工程實踐和理論研究的教科書或參考書。我打算藉迴傢仔細研讀，看看它能否幫我係統地梳理我在相關領域的一些知識盲點。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版設計著實讓人眼前一亮，每一頁的留白都恰到好處，文字的密度適中，使得長時間閱讀也不會感到過於疲勞。圖錶的繪製質量非常高，清晰的綫條和準確的標注，使得復雜的數學模型和係統結構圖一目瞭然。特彆是那些流程圖和狀態空間圖，它們被處理得如此直觀，這對於理解抽象的控製原理至關重要。我注意到作者在介紹新的概念時，總是會先給齣直觀的解釋，然後再引入嚴謹的數學公式，這種由錶及裏的講解方式，對於初學者來說無疑是一個巨大的福音。而且，書中的例子似乎都緊密結閤瞭實際工程問題，這讓理論不再是空中樓閣，而是有瞭落地的可能。我尤其欣賞它在章節末尾設置的習題，這些習題不僅考察瞭對知識點的掌握程度，更引導讀者進行深入的思考和應用。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格非常具有學術氣息，用詞精準，邏輯層次分明，幾乎沒有多餘的形容詞或主觀判斷，完全是以一種客觀、冷靜的態度來闡述復雜的工程科學問題。這對於需要精確理解和應用這些理論的讀者來說，是一種莫大的幫助。我特彆喜歡它在討論不同控製策略的優缺點時所展現齣的那種平衡和客觀。它不會武斷地宣稱某一種方法是“最好”的，而是會詳細分析其適用範圍、性能指標以及在特定約束條件下的錶現。這種嚴謹的學術態度，培養瞭讀者批判性思維的能力，讓人學會從多個角度去審視同一個係統問題，而不是固守某一種思維定勢。對於我們這些需要不斷優化現有係統的專業人士來說，這種多維度的分析視角是極其寶貴的。