初學自動控制原理應該看什麼書?

我之前學習過自動控制原理,說實在話,沒怎麼學明白,所以現在想重新自學一下,因為我時常會反思自己曾經學過的知識,我開始理解這門課的重要性和意義了。我覺得這門課就像任何真正的科學一樣,既是世界觀,也是方法論,它是一中看待世界的觀點,也同時是一種工具。所以求大家給推薦一本這方面的書,關鍵能讓人看明白的,寫的沒那麼生澀的,胡壽松的書,說真的,我不認為寫得好,還有一本是一套英文的,超級厚跟辭海式的,那本學校讓用,但是說真的,我真的不認為初學者適合靠那本書學習或者自學,所以麻煩推薦一本真正意義上的入門書,謝謝!!


首先說一句,自控是需要自己領悟的,看書是不太能明白所有問題的。
關於LZ的提問,」給推薦一本這方面的書,關鍵能讓人看明白的,寫的沒那麼生澀的「,我想說的是,自動控制原理是一門比較偏向理科的書,整本書完全是在數學層面上展開的,跟工程沒有過多的結合,所以生澀是不可避免的。要想那種能讓人一下子就看明白的書,如果有的話,學校為什麼不讓我們學呢?這樣不是更省事么?事實就是,自動化本專業的學生,有很大一部分自始至終是把自控作為一門數學課來理解的,為什麼?原因已經說了,整本書完全是在數學層面上展開的。所以,真正的實踐是必要且必須的。
要在實踐上理解自控,一個很大的門檻就是對頻域的理解。頻域和時域是描述這個世界的兩種方式,就像硬幣的正反面一樣。這方面,推薦你再去仔細理解一下傅里葉變換,因為傅里葉變換是聯接頻域和時域的紐帶。然後再仔細讀一讀頻域法的第一章,就是介紹頻域法的物理意義的那部分,會對你正確理解頻域法有點幫助。
LZ也提到了世界觀和方法論,竊以為世界觀和方法論還是要自己來總結的,書本上的知識永遠是書本上的,關鍵還是要實踐和自己的領悟。
至於書,國外的書在初學階段是沒有太大必要的吧,國內經典教材足矣。我自己使用的是宋申民的書,也看過胡壽松的書,說實話大同小異,隨便選一本就行。重要的是,要發大願心,努力鑽研才能有收穫,想要像快餐那樣迅速理解自控是不太可能的。關於實際的例子方面,可以推薦一本《控制系統設計》,王廣雄、何朕,清華大學出版社。這本書側重的是控制器的設計技巧,但是是一本比較偏向工程的書,裡面的實例比較好,都是當年經過實踐證明的。閱讀這本書,是要在對自控原理有比較熟練的掌握的基礎上的,可以有助於加深理解。
就當下的技術手段,古典控制完全是足夠的,這一點前面的答案也已經提到了,現在已經有使用現代控制實現的產品,效果據說還不錯,不過成本方面不是一般的項目可以承受的,而且PID也不見得就差多少。個人估計,市面上的控制,70%還是使用的PID這種古典方式。所以,如果不是自控專業的學生或者不走理論方向,古典控制完全足夠。
說了這麼多,其實就是一句話,紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行。


中文:
胡壽松 《自動控制原理》
鄒伯敏 《自動控制理論》
顏文俊 《控制理論CAI教程》

英文:
Richard C.DorfRobert H.Bishop 」Morden control system」(有中文版,《現代控制系統》)
KatsuhikoOgata 「Morden Control Engineering」(有中文版,《現代控制工程》)
GeneF.Frankl 「Feedback Control of dynamic Systems」(有中文版,《動態系統的反饋控制》)

以上是答主讀過而且覺得可讀性比較強的教材。胡壽松的書對於初學者而言不適合入門,但是有深度,適合二次學習時翻看,你會發現他總結的非常到位。英文版的現代控制系統非常適合入門,而現代控制工程適合深入。如果有時間全部看過,細細琢磨,可以優勢互補,觸類旁通。


搜下Feedback Systems: An Introduction for Scientists and Engineers by Karl J. ?str?m and Richard M. Murray,網上公開的。

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Feedback and Control for Everyone
http://www.amazon.com/Feedback-Control-Everyone-Pedro-Albertos/dp/3642034454/ref=sr_1_1?ie=UTF8qid=1459841510sr=8-1keywords=feedback+everyone

以下是專為計算機背景的推薦的:

Feedback Control for Computer Systems
http://www.amazon.com/Feedback-Control-Computer-Systems-Philipp/dp/1449361692/ref=sr_1_3?ie=UTF8qid=1459841180sr=8-3keywords=feedback+computer+systems

Real World Instrumentation with Python: Automated Data Acquisition and Control Systems
http://www.amazon.com/gp/product/0596809565/ref=ox_sc_act_title_1?ie=UTF8psc=1smid=ATVPDKIKX0DER


先看—信號與系統—這本書,清華版還是那本英文大部頭都行,然後再來看胡壽松那本—自動控制原理—前8章,再找—現代控制理論—清華版或者英文版大部頭,然後回到胡壽松那本。我當初就是看不懂胡壽松在說些什麼,然後根據不明白地方找不同版本書對照看,才明白了他老人家良苦用心。不明白的地方和一點晦澀這不是書不好的原因,恰恰這給你指明你該彌補的知識短板。不要覺得自動控制是很簡單入門的,多找不同方向書都讀一讀,對照,這才是入門捷徑。希望我表達的還簡單?( ? )?


Feedback Systems: An Introduction for Scientists and Engineers

配合

The Scientist and Engineer"s Guide to Digital Signal Processing


有一篇科學小品文,毫不生澀,晨楓寫的《自動化的故事》,作者是過控方向的,但是對初學者算是篇不錯的引文。


個人推薦Astrom的Feedback system,中文譯本叫《自動控制-多學科視角》,不過中文版已經絕版了。還有更通俗的,Mareels的Feedback and Control for Everyone, edx還是Coursera有這本書的配套公開課,記不清了。如果還嫌難,還有一本書叫Dynamic Systems for Everyone: Understanding How Our World Works,真是一本沒有一個公式的控制教材。但如果你不是只想了解一下控制的大概便淺嘗輒止,第一本Astrom的書是最最適合初學者的了。


就是這本,看目錄都覺得好,上面是作者介紹,絕對高端,本書巧妙避開了拉氏變換,從新的角度來看待問題,而且實例遍及自然科學與社會科學,而且比較淺顯易懂。


積分變換或者信號與系統,就是奧本海默那本。傳遞函數這個時/頻域切換,不說實際分析對象穩定性,就是理解靜動態都很重要。自然控制原理是跑不了了,但傳遞函數學得好自控學得自然得心應手。前面的回答白玉在前也就不拋磚了。

還有就是線代,沒有矩陣基礎是學不來現代控制的,沒有現代控制的鎮定,搞出的對象連穩定(鎮定)都不行基本就是沒意義了。同樣矩陣學得好,對於狀態空間能控能觀,漸近穩定,鎮定這些概念自然也一樣順手。不過當時學的矩陣是自己硬啃的,沒覺得發現很好的教材,但網易上MIT的線代課絕對值得一看。比起傳遞函數,個人覺得狀態空間的分析清晰也更實用,雖然傳遞函數主要還是分析頻域的動態響應。

搞完這兩塊咱就算是敲開了控制的大門啦,但後面路還長著呢!非線性,高階,自適應,魯棒……這大園中的各種風景就等著你來感受了哈哈~


稍微談談自己的學習經歷吧

之前在學習自控的時候,有過同樣的困擾,學校用的是胡壽松的那本《自動控制原理》,上課也是大量的數學公式推到,以至於學到最後基本的框架都沒搭好,邏輯也不清晰。後來讀了本書對我影響比較大,至少我知道了這門課是在幹什麼了。跟LZ分享下:

《現代控制工程》 Katsuhiko Ogata著 (有中文版)

故事都是那麼個故事,關鍵看人怎麼講。選本好書真的蠻重要的。

整個思維框架的搭建很重要,數學只是工具,首先先明白這門學科是研究什麼的,然後才是用什麼樣的方法、手段來解決問題。不要被繁瑣的數學公式和推到給嚇到。

以上。


今天終於抽出時間回答個好問題了……
本人電氣自動化專業,正好上學期學過自動控制原理。

看,就是上面這本,現在學專業課還會時常翻看。當時學習總的感覺還是比較有趣的,而且給我上課的剛好就是主編常教授。

不知題主學習的感覺如何?我從開始學自控的時候就覺得這門學科比較實用,而且在學習的過程中會不斷的聯繫,有種看山不是山的感覺,比如時域分析中加入積分微分環節改善系統跟隨性能跟後來的線性系統串聯校正(滯後超前)等是對應的。總之就是剛開始學會帶著許多疑問跟顧慮,會有一段疑惑的時候,但看的越多就會發現各種方法(頻率響應,波特圖,根軌跡,時域分析)都能互相轉化。也就越來越清晰了。

說了半天還沒回答正題,關於初學教材,我的建議是多參考幾本,像圖書館如果有條件,我看過北航的,華南理工的。

(為毛圖片旋轉了?了解的評論一下哦)發現這些基礎教材基本上都大同小異,但在這本書中沒理解的部分其他版本可能就有很詳細的註解 PS當時剛進頻率響應法看的一頭霧水,後來發現上面這本有詳細的註解示例,迎刃而解。

最後想說自控這門課有興趣的話還是很容易學的,理解之後感覺很牛逼。而且對以後的專業課很有幫助。

第一次用手機回答好啰嗦 還請多多見諒,希望對各位有所幫助!


試試看書的時候多用用Matlab?
control system toolbox 和Simulink

對控制論相關的世界觀和方法論感興趣的話,可以翻一下這本書:
金觀濤《控制論和科學方法論》
控制論與科學方法論 (豆瓣)


必須是這本《現代控制系統》

當然,還是推薦LZ盡量去讀英文版的。


西北工業大學出版社,盧京潮 主編,自動控制原理。


我不清楚題主現在的學歷層次,我是學自動化的,單就我的經驗來看,單單看自控原理的書,你就是在學數學,把裡邊的方法和原理在數學層面上搞懂了,你就算入門了,這個層次,胡壽松的書綽綽有餘了。
如果你想深入理解,特別是在它的物理意義上去深入理解,單看自控原理是沒有用的,因為上邊很多東西是工程經驗的,比如,微分為什麼在實際中不用?是因為它幾乎無法在工程上實現。為什麼無法實現?所以你要了解執行器件,這樣模電就必須看了(電機什麼的估計題主也沒興趣),不然單就頻域這一項你就不知道那是什麼!信號與系統,這本書會告訴你,信號處理的基本內容。自控原理,實際就是在講信號,都是建立在信號上的分析。
題主談到世界觀和方法論了,這個東西就廣了,書本是不會告訴你,很多東西書是沒辦法表達的,春秋時就有一個關於齊桓公與書的故事,你有興趣的話查一下。你要想了解的這麼高深,就必須去做去用,在實踐中才能體會。
現代控制原理是自動控制原理的升級版,只是在理論上進步很大,但是實際中用到的不多,很多實際問題沒辦法解決。自動控制原理就與實際結合的比較緊密,在實踐中多次檢驗,已經是相當成熟的理論了。
再往上,就是智能控制了,說實話,這個演算法號稱能解決所有問題,只要有合適的規則庫。但是現在幾乎沒人搞,無論誰提起這個,都說是騙人的,你有興趣的話可以看看,我本科畢業設計就是搞這個的,老師很少搞這個,都看不懂,只能在我matlab程序上挑毛病。
自動化領域內的很多理論都是數學家在研究的,比如神經網路,遺傳演算法,專家演算法,自適應演算法,都號稱很厲害,但是說實話,很少能應用……如果題主喜歡理論的話,不妨看看。
推薦書這種,我表示書不是萬能的,題主找書去綜合的辦法是萬能的!


推薦KatsuhikoOgata 的《Morden Control Engineering》這個是有中文版的。

但是更建議題主看英文原版,雖然是英語,但是易讀易懂。套用書簡介上的話,該書「體系清晰,論述細膩,內容豐富,行文流暢」。

第四版豆瓣聯接:現代控制工程 (豆瓣)

第五版豆瓣聯接:現代控制工程 (豆瓣)


金觀濤先生的控制論與科學方法論。


個人感覺初學自控原理看教學視頻比看書好一些,或者先看下視頻,然後再回頭過去看書,很多東西就簡單了


這本書適合打框架,言簡意賅,解釋得不多,化學工業出版社的。
結合胡壽松的那本超詳細解釋,簡直完美。


…題主你記得小時候你跟在你小姨屁股後面去買糖葫蘆的事嗎?

老胡的書,全在這根糖葫蘆里了。好好回味回味就好了,還看啥書嘛——正經書有公式你不喜歡,沒公式的書又講不明白瞎耽誤功夫。


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