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控制系统分析与设计——从理论到实践
本书的内容分为三篇共8章：第一篇为云台运动目标检测与跟踪控制系统（包含第1～3章）；第二篇为四旋翼飞行控制系统（包含第4～6章）；第三篇为工业机器人运动控制系统（包含第7～8章）之所以选择这三个系统，是因为这三个控制对象目前在工业及民用领域中具有代表性。本书分别从三个系统的组成、系统各环节的数学建模、系统的动静态分析、系统的硬件实现几方面入手，详细介绍了典型自动控制系统的设计过程。读者可以从书中学习和了解一对于一个具体的控制对象，该如何合理分析和设计自动控制系统，使它能按照预定的要求完美地进行工作。本书内容还涉及了自动控制和人工智能的相互融合。本书部分章节还提供了思考题供读者分析思考。
本书为新形态教材，全书一体化设计，将重点内容讲解制作成二维码，扫码即可实现在线同步学习。本书是国家级一流本科课程“自动控制元件”的配套教材，读者也可以登录“中国大学MOOC”网站或“爱课程”网站，自主学习哈尔滨工程大学开设的“自动控制元件”课程。
本书是为配合教育部卓越工程师教育培养计划而编写的，可作为自动化、测控技术与仪器、探测制导与控制技术、机器人工程等专业的专业基础课教材，也可作为机械电子、人工智能、计算机视觉、电子医疗设备等领域科研工作人员的参考书。
作者：
主编：池海红 副主编：曾薄文、王显峰
定价：
28.00元
出版时间：
2024-11-25
ISBN：
978-7-04-062701-5
物料号：
62701-00
读者对象：
高等教育
一级分类：
电气/电子信息/自动化类
二级分类：
电气/自动化专业课
三级分类：
其他
重点项目：
暂无
版面字数：
250.000千字
开本：
16开
全书页数：
暂无
装帧形式：
平装
- 前辅文
- 绪论
- 0.1 背景
- 0.1.1 自动控制学科的发展过程
- 0.1.2 自动控制系统的组成
- 0.1.3 自动控制技术与人工智能
- 0.2 关于神经网络
- 0.2.1 感知机
- 0.2.2 神经网络
- 0.2.3 优化目标
- 0.2.4 激活函数
- 0.2.5 注意力机制
- 0.3 本书的主要内容
- 0.4 自动控制系统的设计基础
- 0.1 背景
- 第一篇 云台运动目标检测与跟踪控制系统
- 第1章 云台运动目标检测与跟踪控制系统的原理
- 1.1 概述
- 1.1.1 云台的分类
- 1.1.2 防抖功能
- 1.2 云台运动目标检测与跟踪的工作原理
- 1.2.1 系统的组成
- 1.2.2 云台系统的工作原理
- 1.3 云台运动目标检测与跟踪算法
- 1.3.1 目标检测算法
- 1.3.2 目标跟踪算法
- 1.1 概述
- 第2章 云台运动目标检测与跟踪控制系统的控制方法
- 2.1 系统中各单元数学模型的建立
- 2.1.1 直流力矩电机的数学模型
- 2.1.2 电机驱动器的数学模型
- 2.1.3 速度调节器和位置调节器的数学模型
- 2.1 云台系统控制器的分析与设计
- 2.2.1 转速环的设计
- 2.2.2 位置环的设计
- 2.2.3 简化设计的验证
- 2.1 系统中各单元数学模型的建立
- 第3章 云台运动目标跟踪控制系统的工程设计
- 3.1 系统总体结构
- 3.1.1 云台目标检测系统的原理框图
- 3.1.2 云台目标检测系统各单元介绍
- 3.2 图像采集与处理
- 3.2.1 视觉系统原理
- 3.2.2 摄像头部分
- 3.2.3 图像处理器
- 3.2.4 OpenCV编程环境搭建
- 3.3 运动伺服控制系统设计
- 3.3.1 运动伺服主控制器
- 3.3.2 系统各单元的数字实现
- 3.3.3 伺服控制系统的硬件设计
- 3.4 云台运动控制系统的程序设计
- 3.4.1 云台运动控制系统的程序流程图
- 3.4.2 系统的程序环境
- 3.4.3 编译和运行程序
- 3.5 云台运动控制系统的发展方向
- 3.1 系统总体结构
- 第一篇思考题
- 第1章 云台运动目标检测与跟踪控制系统的原理
- 第二篇 四旋翼飞行控制系统
- 第4章 四旋翼飞行控制系统的工作原理
- 4.1 概述
- 4.1.1 飞行器的类型
- 4.1.2 无人机系统的构成
- 4.2 四旋翼飞行器的飞行运动
- 4.2.1 四旋翼飞行器的构成
- 4.2.2 四旋翼飞行器的飞行运动
- 4.3 四旋翼飞行系统单元的工作原理
- 4.3.1 惯性导航单元
- 4.3.2 执行机构一直流无刷电机
- 4.1 概述
- 第5章 四旋翼飞行控制系统的设计
- 5.1 四旋翼的姿态解算
- 5.1.1 坐标系的定义
- 5.1.2 机体的姿态表示
- 5.1.3 旋转矩阵
- 5.1.4 IMUupdate算法
- 5.1.5 滤波算法
- 5.2 四旋翼无人机的控制模型
- 5.2.1 动力学模型
- 5.2.2 运动学模型
- 5.2.3 非线性动力学模型
- 5.3 四旋翼无人机控制器的分析与设计
- 5.3.1 位置控制器的设计方法
- 5.3.2 姿态控制器的设计方法
- 5.3.3 仿真验证
- 5.1 四旋翼的姿态解算
- 第6章 四旋翼飞行控制系统的开发实例
- 6.1 系统总体结构及硬件组成
- 6.2 传感器选型
- 6.2.1 IMU传感器模块
- 6.2.2 磁航向计模块
- 6.3 微处理器选型及电路设计
- 6.3.1 单片机最小系统
- 6.3.2 姿态数据采集电路设计
- 6.4 四旋翼控制系统程序设计
- 6.4.1 IC总线协议介绍
- 6.4.2 IMU模块数据采集
- 6.4.3 磁航向计数据采集
- 6.4.4 PID控制算法程序设计
- 6.5 四旋翼运动控制系统的发展方向
- 6.5.1 控制算法的进展
- 6.5.2 无人机外设的进展
- 第二篇思考题
- 第4章 四旋翼飞行控制系统的工作原理
- 第三篇 工业机器人运动控制系统
- 第7章 工业机器人运动控制系统的基本原理
- 7.1 概述
- 7.1.1 工业机器人的发展历程
- 7.1.2 工业机器人的应用领域
- 7.1.3 工业机器人的运动构型
- 7.2 工业机器人的基本原理
- 7.2.1 工业机器人的构成
- 7.2.2 驱动系统的选用原则
- 7.2.3 伺服驱动系统的工作原理
- 7.3 工业机器人的运动学和动力学
- 7.3.1 机械臂的运动学
- 7.3.2 机械臂的动力学
- 7.1 概述
- 第8章 工业机器人运动控制系统的设计
- 8.1 机器臂控制策略
- 8.1.1 交流伺服电机的数学模型
- 8.1.2 齿轮传动模型
- 8.1.3 双闭环系统的控制设计
- 8.2 动态跟随系统设计
- 8.2.1 前馈控制设计
- 8.2.2 对扰动的处理
- 8.3 机械臂的轨迹规划
- 8.3.1 避障规划
- 8.3.2 笛卡儿系规划
- 8.3.3 设计实例
- 8.4 工业机器人的发展方向
- 8.4.1 协作机器人
- 8.4.2 伺服电机和智能算法
- 8.1 机器臂控制策略
- 第三篇思考题
- 第7章 工业机器人运动控制系统的基本原理
- 参考文献
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