線性控制系統(tǒng)工程

定　價：￥55.00

作　者：	Morris Driels著；金愛娟等譯；金愛娟譯
出版社：	清華大學出版社
叢編項：	信息技術(shù)和電氣工程學科國際知名教材中譯本系列
標　簽：	控制系統(tǒng)

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ISBN：	9787302107620	出版時間：	2005-06-01	包裝：	平裝
開本：	25cm	頁數(shù)：	554	字數(shù)：

內(nèi)容簡介

　　本書的定位是要為機械工程、電機工程、電子工程、計算機工程等非控制工程專業(yè)的本科生提供一本內(nèi)容適度、實用性強和學時較少的控制理論教材。內(nèi)容覆蓋了經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論的基礎(chǔ)部分，方法包括子頻率響應(yīng)法、根軌跡法和狀態(tài)空間法。本書已被美國多所知名大學采用作為電子工程等專業(yè)的本科層次的控制理論教材或主要教學參考書。本書的主要特點是，從非控制工程專業(yè)本科生對控制理論的需求和教學學時相對要少的實情出發(fā)，在體系結(jié)構(gòu)和內(nèi)容安排上作了富有新意的改革。例如，破除章節(jié)式結(jié)構(gòu)、設(shè)立專題；破除按一個結(jié)論引入例子的慣例，增加自不同專業(yè)背景的研究案例。本書前言在過去的二十來年中，盡管我一直在向機械工程的本科生講授線性控制系統(tǒng)工程，但卻從未激起過撰寫有關(guān)該學科教科書的念頭，直到我第一次有機會在一個學期中同時講授控制學和動力學。這使我能夠直接比較這兩門學科的結(jié)構(gòu)、風格以及學生對指定教科書的使用情況。這樣的比較是相當有啟發(fā)性的。這兩本書都已經(jīng)面世十幾年，并且已經(jīng)出版了幾個版本。當時，控制學課本和動力學課本都是最暢銷的，然而，它們的風格卻很不一樣。動力學課本是按以下格式撰寫的：每個主題由相對獨立的專題內(nèi)容組成，每個專題的內(nèi)容剛好適合在一次課中講解；接著，用兩三道例題向?qū)W生講解如何應(yīng)用這個專題內(nèi)容來解決工程問題；最后，給出幾道作業(yè)題，使學生能夠測試自己對這些內(nèi)容的理解情況。而控制學課本則是以比較傳統(tǒng)的風格撰寫的，即由幾章組成，每章有50頁左右的內(nèi)容，隨后有20道左右的習題。在講授這兩門課程時，學生明顯會更多地使用動力學課本。他們沒有被每次課所包含的大量內(nèi)容所嚇倒，豐富的例題與習題不僅保證了他們可以對內(nèi)容的理解程度進行自我評估，而且使得學生對該學科結(jié)構(gòu)有更好的構(gòu)想。從教師的角度來看，使用已經(jīng)分成適合授課量的內(nèi)容會使得課程計劃的編排更加容易。在本書中，我設(shè)法使用了與剛描述過的動力學課本相同的方法。我希望內(nèi)容的模塊化特點能使這本書與授課課程緊密關(guān)聯(lián)，盡管仍然有足夠的靈活性允許教師增加其他的主題或者略過他（她）認為學生們已經(jīng)掌握的內(nèi)容?；趯W生對我講授過的控制學課程的評論，關(guān)于解題的同感看起來是：①例題越多越好；②學生喜歡例題中有更詳細的解法。在本書中，我已經(jīng)設(shè)法解決了這兩個問題。特別是在每個單元的末尾包含了具有詳細解法的例題，這樣學生就可以看到前面內(nèi)容的應(yīng)用。為了使學生理解如何利用控制系統(tǒng)分析這種基本手段來進行復(fù)雜工程系統(tǒng)的設(shè)計，我還在第25單元后面增加了幾個設(shè)計案例的研究。在許多案例中，它們展示了幾種可供選擇的方法來達到要求的性能，而且向?qū)W生提供了一種構(gòu)想，即本書中描述的各種分析題如何才能使用、綜合和應(yīng)用到實際工程系統(tǒng)中。當初，本書主要是打算針對機械工程的本科生，盡管其他工程學科的學生會發(fā)現(xiàn)這些內(nèi)容與他們的領(lǐng)域區(qū)別不大。在大多數(shù)領(lǐng)域中，傳統(tǒng)的系統(tǒng)分支包括：介紹性的系統(tǒng)建模課程：大學二年級；線性控制系統(tǒng)課程：大學三年級；進控制課程：大學四年級。本書針對的是大學三年級的課程，并假設(shè)學生已經(jīng)熟悉系統(tǒng)建模。本書包含了一些這方面的內(nèi)容，但僅僅是為了提供向控制學的平滑過渡而非講授建立物理模型的方法。關(guān)于為本書提供軟件應(yīng)用的問題，目的是強調(diào)控制學的基礎(chǔ)，而不是側(cè)重于計算方法或計算工具。鼓勵學生在適當?shù)牡胤绞褂萌魏我环N可利用的軟件，所舉例子中已使用了FORTRAN，BASIC代碼和像MATLAB那樣的商用軟件包。對于課本中涉及的一些雖然不難但處理費時的問題，強烈推薦使用像MATLAB或MATRIX這樣的商業(yè)軟件包。最后，我要感謝許多幫助我撰寫本書的人們。McGraw-Hill的員工使得本書的出版過程如任何作者所期盼的那樣令人愉快。我在愛丁堡大學、羅德艾蘭州大學、德州A

作者簡介

暫缺《線性控制系統(tǒng)工程》作者簡介

圖書目錄

第1單元反饋控制引論 1
習題 14
第2單元傳遞函數(shù)和方框圖代數(shù) 19
1．傳遞函數(shù) 19
2．方框圖代數(shù) 20
習題 29
第3單元一階系統(tǒng) 32
1．脈沖響應(yīng) 34
2．階躍響應(yīng) 35
3．斜坡響應(yīng) 36
4．諧波響應(yīng) 37
5．一階反饋系統(tǒng) 38
6．復(fù)平面表示法：極點和零點 40
7．一階系統(tǒng)的極點和零點 41
8．主導(dǎo)極點 42
習題 47
第4單元二階系統(tǒng) 50
1．二階電氣系統(tǒng) 54
2．階躍響應(yīng) 55
習題 61
第5單元二階系統(tǒng)的時域響應(yīng) 65
1．斜坡響應(yīng) 65
2．諧波響應(yīng) 66
3．系統(tǒng)極點和暫態(tài)響應(yīng)的關(guān)系 68
4．時域性能指標 71
習題 79
第6單元二階系統(tǒng)：干擾抑制和速度反饋 82
1．開環(huán)和閉環(huán)干擾抑制 85
2．速度反饋的影響 87
習題 95
第7單元高階系統(tǒng) 99
1．降為低階系統(tǒng) 99
2．三階系統(tǒng) 100
3．閉環(huán)零點的影響 102
4．閉環(huán)零點的出現(xiàn) 105
習題 109
第8單元系統(tǒng)的型：穩(wěn)態(tài)誤差 111
1．脈沖輸入 112
2．階躍輸入 114
3．斜坡輸入 115
4．加速度輸入 116
5．非單位反饋控制系統(tǒng) 119
習題 128
第9單元勞斯方法、根軌跡：幅值和相角方程 131
1．勞斯穩(wěn)定判據(jù) 131
2．根軌跡方法：幅值和相角方程 134
習題 151
第10單元畫根軌跡的規(guī)則 155
習題 173
第11單元應(yīng)用根軌跡設(shè)計系統(tǒng) 177
1．多環(huán)系統(tǒng) 177
2．復(fù)平面上的系統(tǒng)設(shè)計 180
3．性能要求描述為復(fù)平面上的約束 180
4．穩(wěn)態(tài)誤差 180
5．對應(yīng)"好"響應(yīng)的復(fù)平面上的期望區(qū)域 182
習題 194
第12單元頻率響應(yīng)和奈奎斯特圖 198
1．頻率響應(yīng) 199
2．由傳遞函數(shù)轉(zhuǎn)化為奈奎斯特圖 200
習題 211
第13單元奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù) 215
1．保角映射：柯西定理 215
2．用于穩(wěn)定性判定 219
3．奈奎斯特穩(wěn)定性的一些說明 224
4．奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)的另一種方法 225
習題 235
第14單元奈奎斯特分析和相對穩(wěn)定性 239
1．條件穩(wěn)定性 239
2．增益裕度和相位裕度 241
習題 250
第15單元伯德圖 253
1．簡單傳遞函數(shù)的伯德圖 253
2．復(fù)合傳遞函數(shù)的伯德圖 257
3．各環(huán)節(jié)的伯德圖 260
習題 277
第16單元伯德分析、穩(wěn)定性、增益裕度和相位裕度 280
1．條件穩(wěn)定 280
2．伯德圖中的增益裕度和相位裕度 283
3．系統(tǒng)的型和由伯德圖得出的穩(wěn)態(tài)誤差 284
4．進一步討論增益裕度和相位裕度 286
習題 296
第17單元由頻率響應(yīng)得到時域響應(yīng) 299
1．由根軌跡得到伯德圖 299
2．由開環(huán)相位裕度得到閉環(huán)時間響應(yīng) 301
3．高階系統(tǒng)的時間響應(yīng) 304
習題 313
第18單元頻域指標和閉環(huán)頻率響應(yīng) 315
1．頻域指標 315
2．由奈奎斯特圖得到閉環(huán)頻率響應(yīng) 319
3．由伯德圖得到閉環(huán)頻率響應(yīng) 325
4．由奈奎斯特圖得到期望Mp的增益 328
5．由尼科爾斯圖得到期望Mp的增益 329
6．非單位反饋增益系統(tǒng) 330
習題 342
第19單元相位超前校正 346
1．多約束設(shè)計 346
2．相位超前環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù) 349
3．相位超前校正過程 351
4．相位超前校正的結(jié)果及適用性的評論 358
習題 372
第20單元相位滯后及超前-滯后校正 375
1．相位滯后環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù) 375
2．相位滯后校正過程 376
3．相位滯后校正的幾點說明 379
4．超前-滯后校正 380
5．超前-滯后環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù) 381
6．超前-滯后校正過程 382
習題 400
第21單元多模態(tài)控制器 403
1．比例控制 403
2．比例積分控制 405
3．比例微分控制 407
4．比例積分微分控制 410
習題 420
第22單元狀態(tài)空間系統(tǒng)描述 424
1．由傳遞函數(shù)轉(zhuǎn)化為狀態(tài)空間形式 428
2．由狀態(tài)空間形式轉(zhuǎn)化為傳遞函數(shù) 431
3．狀態(tài)變量的變換和系統(tǒng)特征向量的不變性 432
4．標準形和解耦系統(tǒng) 433
5．特征值和系統(tǒng)極點之間的關(guān)系 435
習題 447
第23單元狀態(tài)空間系統(tǒng)的響應(yīng)、能控性和能觀性 451
1．狀態(tài)方程的直接數(shù)值解 451
2．用狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣求解 452
3．用拉普拉斯變換求解 453
4．系統(tǒng)穩(wěn)定性 454
5．能控性和能觀性 454
習題 464
第24單元狀態(tài)空間控制器的設(shè)計 467
1．通過與特征方程比較來直接計算增益 468
2．通過狀態(tài)方程的控制標準形實現(xiàn)極點配置 469
3．通過阿克曼公式實現(xiàn)極點配置 474
習題 482
第25單元狀態(tài)空間觀測器的設(shè)計 485
1．觀測器的合成 485
2．校正器設(shè)計 489
習題 500
第26單元波浪能吸收裝置 503
第27單元導(dǎo)彈姿態(tài)控制器 507
1．模型的構(gòu)造 507
2．方框圖表示 508
3．多模態(tài)控制器設(shè)計 510
4．狀態(tài)空間控制器的設(shè)計 512
第28單元機械手設(shè)計 515
第29單元抽水蓄能流量控制系統(tǒng) 521
第30單元船舶操縱控制系統(tǒng) 529
第31單元巡航導(dǎo)彈高度控制系統(tǒng) 538
第32單元具有柔性的機床動力驅(qū)動系統(tǒng) 545
附錄A 復(fù)習拉普拉斯變換及其在求解微分方程中的應(yīng)用 552
1．線性特性 553
2．平移定理 553
3．時間微分 553
4．終值定理 553
5．逆變換 553
6．求解線性微分方程 553