現代控制系統 第14版 Modern Control Systems
[美] 理乍得·C. 多爾夫(Richard C. Dorf),[美] 羅伯特·H. 畢曉普(Robert H. Bishop) 譯者 謝紅衛
- 出版商: 人民郵電
- 出版日期: 2023-12-01
- 售價: $1,079
- 貴賓價: 9.5 折 $1,025
- 語言: 簡體中文
- 頁數: 930
- 裝訂: 平裝
- ISBN: 711561556X
- ISBN-13: 9787115615565
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控制系統 Control-systems
- 此書翻譯自: Modern Control Systems, Global Edition,14/e
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商品描述
控制系統原理及相近課程是高等學校工科學生的核心課程之一。這是本書第十四版的中譯本,主要內容包括控制系統導論、系統數學模型、狀態空間模型、反饋控制系統的特性、反饋控制系統的性能、線性反饋系統的穩定性、根軌跡法、頻率響應法、頻域穩定性、反饋控制系統設計、狀態變量反饋系統設計、魯棒控制系統、數字控制系統等。
本書的例子和習題大多取材於現代科技領域里的實際問題,新穎而恰當。學習和解決這些問題,可以使學生的創造性素養得到潛移默化的提升。
本書可以用作高等學校工科(自動化、航空航天、電力、電子、機械、化工等) 本科高年級學生以及研究生的教材,也可以供從事相關工作的人員閱讀參考。
作者簡介
Richard C. Dorf
美国加利福尼亚大学戴维斯分校的电气与计算机工程荣誉退休教授。作为该专业及其应用领域的知 名学 者,Dorf 教授已经撰写和编著出版了多本工程类教科书和手册,其中,The Engineering Handbook, Second Edition 和The Electrical Engineering Handbook, Third Edition 经久不衰。同时,Dorf 教授还是Technology Ventures: From Idea to Enterprise 的合著者之一,这是一本在技术创业领域具有指导意义的图书。Dorf 教授是电气电子工程师学会(IEEE) 会士和美国工程教育协会(ASEE) 会士,他还是PIDA 控制器的专利持有者。
Robert H. Bishop
美国南佛罗里达大学工学院院长、应用工程研究所主任和电力工程系教授。在受聘南佛罗里达大学之前,Bishop 教授是马凯特大学工学院院长。更早之前,他是得克萨斯大学奥斯汀分校航天工程与机械工程系的系主任和杰出教授,荣获Joe J. King 专业工程成就奖。Bishop 教授的工程职业生涯起始于Charles Stark Draper 实验室。他编著出版了讲授图示化编程的教材Learning with LabVIEW,此外还是The Mechatronics Handbook 的合著者之一。Bishop 教授始终是一位活跃的教师和研究者,他作为作者或合作者发表了145 篇以上的期刊或会议论文。他还是全球工学院院长理事会的活跃成员,该理事会致力于建立全球范围的工学院院长网络,以便推进全球工程教育、研究和服务的发展。Bishop 教授是美国航空航天学会(AIAA) 会士、美国航天学会(AAS) 会士和美国科学促进会(AAAS) 会士,并长期活跃于美国工程教育学会(ASEE) 和电气电子工程师学会(IEEE)。
【译者】
谢红卫
湖北洪湖人,博士,国防科技大学智能科学学院教授,博士生导师;主要学术方向为控制理论与控制工程,试验鉴定与评估技术,生物信息学;长期担任学校“自动控制原理”系列课程负责人,国防科技大学教学名师;获得军队院校“育才奖”银奖1 项,主讲的“自动控制原理”MOOC 课程获评国 家级线上一 流课程1 项,获得湖南省精品课程1项,湖南省教学成果二等奖1 项,编写、翻译出版教材和专著10 部;承担完成科研项目35 项,发表论文130 余篇,获得中国电子学会电子信息科学技术奖一等奖1 项,国防科学技术奖二等奖1项,湖南省自然科学奖二等奖1 项。
目錄大綱
第1 章 控制系統導論 1
1.1 引言 1
1.2 自動控制簡史 4
1.3 控制系統實例 8
1.4 工程設計 13
1.5 控制系統設計 15
1.6 機電一體化系統 17
1.7 綠色工程 20
1.8 控制系統前瞻 21
1.9 設計實例 22
1.10 循序漸進設計實例:磁盤驅動器讀取系統 26
1.11 小結 27
技能自測 27
基礎練習題 29
一般習題 31
難題 35
設計題 38
技能自測答案 40
術語和概念 40
第2 章 系統數學模型 42
2.1 引言 42
2.2 物理系統的微分方程(組) 42
2.3 物理系統的線性近似 46
2.4 拉普拉斯變換 48
2.5 線性系統的傳遞函數 54
2.6 框圖模型 64
2.7 信號流圖模型 68
2.8 設計實例 73
2.9 利用控制系統設計軟件進行系統模擬 89
2.10 循序漸進設計實例:磁盤驅動器讀取系統 101
2.11 小結 103
技能自測 104
基礎練習題 107
一般習題 114
難題 126
設計題 129
電腦輔助設計題 131
技能自測答案 133
術語和概念 133
第3 章 狀態空間模型 136
3.1 引言 136
3.2 動態系統的狀態變量 137
3.3 狀態微分方程(組) 139
3.4 信號流圖模型和框圖模型 143
3.5 其他形式的信號流圖和框圖模型 152
3.6 由狀態方程求解傳遞函數 155
3.7 狀態轉移矩陣和系統時間響應 156
3.8 設計實例 159
3.9 利用控制系統設計軟件分析狀態空間模型 170
3.10 循序漸進設計實例:磁盤驅動器讀取系統 173
3.11 小結 176
技能自測 176
基礎練習題 179
一般習題 183
難題 192
設計題 195
電腦輔助設計題 196
技能自測答案 198
術語和概念 198
第4 章 反饋控制系統的特性 200
4.1 引言 200
4.2 偏差信號分析 202
4.3 控制系統對參數變化的靈敏度 203
4.4 反饋控制系統的乾擾信號 206
4.5 系統瞬態響應的調控 210
4.6 穩態誤差 212
4.7 反饋的代價 214
4.8 設計實例 215
4.9 利用控制系統設計軟件分析控制系統特性 223
4.10 循序漸進設計實例:磁盤驅動器讀取系統 229
4.11 小結 231
技能自測 232
基礎練習題 235
一般習題 240
難題 247
設計題 250
電腦輔助設計題 254
技能自測答案 257
術語和概念 257
第5 章 反饋控制系統的性能 259
5.1 引言 259
5.2 測試輸入信號 260
5.3 二階系統的性能 262
5.4 零點和第三個極點對二階系統響應的影響 267
5.5 s 平面上特徵根的位置與系統的瞬態響應 270
5.6 反饋控制系統的穩態誤差 272
5.7 綜合性能指標 277
5.8 線性系統的簡化 282
5.9 設計實例 284
5.10 利用控制系統設計軟件分析系統性能 294
5.11 循序漸進設計實例:磁盤驅動器讀取系統 298
5.12 小結 300
技能自測 301
基礎練習題 304
一般習題 308
難題 314
設計題 316
電腦輔助設計題 319
技能自測答案 322
術語和概念 322
第6 章 線性反饋系統的穩定性 324
6.1 穩定性的概念 324
6.2 勞斯-赫爾維茨穩定性判據 327
6.3 反饋控制系統的相對穩定性 333
6.4 狀態變量系統的穩定性 334
6.5 設計實例 336
6.6 利用控制系統設計軟件分析系統的穩定性 343
6.7 循序漸進設計實例:磁盤驅動器讀取系統 348
6.8 小結 351
技能自測 351
基礎練習題 353
一般習題 357
難題 362
設計題 365
電腦輔助設計題 367
技能自測答案 369
術語和概念 369
第7 章 根軌跡法 371
7.1 引言 371
7.2 根軌跡的概念 371
7.3 繪制根軌跡 375
7.4 應用根軌跡法進行參數的設計 387
7.5 靈敏度與根軌跡 391
7.6 PID控制器 395
7.7 負增益根軌跡 404
7.8 設計實例 408
7.9 利用控制系統設計軟件分析根軌跡 416
7.10 循序漸進設計實例:磁盤驅動器讀取系統 420
7.11 小結 421
技能自測 423
基礎練習題 427
一般習題 431
難題 442
設計題 446
電腦輔助設計題 453
技能自測答案 455
術語和概念 455
第8 章 頻率響應法 457
8.1 引言 457
8.2 頻率響應圖 459
8.3 頻率響應測量 476
8.4 頻域性能指標 477
8.5 對數幅相圖 480
8.6 設計實例 481
8.7 利用控制系統設計軟件的頻率響應法 488
8.8 循序漸進設計實例:磁盤驅動器讀取系統 493
8.9 小結 495
技能自測 497
基礎練習題 501
一般習題 504
難題 514
設計題 516
電腦輔助設計題 519
技能自測答案 521
術語和概念 521
第9 章 頻域穩定性 523
9.1 引言 523
9.2 s 平面上的圍線映射 524
9.3 奈奎斯特穩定性判據 529
9.4 相對穩定性與奈奎斯特穩定性判據 537
9.5 利用頻域方法確定系統的時域性能指標 542
9.6 系統帶寬 548
9.7 時延系統的穩定性 549
9.8 設計實例 552
9.9 頻域中的PID控制器 566
9.10 利用控制系統設計軟件分析頻域穩定性 567
9.11 循序漸進設計實例:磁盤驅動器讀取系統 576
9.12 小結 577
技能自測 584
基礎練習題 586
一般習題 592
難題 603
設計題 607
電腦輔助設計題 612
技能自測答案 614
術語和概念 614
第10 章 反饋控制系統設計 616
10.1 引言 616
10.2 系統設計方法 617
10.3 串聯校正器 618
10.4 用伯德圖設計超前校正器 621
10.5 用根軌跡法設計超前校正器 626
10.6 用積分型校正器設計反饋控制系統 631
10.7 用根軌跡法設計滯後校正器 633
10.8 用伯德圖設計滯後校正器 636
10.9 在伯德圖上用解析法進行系統的設計 640
10.10 帶有前置濾波器的反饋控制系統 641
10.11 設計具有最小節拍響應的系統 643
10.12 設計實例 645
10.13 利用控制系統設計軟件設計控制系統 653
10.14 循序漸進設計實例:磁盤驅動器讀取系統 658
10.15 小結 660
技能自測 661
基礎練習題 664
一般習題 668
難題 678
設計題 681
電腦輔助設計題 686
技能自測答案 688
術語和概念 688
第11 章 狀態變量反饋系統設計 689
11.1 引言 689
11.2 能控性和能觀性 690
11.3 全狀態反饋控制設計 694
11.4 觀測器設計 698
11.5 觀測器和全狀態反饋控制的集成 701
11.6 參考輸入信號 706
11.7 最優控制系統 708
11.8 內模設計 714
11.9 設計實例 716
11.10 利用控制系統設計軟件設計狀態變量反饋 722
11.11 循序漸進設計實例:磁盤驅動器讀取系統 726
11.12 小結 727
技能自測 728
基礎練習題 731
一般習題 733
難題 739
設計題 742
電腦輔助設計題 745
技能自測答案 749
術語和概念 749
第12 章 魯棒控制系統 751
12.1 引言 751
12.2 魯棒控制系統和系統靈敏度 752
12.3 魯棒性分析 755
12.4 含有不確定參數的系統 758
12.5 魯棒控制系統設計 759
12.6 魯棒PID控制器設計 763
12.7 魯棒內模控制系統 767
12.8 設計實例 769
12.9 偽定量反饋系統 778
12.10 利用控制系統設計軟件設計魯棒控制系統 779
12.11 循序漸進設計實例:磁盤驅動器讀取系統 781
12.12 小結 783
技能自測 784
基礎練習題 788
一般習題 789
難題 794
設計題 797
電腦輔助設計題 802
技能自測答案 805
術語與概念 805
第13 章 數字控制系統 807
13.1 引言 807
13.2 數字控制系統應用概貌 808
13.3 採樣控制系統 809
13.4 z 變換 811
13.5 閉環反饋採樣控制系統 814
13.6 二階採樣控制系統的性能 817
13.7 帶有數字校正器的閉環系統 819
13.8 數字控制系統的根軌跡 822
13.9 PID控制器的數字實現 824
13.10 設計實例 825
13.11 利用控制系統設計軟件設計數字控制系統 832
13.12 循序漸進設計實例:磁盤驅動器讀取系統 837
13.13 小結 838
技能自測 838
基礎練習題 841
一般習題 844
難題 846
設計題 847
電腦輔助設計題 849
技能自測答案 850
術語與概念 850
附錄A MATLAB基礎知識 851
附錄B MathScript RT模塊入門 867
附錄C 符號、計量單位與轉換因子 889
附錄D 拉普拉斯變換對 892
附錄E 矩陣代數簡介 894
附錄F 分貝轉換表 901
附錄G 復數 902
附錄H z 變換對 905
附錄I 用離散時間近似的方法求線性系統的時間響應 906
附錄J 設計輔助知識要點 911
參考文獻 916