系統建模與控制導論 An Introduction to System Modeling and Control

本書透過MATLAB/Simulink基礎工具闡述控制系統的建模、分析與設計。
本書首先提出對建模和控制的需求，之後繼續介紹單軸剛體動力學(齒輪、小車沿斜坡滾動)，
然後對直流電動機、轉速表和光學編碼器進行建模。
利用這些動態模型的傳遞函數表示，引入PID控制器作為追蹤階躍輸入和抑制恆定幹擾的有效方法。
本書也講述現代控制理論中的狀態空間分析與綜合設計方法。

譯者
序言
縮寫表
第1章引言
1.1飛機
1.1.1使用升降舵控制前俯仰
1.1.2使用副翼控制轉轉
1.1.3方向使用滾轉舵控制偏航
1.1.4控制飛機
1.1.5自動控制（自動駕駛）儀）
1.2 四旋翼無人機
1.2.1 自動控制
1.3 倒立擺
1.3.1 控制問題
1.4 磁浮
1.4.1 數學模型
1.4.2 控制問題
1.5 一般控制問題
第2章 拉普拉斯變換
2.1拉普拉斯轉換的性質
2.2 部分分式展開
2.2.1 非嚴格正則則有理函數
2.3 極點與零點
2.4 極點與部分分式
附錄指數函數
練習題
第3章微分方程與穩定性
3.1 微分方程
3.1.1正弦結果響應
3.2 相量法轉子
3.2.1 小結
3.3 終值定理
3.4 穩定傳遞函數
3.4.1 終值定理與穩定傳遞函數
3.4.2 小結
3.5 勞斯-赫爾維茲穩定性檢定
3.5.1 勞斯-赫爾維茲穩定性判別
3.5.2 特殊情況：勞斯表的一行元素為
3.5.3 特殊情況：第一個為0，但該行其他元素不完全為
習題
第4章質量-彈簧-響應系統
4.1機械功
4.2 質量-彈簧阻尼系統建模
4.3 模擬
習題
第五章剛體轉動動力學
5.1 轉動慣量
5.2 牛頓轉動運動動作
5.2.1 黏滯轉動係數
5.2.2 力矩的符號規定
5.3 齒輪
5.3. 1 兩個齒輪間的代數關係
5.3.2 兩個齒輪間的動態關係
5.3.3 張力
5.4 滾動體
5.4.1 結合平移和轉動運動
5.4.2 無滑滾動
5.4.3 圓柱體沿傾斜下滾動
5.4。 4 靜係數與動係數
5.4.5 運用牛頓運動方程式的運動方程式
5.4.6 運用牛頓運動方程式解剛體問題小結
5.4.7 由能量守恆導出的運動方程式
5.4.8 沿面向斜上運動的電動缸
5.4. 9 由能量守恆導出運動方程式
習題
第6章直流電動機中的物理原理
6.1磁場力
6.2單迴路電動機
6.2.1單迴路電動機動作的產生
6.2.2繞線式直流電動機
6.2.3單迴路電動機的換向
6.3原理圖第
6.3 .1 面元負載
6.3.2 解析符號
6.3.3 直線直流電動機中的反電動勢
6.3.4 單迴路電動機中的反電動勢
6.3.5 單迴路電動機中的自感電動勢
6.4 直流電動機動力學方程式
6.4 .1 機電能量轉換
6.5 光學編碼器模型
6.5.1 編碼器模型
6.5.2 轉速的後向誤差估計
*6.6 直流電動機電流轉換錶
6.6.1 用於直流電動機的電流轉換錶
6.6.2單迴路直流電動機電流轉換錶表
*6.7 多迴路直流電動機
6.7.1 增加動作產生
6.7.2 電樞電流的換向
習題
第7 章充電
7.1 直流電動機啟動
7.2 充電簡
習題
第8 章系統響應
8.1 一階系統響應
8.1.1證明
8.2 二階系統響應
8.2.1 瞬態響應和閉環極點
8.2.2 最高時間tp和超調百分比Mp
8.2.3 調節時間ts
8.2.4 上升時間tr
8.2.5 Mp、tp、ts的小結
8.2.6選擇比例控制器的增益
8.3帶零點的二階系統
8.3.1右半平面零點
8.4三階系統
附錄根氣壓MATLAB文件
習題
第9章追蹤與幹擾交互功能
9.1 伺服機構
9.2 直流伺服電動機的控制
9.2.1 追蹤
9.2.2 幹擾幹擾
9.2.3 直流伺服PI控制器小結
9.2.4 比例積分微分控制
9.3 追蹤與幹擾幹擾理論
9.4 內部模型原理
9.5 設計實例：飛機俯仰的PI-D控制
9.5.1 參數不確定度（速度穩健性）
*9.6 模型不確定性與回饋
9.6.1 開環控制
9.6.2 閉環控制
9.6.3 加快響應
9.6.4 透過回授降低
9.6 .5結論
習題
第10章極點配置、二自由度控制器與內部穩定性
10.1輸出極點配置
10.1.1幹擾模型
10.1.2初始條件對控制設計的影響
10.2二自由度控制器
10.2.1穩定2模型系統有超調節量
10.2.2 具有實數極點和無零點的穩定係統無超調節量
10.2.3 具有實數極點和單右半平面零點的穩定係統無超調節量
10.2.4 使用二自由度控制器消除超調量
10.3 內部穩定性
10.3.1 環內不穩定零極點應對（不利情況）
10.3.2 環外不穩定零極點應對（有利情況）
10.4 設計實例：飛機俯仰二自由度控制
10.4.1 關於極點配置的重要討論
10.5 設計實例：帶太陽能電池板的衛星（配置情況）
附錄A 輸出極點配置
附錄B 舉例式展開
附錄C 超調量
附錄D 不穩定零極點
附錄E 欠調
習題
第11章頻率響應方法
11.1 伯德圖
11.1.1 伯德幅頻圖
11.1.2 半對數圖
11.1.3 漸近近幅頻圖
11.1.4 伯德相位圖
11.1.5 簡單例題
11.1.6 更多的伯德圖範例
11.1 .7 具有復極點的伯德圖
11.1.8 峰值和峰值值
11.1.9 相位圖
11.2 奈奎斯特理論