自動控制系統(tǒng)

前言

雖然本書只是老版本的修訂本，但這是我第一次為John Wiley&Sons出版公司寫書。2000年，Simon&Schuster出版公司被Pearson出版公司收購。根據(jù)美國司法部的規(guī)定，被并購后Simon&Schuster出版公司失去了一系列圖書的版權(quán)。顯然，《自動控制系統(tǒng)》第7版是這些圖書中的一本。也許在司法部里有懂控制系統(tǒng)的專家，Simon&Schuster出版公司在擁有《自動控制系統(tǒng)》這本書的版權(quán)將近40年后，突然就將其轉(zhuǎn)歸John Wiley&Sons出版公司所有了，這就是關(guān)于本書版權(quán)的一個簡要的說明。然而，作為Wiley出版社的作者，我們感到無比的高興。事實上，當初被迫的版權(quán)移交現(xiàn)在已經(jīng)變成了一件令人高興的事。為了引入新的思想和最新的資料，第8版增加了一位合作者，加拿大安大略滑鐵盧大學的Farid Golnaraghi教授。本次修訂的主要任務(wù)是在保留原著基本內(nèi)容的基礎(chǔ)上使這本書的內(nèi)容更加條理化，并且為教師和學生加入了更多的計算機輔助工具。許多教授審閱過本書出版前的原稿，本書采納了大多數(shù)有價值的建議。在第8版中，以下資料都被放到了光盤的附錄中。它們是：附錄A：復(fù)變量理論附錄B：微分和差分方程附錄C：初等矩陣理論和代數(shù)學附錄D：Laplace變換表附錄E：運算放大器附錄F：根軌跡的特征和構(gòu)造附錄G：頻域圖附錄H：廣義Nyquist判據(jù)附錄I：離散控制系統(tǒng)附錄J：z變換表附錄K：ACSYS 2002：軟件說明一些習題的答案此外，光盤中還包含了用于ACSYS的MATLAB文件，它們是一些用于解決控制系統(tǒng)問題的軟件工具。光盤中還包含用于演示書中實例的Powerpoint文件。我們還將每一章中關(guān)于離散控制系統(tǒng)的內(nèi)容抽出來并放入了附錄I中。

內(nèi)容概要

《自動控制系統(tǒng)》前7版曾被美國及全世界的上百所大學采用。第8版在保留原著基本內(nèi)容的基礎(chǔ)上又作了仔細的修訂。全書內(nèi)容更加條理化，并且引入了更多的計算機輔助工具。該書把控制理論、實際例子與計算機工具有機地結(jié)合在一起，用易于接受的方式，全面而又恰當?shù)亟榻B了控制的內(nèi)容。配套光盤上提供的基于MATLAB的ACSYS軟件和虛擬實驗室（Virtual Lab）是第8版的重要特色，它使讀者能用簡單的方式處理控制系統(tǒng)的建模、分析、設(shè)計與模擬?！　”緯浅＿m于作為高等院校自動化類相關(guān)專業(yè)的教科書，也可供相關(guān)領(lǐng)域研究人員作為控制設(shè)計的參考書。

書籍目錄

第一章　緒論　1-1　引言　　1-1-1　控制系統(tǒng)的基本組成部分　　1-l-2　控制系統(tǒng)應(yīng)用舉例　　1-1-3　開環(huán)控制系統(tǒng)（無反饋系統(tǒng)）　　1-1-4　閉環(huán)控制系統(tǒng)（反饋控制系統(tǒng)）　1-2　反饋的含義及其作用　　1-2-1　反饋對于總增益的影響　　1-2-2　反饋對于穩(wěn)定性的影響　　1-2-3　反饋對于外部干擾或噪聲的作用　1-3　反饋控制系統(tǒng)的類型　　1-3-1　線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)　　1-3-2　定常與時變系統(tǒng)　1-4　小結(jié)　復(fù)習題第二章　數(shù)學基礎(chǔ)　2-1　引言　2-2　Laplace變換　　2-2-1　Laplace變換的定義　　2-2-2　Laplace反變換　　2-2-3　Laplace變換的基本定理　2-3　通過部分因式展開來求Laplace反變換　　2-3-1　部分因式展開　2-4　應(yīng)用Laplace變換法求解線性常微分方程　2-5　線性系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)與傳遞函數(shù)　　2-5-1　脈沖響應(yīng)　　2-5-2　單輸入單輸出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)　　2-5-3　多變量系統(tǒng)的傳遞函數(shù)　2-6　MATLAB工具和案例分析　　2-6-1　傳遞函數(shù)工具箱的介紹及其使用　2-7　小結(jié)　復(fù)習題　參考文獻　習題　附加計算機練習題第三章　方塊圖和信號流圖　3-1　方塊圖　　3-1-1　控制系統(tǒng)的方塊圖　　3-1-2　方塊圖和多變量系統(tǒng)傳遞函數(shù)　3-2　信號流圖　　3-2-1　信號流圖的基本元素　　3-2-2　信號流圖的基本性質(zhì)　　3-2-3　信號流圖術(shù)語的定義　　3-2-4　信號流圖代數(shù)　　3-2-5　反饋控制系統(tǒng)的信號流圖　　3-2-6　信號流圖增益公式　　3-2-7　在輸出節(jié)點與非輸入節(jié)點間應(yīng)用增益公式　　3-2-8　增益公式在方塊圖中的應(yīng)用　3-3　狀態(tài)圖　　3-3-1　根據(jù)微分方程得到狀態(tài)圖　　3-3-2　根據(jù)狀態(tài)圖得到傳遞函數(shù)　　3-3-3　根據(jù)狀態(tài)圖得到狀態(tài)方程和輸出方程　3-4　MATLAB工具和案例分析　3-5　小結(jié)　復(fù)習題　參考文獻　習題第四章　物理系統(tǒng)的模型　4-1　引言　4-2　電氣網(wǎng)絡(luò)的模型　4-3　機械系統(tǒng)的模型　　4-3-1　平移運動　　4-3-2　旋轉(zhuǎn)運動　　4-3-3　平移運動與旋轉(zhuǎn)運動之間的轉(zhuǎn)換　　4-3-4　齒輪傳動鏈　　4-3-5　齒隙和死區(qū)（非線性特性）　4-4　機械系統(tǒng)的方程　……第五章　狀態(tài)變量分析第六章　線性控制系統(tǒng)穩(wěn)定性第七章　控制系統(tǒng)的時域分析第八章　根軌跡法第九章　頻域分析第十章　控制系統(tǒng)的設(shè)計第十一章　虛擬實驗室Laplace變換表譯后記

章節(jié)摘錄

第一章　緒論1-1 引言本章目的是使讀者熟悉以下幾個方面的內(nèi)容：1.　什么是控制系統(tǒng)。2.　控制系統(tǒng)的重要性。3.　控制系統(tǒng)的基本組成部分。4.　幾個控制系統(tǒng)應(yīng)用的例子。5.　為什么絕大多數(shù)控制系統(tǒng)均具有反饋。6.　控制系統(tǒng)的分類。初學控制系統(tǒng)的人經(jīng)常會問：“什么是控制系統(tǒng)?”要回答這個問題，我們可以聯(lián)系日常生活中那些需要實現(xiàn)某種“目標”的例子。比如在家里，為了舒適地生活，我們需要控制室內(nèi)的溫度和濕度；在交通領(lǐng)域，我們需要控制汽車和飛機精確而又安全地從一個地方到達另一個地方；在工業(yè)上，制造過程包含大量產(chǎn)品需要達到的指標，這些指標要滿足精度和成本效益的要求。一個人能夠完成許多種類的任務(wù)，包括做決定。其中有些任務(wù)，如撿起物體后再從一個地方走到另一個地方，通常是以一種程序化的方式完成的。在某些情況下，有些任務(wù)要按盡可能好的方式完成。比如在一百米短跑中，運動員期望以盡可能短的時間跑完這段距離。而一個馬拉松選手不僅要盡可能快地跑完，還必須在這個過程中控制能量的消耗并設(shè)計最好的比賽策略。實現(xiàn)這些“目標”的方法通常包含能夠?qū)崿F(xiàn)特定控制策略的控制系統(tǒng)。近年來，控制系統(tǒng)在現(xiàn)代文明和技術(shù)的發(fā)展與進步上扮演了越來越重要的角色。我們?nèi)粘；顒拥拿恳粋€方面幾乎都受到某種控制系統(tǒng)的影響?？刂葡到y(tǒng)已經(jīng)大量應(yīng)用到工業(yè)的所有部門，比如產(chǎn)品質(zhì)量控制、自動裝配線、機床控制、空間技術(shù)與武器系統(tǒng)、計算機控制、運輸系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、機器人、微機電系統(tǒng)、納米技術(shù)等等。自動控制理論還被用于社會與經(jīng)濟系統(tǒng)的控制。

后記

美國伊利諾依大學的Benjamin Kuo教授編著的《自動控制系統(tǒng)》的前7版曾被美國及全世界的上百所大學采用O讀者現(xiàn)在看到的是該書的第8版，它是由Benjamin Kuo教授和加拿大滑鐵盧大學的Farid Golnaraghi教授合作于2002年完成的。該書理論結(jié)合實際，并用大量的示例來闡述控制思想與方法。與其他控制系統(tǒng)教材相比，該書的配套軟件尤富特色。基于MATLAB的ACSYS軟件非常便于學生求解各種類型的控制問題。SIMLab和Virtual Lab則使學生可以在軟件環(huán)境中處理實際問題并進行速度和位置控制實驗。盡管國內(nèi)已有多本較好的自動控制原理教材，我們認為該書中文版的盡早面世仍將是我國高等學校自動化專業(yè)師生的一件幸事。我們非常感謝上海交通大學自動化系的有關(guān)師生對本書翻譯2r_作的大力支持。特別要感謝田作華教授審閱全書并提出許多寶貴意見。有關(guān)專業(yè)術(shù)語的翻譯參考的是由上海交通大學自動化系徐薇莉、田作華和曹柱中老師編著的《自動控制理論與設(shè)計》（上海交通大學出版社，2001年5月第3版）。博士后張嚴心，博士研究生陳振毅、蔣凱、范瑾、尚麗輝，碩士研究生徐健、周俊杰、宋莉雅和許丹等做了大量的協(xié)助工作，在此一并致謝。最后，作為從事控制理論教學與研究的教師，我們深知反饋對于改善系統(tǒng)性能的重要性。因此，懇望讀者把對本書的任何看法及時反饋給我們。我們的E-mail是：xfwang@sjtu．edu．cn，xli@sjtu．edu．cn。

編輯推薦

《自動控制系統(tǒng)(第8版翻譯版)》非常適于作為高等院校自動化類相關(guān)專業(yè)的教科書，也可供相關(guān)領(lǐng)域研究人員作為控制設(shè)計的參考書。

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