現(xiàn)代控制工程

內(nèi)容概要

　　本書為自動(dòng)控制系統(tǒng)的經(jīng)典教材，
詳細(xì)介紹了連續(xù)控制系統(tǒng)（包括電氣系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、流體動(dòng)力系統(tǒng)和熱力系統(tǒng)）的數(shù)學(xué)模型建模方法，動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)分析方法，
根軌跡分析和設(shè)計(jì)方法，
頻率域的分析和設(shè)計(jì)方法，以及PID控制器和變形PID控制器的設(shè)計(jì)方法；同時(shí)還比較詳細(xì)地介紹了現(xiàn)代控制理論中的核心內(nèi)容，即狀態(tài)空間分析和設(shè)計(jì)方法。最后還簡(jiǎn)要地介紹了20世紀(jì)80~90年代發(fā)展起來的稱為“后現(xiàn)代控制理論”的魯棒控制系統(tǒng)。全書自始至終貫穿了用MATLAB工具分析和設(shè)計(jì)各類控制系統(tǒng)問題。

作者簡(jiǎn)介

　　盧伯英，北京航空航天大學(xué)教授.1935年出生于山東省濟(jì)南市。1960年畢業(yè)于哈爾濱軍事工程學(xué)院航空武器控制專業(yè)。先后在哈爾濱軍事工程學(xué)院，西北工業(yè)大學(xué)和北京航空航天大學(xué)任教。1982年至1984年赴英國(guó)倫敦大學(xué)帝國(guó)理工學(xué)院作訪問學(xué)者，從事最佳濾波與自適應(yīng)控制方面的專題研究。1986年至1997年，受中國(guó)民航總局邀請(qǐng)，參與了空中交通管制方面的研究與開發(fā)，任中國(guó)民航空中交通管制專家組組長(zhǎng)，并被委派到國(guó)際民航組織自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視專家組（加拿大，蒙特利爾）任中方首席專家?！　慕桃詠?，為大學(xué)本科生主講過航空自動(dòng)裝置、系統(tǒng)與控制、線性控制系統(tǒng)等課程；為研究生主講過線性控制理論、現(xiàn)代控制理論、最佳濾波與隨機(jī)控制等課程。　　截止到2010年，出版編著和源于英、日、俄文的譯著共計(jì)38部。其中編著有《系統(tǒng)與控制》、《線性估計(jì)與隨機(jī)控制》和《線性控制系統(tǒng)》（該書1996年榮獲航空部高等學(xué)校優(yōu)秀教材二等獎(jiǎng)）等；譯著有《現(xiàn)代控制工程》（第一版至第五版，其中第二版在臺(tái)灣地區(qū)以繁體字出版）、《最佳濾波》、《機(jī)器人控制》、《人工智能》、《信號(hào)、系統(tǒng)與控制》和《實(shí)時(shí)信號(hào)處理》等。1993年受聘參加了《電機(jī)工程手冊(cè)》的編寫并擔(dān)任該書第四篇的副主編，該書曾榮獲全國(guó)優(yōu)秀科技圖書一等獎(jiǎng)，全國(guó)科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)和國(guó)家圖書獎(jiǎng)。　　1982年以來，在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)會(huì)議和期刊上發(fā)表論文140余篇。1997年受聘為美國(guó)紐約科學(xué)院（New York Academy of Sciences）院士（Active Member）。

書籍目錄

第1章控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介
1.1引言
1.1.1控制理論和實(shí)踐發(fā)展史的簡(jiǎn)單回顧
1.1.2定義
1.2控制系統(tǒng)舉例
1.2.1速度控制系統(tǒng)
1.2.2溫度控制系統(tǒng)
1.2.3業(yè)務(wù)系統(tǒng)
1.2.4魯棒控制系統(tǒng)
1.3閉環(huán)控制和開環(huán)控制
1.3.1反饋控制系統(tǒng)
1.3.2閉環(huán)控制系統(tǒng)
1.3.3開環(huán)控制系統(tǒng)
1.3.4閉環(huán)與開環(huán)控制系統(tǒng)的比較
1.4控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和校正
1.4.1性能指標(biāo)
1.4.2系統(tǒng)的校正
1.4.3設(shè)計(jì)步驟
1.5本書概況第2章控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
2.1引言
2.1.1數(shù)學(xué)模型
2.1.2簡(jiǎn)化性和精確性
2.1.3線性系統(tǒng)
2.1.4線性定常系統(tǒng)和線性時(shí)變系統(tǒng)
2.2傳遞函數(shù)和脈沖響應(yīng)函數(shù)
2.2.1傳遞函數(shù)
2.2.2傳遞函數(shù)的說明
2.2.3卷積積分
2.2.4脈沖響應(yīng)函數(shù)
2.3自動(dòng)控制系統(tǒng)
2.3.1方框圖
2.3.2閉環(huán)系統(tǒng)的方框圖
2.3.3開環(huán)傳遞函數(shù)和前向傳遞函數(shù)
2.3.4閉環(huán)傳遞函數(shù)
2.3.5用MATLAB求串聯(lián)、并聯(lián)和反饋（閉環(huán)）傳遞函數(shù)
2.3.6自動(dòng)控制器
2.3.7工業(yè)控制器分類
2.3.8雙位或開-關(guān)控制作用
2.3.9比例控制作用
2.3.10積分控制作用
2.3.11比例-加-積分控制作用
2.3.12比例-加-微分控制作用
2.3.13比例-加-積分-加-微分控制作用
2.3.14擾動(dòng)作用下的閉環(huán)系統(tǒng)
2.3.15畫方框圖的步驟
2.3.16方框圖的簡(jiǎn)化
2.4狀態(tài)空間模型
2.4.1現(xiàn)代控制理論
2.4.2現(xiàn)代控制理論與傳統(tǒng)控制理論的比較
2.4.3狀態(tài)
2.4.4狀態(tài)變量
2.4.5狀態(tài)向量
2.4.6狀態(tài)空間
2.4.7狀態(tài)空間方程
2.4.8傳遞函數(shù)與狀態(tài)空間方程之間的關(guān)系
2.4.9傳遞矩陣
2.5純量微分方程系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式
2.5.1線性微分方程作用函數(shù)中不包含導(dǎo)數(shù)項(xiàng)的n階系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式
2.5.2線性微分方程作用函數(shù)中包含導(dǎo)數(shù)項(xiàng)的n階系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式
2.6用MATLAB進(jìn)行數(shù)學(xué)模型變換
2.6.1由傳遞函數(shù)變換為狀態(tài)空間表達(dá)式
2.6.2由狀態(tài)空間表達(dá)式變換為傳遞函數(shù)
2.7非線性數(shù)學(xué)模型的線性化
2.7.1非線性系統(tǒng)
2.7.2非線性系統(tǒng)的線性化
2.7.3非線性數(shù)學(xué)模型的線性近似
例題和解答
習(xí)題第3章機(jī)械系統(tǒng)和電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
3.1引言
3.2機(jī)械系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
3.3電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
3.3.1LRC電路
3.3.2串聯(lián)元件的傳遞函數(shù)
3.3.3復(fù)阻抗
3.3.4無負(fù)載效應(yīng)串聯(lián)元件的傳遞函數(shù)
3.3.5電子控制器
3.3.6運(yùn)算放大器
3.3.7反相放大器
3.3.8非反相放大器
3.3.9求傳遞函數(shù)的阻抗法
3.3.10利用運(yùn)算放大器構(gòu)成的超前或滯后網(wǎng)絡(luò)
3.3.11利用運(yùn)算放大器構(gòu)成的PID控制器
例題和解答
習(xí)題第4章流體系統(tǒng)和熱力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
4.1引言
4.2液位系統(tǒng)
4.2.1液位系統(tǒng)的液阻和液容
4.2.2液位系統(tǒng)
4.2.3相互有影響的液位系統(tǒng)
4.3氣動(dòng)系統(tǒng)
4.3.1氣動(dòng)系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)之間的比較
4.3.2氣動(dòng)系統(tǒng)
4.3.3壓力系統(tǒng)的氣阻和氣容
4.3.4壓力系統(tǒng)
4.3.5氣動(dòng)噴嘴-擋板放大器
4.3.6氣動(dòng)接續(xù)器
4.3.7氣動(dòng)比例控制器（力-距離型）
4.3.8氣動(dòng)比例控制器（力-平衡型）
4.3.9氣動(dòng)執(zhí)行閥
4.3.10獲得微分控制作用的基本原理
4.3.11獲得氣動(dòng)比例-加-積分控制作用的方法
4.3.12獲得氣動(dòng)比例-加-積分-加-微分控制作用的方法
4.4液壓系統(tǒng)
4.4.1液壓系統(tǒng)
4.4.2液壓系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)
4.4.3說明
4.4.4液壓伺服系統(tǒng)
4.4.5液壓積分控制器
4.4.6液壓比例控制器
4.4.7緩沖器
4.4.8獲得液壓比例-加-積分控制作用的方法
4.4.9獲得液壓比例-加-微分控制作用的方法
4.4.10獲取液壓比例-加-積分-加-微分控制作用的方法
4.5熱力系統(tǒng)
4.5.1熱阻和熱容
4.5.2熱力系統(tǒng)
例題和解答
習(xí)題第5章瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)分析
5.1引言
5.1.1典型試驗(yàn)信號(hào)
5.1.2瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)
5.1.3絕對(duì)穩(wěn)定性、相對(duì)穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)誤差
5.2一階系統(tǒng)
5.2.1一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)
5.2.2一階系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng)
5.2.3一階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)
5.2.4線性定常系統(tǒng)的重要特性
5.3二階系統(tǒng)
5.3.1伺服系統(tǒng)
5.3.2二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)
5.3.3瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo)的定義
5.3.4關(guān)于瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo)的幾點(diǎn)說明
5.3.5二階系統(tǒng)及其瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo)
5.3.6帶速度反饋的伺服系統(tǒng)
5.3.7二階系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)
5.4高階系統(tǒng)
5.4.1高階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)
5.4.2閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)
5.4.3復(fù)平面上的穩(wěn)定性分析
5.5用MATLAB進(jìn)行瞬態(tài)響應(yīng)分析
5.5.1引言
5.5.2線性系統(tǒng)的MATLAB表示
5.5.3在圖形屏幕上書寫文本
5.5.4標(biāo)準(zhǔn)二階系統(tǒng)的MATLAB描述
5.5.5求傳遞函數(shù)系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)
5.5.6用MATLAB繪制單位階躍響應(yīng)曲線的三維圖
5.5.7用MATLAB求上升時(shí)間、峰值時(shí)間、最大過調(diào)量和調(diào)整時(shí)間
5.5.8脈沖響應(yīng)
5.5.9求脈沖響應(yīng)的另一種方法
5.5.10斜坡響應(yīng)
5.5.11在狀態(tài)空間中定義的系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng)
5.5.12求對(duì)任意輸入信號(hào)的響應(yīng)
5.5.13對(duì)初始條件的響應(yīng)
5.5.14對(duì)初始條件的響應(yīng)（狀態(tài)空間法， 情況1）
5.5.15對(duì)初始條件的響應(yīng)（狀態(tài)空間法， 情況2）
5.5.16利用命令I(lǐng)nitial求對(duì)初始條件的響應(yīng)
5.6勞斯穩(wěn)定判據(jù)
5.6.1勞斯穩(wěn)定判據(jù)簡(jiǎn)介
5.6.2特殊情況
5.6.3相對(duì)穩(wěn)定性分析
5.6.4勞斯穩(wěn)定判據(jù)在控制系統(tǒng)分析中的應(yīng)用
5.7積分和微分控制作用對(duì)系統(tǒng)性能的影響
5.7.1積分控制作用
5.7.2系統(tǒng)的比例控制
5.7.3系統(tǒng)的積分控制
5.7.4對(duì)轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)的響應(yīng)（比例控制）
5.7.5對(duì)轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)的響應(yīng)（比例-加-積分控制）
5.7.6微分控制作用
5.7.7帶慣性負(fù)載系統(tǒng)的比例控制
5.7.8帶慣性負(fù)載系統(tǒng)的比例-加-微分控制
5.7.9二階系統(tǒng)的比例-加-微分控制
5.8單位反饋控制系統(tǒng)中的穩(wěn)態(tài)誤差
5.8.1控制系統(tǒng)的分類
5.8.2穩(wěn)態(tài)誤差
5.8.3靜態(tài)位置誤差常數(shù)Kp
5.8.4靜態(tài)速度誤差常數(shù)Kv
5.8.5靜態(tài)加速度誤差常數(shù)Ka
5.8.6小結(jié)
例題和解答
習(xí)題第6章利用根軌跡法進(jìn)行控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)
6.1引言
6.2根軌跡圖
6.2.1輻角和幅值條件
6.2.2示例
6.2.3根軌跡繪圖的一般規(guī)則
6.2.4關(guān)于根軌跡圖的說明
6.2.5G（s）的極點(diǎn)與H（s）的零點(diǎn)的抵消
6.2.6典型的零-極點(diǎn)分布及其相應(yīng)的根軌跡
6.2.7小結(jié)
6.3用MATLAB繪制根軌跡圖
6.3.1用MATLAB繪制根軌跡圖
6.3.2定常ζ軌跡和定常ωn軌跡
6.3.3在根軌跡圖上繪制極網(wǎng)格
6.3.4條件穩(wěn)定系統(tǒng)
6.3.5非最小相位系統(tǒng)
6.3.6根軌跡與定常增益軌跡的正交性
6.3.7求根軌跡上任意點(diǎn)的增益K值
6.4正反饋系統(tǒng)的根軌跡圖
6.5控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的根軌跡法
6.5.1初步設(shè)計(jì)考慮
6.5.2用根軌跡法進(jìn)行設(shè)計(jì)
6.5.3串聯(lián)校正和并聯(lián)（或反饋）校正
6.5.4常用校正裝置
6.5.5增加極點(diǎn)的影響
6.5.6增加零點(diǎn)的影響
6.6超前校正
6.6.1超前校正裝置和滯后校正裝置
6.6.2基于根軌跡法的超前校正方法
6.6.3已校正與未校正系統(tǒng)階躍響應(yīng)和斜坡響應(yīng)的比較
6.7滯后校正
6.7.1采用運(yùn)算放大器的電子滯后校正裝置
6.7.2基于根軌跡法的滯后校正方法
6.7.3用根軌跡法進(jìn)行滯后校正設(shè)計(jì)的步驟
6.8滯后-超前校正
6.8.1利用運(yùn)算放大器構(gòu)成的電子滯后-超前校正裝置
6.8.2基于根軌跡法的滯后-超前校正方法
6.9并聯(lián)校正
6.9.1并聯(lián)校正系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原理
6.9.2速度反饋系統(tǒng)
例題和解答
習(xí)題第7章用頻率響應(yīng)法分析和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)
7.1引言
7.1.1求系統(tǒng)對(duì)正弦輸入信號(hào)的穩(wěn)態(tài)輸出
7.1.2用圖形表示頻率響應(yīng)特性
7.2伯德圖
7.2.1伯德圖或?qū)?shù)坐標(biāo)圖
7.2.2G（jω）H（jω）的基本因子
7.2.3增益K
7.2.4積分和微分因子（jω）?1
7.2.5一階因子（1+jωT）?1
7.2.6二階因子［1+2 ζ（jω/ωn）+（jω/ωn）2］?1
7.2.7諧振頻率ωr和諧振峰值Mr
7.2.8繪制伯德圖的一般步驟
7.2.9最小相位系統(tǒng)和非最小相位系統(tǒng)
7.2.10傳遞延遲
7.2.11系統(tǒng)類型與對(duì)數(shù)幅值曲線之間的關(guān)系
7.2.12靜態(tài)位置誤差常數(shù)的確定
7.2.13靜態(tài)速度誤差常數(shù)的確定
7.2.14靜態(tài)加速度誤差常數(shù)的確定
7.2.15用MATLAB繪制伯德圖
7.2.16繪制定義在狀態(tài)空間中的系統(tǒng)的伯德圖
7.3極坐標(biāo)圖
7.3.1積分和微分因子（jω）?1
7.3.2一階因子（1+jωT）?1
7.3.3二階因子［1+2ζ（jω/ωn）+（jω/ωn）2］?1
7.3.4極坐標(biāo)圖的一般形狀
7.3.5用MATLAB繪制奈奎斯特圖
7.3.6注意事項(xiàng)
7.3.7繪制定義在狀態(tài)空間中的系統(tǒng)的奈奎斯特圖
7.4對(duì)數(shù)幅-相圖
7.5奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)
7.5.1預(yù)備知識(shí)
7.5.2映射定理
7.5.3映射定理在閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用

編輯推薦

Katsuhiko Ogata所著的《現(xiàn)代控制工程(第5版)》介紹了控制系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)中的一些重要概念。讀者將會(huì)發(fā)現(xiàn)，這是一本清晰易懂，適用于高等院?？刂葡到y(tǒng)課程的教科書。它是為學(xué)習(xí)電氣、機(jī)械、航空航天或化學(xué)工程的大學(xué)高年級(jí)學(xué)生編寫的。讀者在學(xué)習(xí)本書之前，應(yīng)具備下列預(yù)備知識(shí)：微分方程方面的基礎(chǔ)課程，拉普拉斯變換，向量矩陣分析，電路分析，力學(xué)和熱力學(xué)基礎(chǔ)。

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