線性控制系統(tǒng)工程

前言

由MorrisDriels編著的“LinearControlSystemsEngineering”一書出版于1995年。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，方法包括了頻率響應法、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機械工程等專業(yè)的本科層次的控制理論教材或主要教學參考書。書本的特點是，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)，相比于流行的控制工程專業(yè)控制理論教材，在體系結(jié)構(gòu)和內(nèi)容安排上作了富有新意的改革。（1）打破了章節(jié)式結(jié)構(gòu)的常規(guī)，將全書的理論和方法的內(nèi)容分解為相對獨立的25個專題。每個專題作為一個教學單位時間的授課材料，各個專題具有大體相當?shù)姆萘?。并且，區(qū)分不同的情況，有的只由一個專題構(gòu)成一個知識主題，有的則由二到三個專題構(gòu)成一個知識主題。全書由若干個知識主題所組成，如反饋控制引論，一階系統(tǒng)，二階系統(tǒng)，高階系統(tǒng)，基于穩(wěn)態(tài)誤差的系統(tǒng)分類，根軌跡法，Nyquist分析，Bode分析，頻率響應法，系統(tǒng)補償，狀態(tài)空間描述，狀態(tài)空間分析，狀態(tài)空間設(shè)計等。（2）打破了按一個結(jié)論引入例子的慣例，對每個專題都集中提供有相應的3個左右的具有實際工程背景的例子，以比較實際的方式來具體說明專題知識的運用，同時還配備有一批習題供學生來自行檢驗對專題知識的掌握。（3）打破了只講理論方法不講案例研究的傳統(tǒng)，在書中的最后部分專門給出有7個控制系統(tǒng)設(shè)計的案例研究的專題。例如，波能吸收裝載，導彈姿態(tài)控制，機械手，液位控制，船舶駕駛控制，巡航導彈姿態(tài)控制，具有柔性的機床的功率驅(qū)動系統(tǒng)等。這些案例研究，問題來自專業(yè)工程，系統(tǒng)類型實際多樣，設(shè)計方法選擇不同，知識運用綜合靈活。本書作者的教學實踐表明，這種體系結(jié)構(gòu)和內(nèi)容安排已經(jīng)取得了很好的效果，通過較少的教學學時，既加深了學生對基本理論和基本方法的理解深度和運用能力，也提高了學生運用所學知識解決實際工程問題的能力，這對于非控制工程專業(yè)本科生的知識需要和認識規(guī)律無疑是很合適的。

內(nèi)容概要

　　《國際知名大學原版教材·信息技術(shù)學科與電氣工程學科系列（2）：線性控制系統(tǒng)工程》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，方法包括了頻率響應法、根軌跡法和狀態(tài)空間法?！秶H知名大學原版教材·信息技術(shù)學科與電氣工程學科系列（2）：線性控制系統(tǒng)工程》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。
　　《國際知名大學原版教材·信息技術(shù)學科與電氣工程學科系列（2）：線性控制系統(tǒng)工程》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，增加來自不同專業(yè)工程的研究案例。

作者簡介

作者：（美國）德賴斯（Morris Driels）

書籍目錄

Preface
MODULE l INTRODUCTION TO FEEDBACK CONTROL
MODULE 2 TRANSFER FUNCTIONS AND BLOCK DIAGRAM ALGEBRA
Transfer Functions
Block Diagram Algebra
MODULE 3 FIRST-ORDER SYSTEMS
Impulse Response
Step Response
Ramp Response
Harmonic Response
First-Order Feedback Systems
Complex-Plane Representation： Poles and Zeros
Poles and Zeros of First-Order Systems
Dominant Poles
MODULE 4 SECOND-ORDER SYSTEM$
Second-Order Electrical System
Step Response
MODULE 5 SECOND-ORDER SYSTEM TIME-DOMAIN RESPONSE
Ramp Response
Harmonic Response
Relationship between System Poles and Transient Response
Time-Domain Performance Specifications
MODULE 6 SECOND-ORDER SYSTEMS： DISTURBANCE REJECTION AND RATE
FEEDBACK
Open- and Closed-Loop Disturbance Rejection
Effect of Velocity Feedback
MODULE 7 HIGHER-ORDER SYSTEMS
Reduction to Lower-Order Systems
Third-Order Systems
Effect of a Closed-Loop Zero
Occurrence of Closed-Loop Zeros
MODULE 8 SYSTEM TYPE： STEADY-STATE ERRORS
Impulse Input
Step Input
Ramp Input
Acceleration Input
Non-Unity-Feedback Control Systems
MODULE 9 ROUTH'S METHOD，ROOT LOCUS： MAGNITUDE AND PHASE
EQUATIONS
Routh's Stability Criterion
Root Locus Method： Magnitude and Phase Equations
MODULE 10 RULES FOR PLOTTING THE ROOT LOCUS
MODULE 11 SYSTEM DESIGN USING THE ROOT -LOCUS
MultiLoop System
System Design in the Complex Plane
Performance Requirements as Complex-Plane Constraints
Steady-State Error
Desirable Areas of Complex Plane for “Good” Response
MODULE 12 FREQUENCY RESPONSE AND NYQUIST DIAGRAMS
MODULE 13 NYQUIST STABILITY CRITERION
MODULE 14 NYQUIST ANALYSIS AND RELATIVE STABILITY
MODULE 15 BODE DIAGRAMS
MODULE 16 BODE ANALYSISMODULESTABILITYMODULEAND GAIN AND PHASE
MARGINS
MODULE 17 TIME RESPONSE FROM FREQUENCY RESPONSE
MODULE 18 FREQUENCY-DOMAIN SPECIFICATIONS AND CLOSED-LOOP FREQUENCY
RESPONSE
MODULE 19 PHASE LEAD COMPENSATION
MODULE 20 PHASE LAG AND LEAD-LAG COMPENSATION
MODULE 21 MULTIMODE CONTROLLERS
MODULE 22 STATE-SPACE SYSTEM DESCRIPTIONS
MODULE 23 STATE-SPACE SYSTEM RESPONSEMODULECONTROLLABILITYMODULEAND
OBSERVABILITY
MODULE 24 STATE-SPACE CONTROLLER DESIGN
MODULE 25 STATE-SPACE OBSERVER DESIGN
MODULE 26 WAVE ENERGY ABSORBTION DEVICE
MODULE 27 MISSILE ATTITUDE CONTROLLER
MODULE 28 ROBOTIC HAND DESIGN
MODULE 29 PUMPED STORAGE FLOW CONTROL SYSTEM
MODULE 30 SHIP STEERING CONTROL SYSTEM
MODULE 31 CRUISE MISSILE ALTITUDE CONTROL SYSTEM
MODULE 32 MACHINE TOOL POWER DRIVE SYSTEM WITH FLEXIBILITY
APPENDIX 1 REVIEW OF LAPLACE TRANSFORMS AND THEIR USE IN SOLVING
DIFFERENTIAL EQUATIONS

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   Module 24 demonstrated how the dynamics of a system may be altered by feeding back the state variables through a suitable gain vector g and subtracting it from the input r to form the control signal u.A question arises regarding situations where not all of the state variables are available from which the feedback control signal may be derived.This may happen because some of the state variables do not correspond to physical variables and therefore cannot be measured or because of the prohibitive cost in providing a sensor for each state variable in the system.Whatever the reason,the unavailability of all state variables prevents controller design as previously outlined,and alternative methods are needed. OBSERVER SYNTHESIS The approach taken to solve this problem is to construct a model of the system under study,obtain all the state variables from the model,and then assume (subject to certain restrictions) that the computed state variables are good approximations to the true state variables.From these computed state variables,a suitable controller for the actual system may be constructed using the techniques described in Module 24.

媒體關(guān)注與評論

Linear Control Systems Engineering”是一本不可多得的好教材，內(nèi)容新穎，題材廣泛，結(jié)構(gòu)別具一格，分析透徹生動，理論緊密聯(lián)系實際，目前已被美國多所知名大學作為本科層次的控制理論教材或主要教學參考書。

編輯推薦

《國際知名大學原版教材?信息技術(shù)學科與電氣工程學科系列:線性控制系統(tǒng)工程》適用于普通高等院?？刂祁悓I(yè)本科生，對自動控制課程有較高要求的非控制類本科生和研究生作為教材或參考書之用，也可供相關(guān)領(lǐng)域的工程師和技術(shù)人員作為自學參考之用。

圖書封面

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