線性控制系統(tǒng)工程

前言

由MorrisDriels編著的“LinearControlSystemsEngineering”一書(shū)出版于1995年。本書(shū)的定位是要為機(jī)械工程、電機(jī)工程、電子工程、計(jì)算機(jī)工程等非控制工程專(zhuān)業(yè)的本科生提供一本內(nèi)容適度、實(shí)用性強(qiáng)和學(xué)時(shí)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(yīng)法、根軌跡法和狀態(tài)空間法。本書(shū)已被美國(guó)多所知名大學(xué)采用作為機(jī)械工程等專(zhuān)業(yè)的本科層次的控制理論教材或主要教學(xué)參考書(shū)。書(shū)本的特點(diǎn)是，從非控制工程專(zhuān)業(yè)本科生對(duì)控制理論的需求和教學(xué)學(xué)時(shí)相對(duì)要少的實(shí)情出發(fā)，相比于流行的控制工程專(zhuān)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(shū)的理論和方法的內(nèi)容分解為相對(duì)獨(dú)立的25個(gè)專(zhuān)題。每個(gè)專(zhuān)題作為一個(gè)教學(xué)單位時(shí)間的授課材料，各個(gè)專(zhuān)題具有大體相當(dāng)?shù)姆萘?。并且，區(qū)分不同的情況，有的只由一個(gè)專(zhuān)題構(gòu)成一個(gè)知識(shí)主題，有的則由二到三個(gè)專(zhuān)題構(gòu)成一個(gè)知識(shí)主題。全書(shū)由若干個(gè)知識(shí)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(lèi)，根軌跡法，Nyquist分析，Bode分析，頻率響應(yīng)法，系統(tǒng)補(bǔ)償，狀態(tài)空間描述，狀態(tài)空間分析，狀態(tài)空間設(shè)計(jì)等。（2）打破了按一個(gè)結(jié)論引入例子的慣例，對(duì)每個(gè)專(zhuān)題都集中提供有相應(yīng)的3個(gè)左右的具有實(shí)際工程背景的例子，以比較實(shí)際的方式來(lái)具體說(shuō)明專(zhuān)題知識(shí)的運(yùn)用，同時(shí)還配備有一批習(xí)題供學(xué)生來(lái)自行檢驗(yàn)對(duì)專(zhuān)題知識(shí)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(shū)中的最后部分專(zhuān)門(mén)給出有7個(gè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的案例研究的專(zhuān)題。例如，波能吸收裝載，導(dǎo)彈姿態(tài)控制，機(jī)械手，液位控制，船舶駕駛控制，巡航導(dǎo)彈姿態(tài)控制，具有柔性的機(jī)床的功率驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等。這些案例研究，問(wèn)題來(lái)自專(zhuān)業(yè)工程，系統(tǒng)類(lèi)型實(shí)際多樣，設(shè)計(jì)方法選擇不同，知識(shí)運(yùn)用綜合靈活。本書(shū)作者的教學(xué)實(shí)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(guò)較少的教學(xué)學(xué)時(shí)，既加深了學(xué)生對(duì)基本理論和基本方法的理解深度和運(yùn)用能力，也提高了學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，這對(duì)于非控制工程專(zhuān)業(yè)本科生的知識(shí)需要和認(rèn)識(shí)規(guī)律無(wú)疑是很合適的。

內(nèi)容概要

　　《國(guó)際知名大學(xué)原版教材·信息技術(shù)學(xué)科與電氣工程學(xué)科系列（2）：線性控制系統(tǒng)工程》的定位是要為機(jī)械工程、電機(jī)工程、電子工程、計(jì)算機(jī)工程等非控制工程專(zhuān)業(yè)的本科生提供一本內(nèi)容適度、實(shí)用性強(qiáng)和學(xué)時(shí)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(yīng)法、根軌跡法和狀態(tài)空間法?！秶?guó)際知名大學(xué)原版教材·信息技術(shù)學(xué)科與電氣工程學(xué)科系列（2）：線性控制系統(tǒng)工程》已被美國(guó)多所知名大學(xué)采用作為電子工程等專(zhuān)業(yè)的本科層次的控制理論教材或主要教學(xué)參考書(shū)。
　　《國(guó)際知名大學(xué)原版教材·信息技術(shù)學(xué)科與電氣工程學(xué)科系列（2）：線性控制系統(tǒng)工程》的主要特點(diǎn)是，從非控制工程專(zhuān)業(yè)本科生對(duì)控制理論的需求和教學(xué)學(xué)時(shí)相對(duì)要少的實(shí)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(zhuān)題；破除按一個(gè)結(jié)論引入例子的慣例，增加來(lái)自不同專(zhuān)業(yè)工程的研究案例。

作者簡(jiǎn)介

作者：（美國(guó)）德賴(lài)斯（Morris Driels）

書(shū)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(yè)：   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(píng)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(dòng)，理論緊密聯(lián)系實(shí)際，目前已被美國(guó)多所知名大學(xué)作為本科層次的控制理論教材或主要教學(xué)參考書(shū)。

編輯推薦

《國(guó)際知名大學(xué)原版教材?信息技術(shù)學(xué)科與電氣工程學(xué)科系列:線性控制系統(tǒng)工程》適用于普通高等院校控制類(lèi)專(zhuān)業(yè)本科生，對(duì)自動(dòng)控制課程有較高要求的非控制類(lèi)本科生和研究生作為教材或參考書(shū)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(xué)參考之用。

圖書(shū)封面

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