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圖書介紹


現代控製工程(第五版) [Modern Control Engineering, Fifth Edition]


[美] Katsuhiko Ogata 著,盧伯英,佟明安 譯

    

发表于2020-06-05

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齣版社: 電子工業齣版社
ISBN:9787121314537
版次:5
商品編碼:12098937
包裝:平裝
叢書名: 國外計算機科學教材係列
外文名稱:Modern Control Engineering, Fifth Edition
開本:16開
齣版時間:2017-05-01
用紙:膠版紙
頁數:684
字數:123100

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具體描述

內容簡介

  本書為自動控製係統的經典教材,詳細介紹瞭連續控製係統(包括電氣係統、機械係統、流體動力係統和熱力係統)的數學模型建模方法,動態係統的瞬態和穩態分析方法,根軌跡分析和設計方法,頻率域的分析和設計方法,以及PID控製器和變形PID控製器的設計方法;同時還比較詳細地介紹瞭現代控製理論中的核心內容,即狀態空間分析和設計方法。*後還簡要地介紹瞭20世紀80~90年代發展起來的稱為"後現代控製理論”的魯棒控製係統。全書自始至終貫穿瞭用MATLAB工具分析和設計各類控製係統問題。

作者簡介

  KatsuhikoOgata,1956年畢業於美國加州大學伯剋利分校,獲得工程學博士學位,現為美國明尼蘇達大學退休教授,齣版瞭多部自動控製理論和工程應用方麵的書籍。

目錄

第1章 控製係統簡介

1.1 引言

1.1.1 控製理論和實踐發展史的簡單迴顧

1.1.2 定義

1.2 控製係統舉例

1.2.1 速度控製係統

1.2.2 溫度控製係統

1.2.3 業務係統

1.2.4 魯棒控製係統

1.3 閉環控製和開環控製

1.3.1 反饋控製係統

1.3.2 閉環控製係統

1.3.3 開環控製係統

1.3.4 閉環與開環控製係統的比較

1.4 控製係統的設計和校正

1.4.1 性能指標

1.4.2 係統的校正

1.4.3 設計步驟

1.5 本書概況

第2章 控製係統的數學模型

2.1 引言

2.1.1 數學模型

2.1.2 簡化性和精確性

2.1.3 綫性係統

2.1.4 綫性定常係統和綫性時變係統

2.2 傳遞函數和脈衝響應函數

2.2.1 傳遞函數

2.2.2 傳遞函數的說明

2.2.3 捲積積分

2.2.4 脈衝響應函數

2.3 自動控製係統

2.3.1 方框圖

2.3.2 閉環係統的方框圖

2.3.3 開環傳遞函數和前嚮傳遞函數

2.3.4 閉環傳遞函數

2.3.5 用MATLAB求串聯、並聯和反饋(閉環)傳遞函數

2.3.6 自動控製器

2.3.7 工業控製器分類

2.3.8 雙位或開-關控製作用

2.3.9 比例控製作用

2.3.10 積分控製作用

2.3.11 比例-加-積分控製作用

2.3.12 比例-加-微分控製作用

2.3.13 比例-加-積分-加-微分控製作用

2.3.14 擾動作用下的閉環係統

2.3.15 畫方框圖的步驟

2.3.16 方框圖的簡化

2.4 狀態空間模型

2.4.1 現代控製理論

2.4.2 現代控製理論與傳統控製理論的比較

2.4.3 狀態

2.4.4 狀態變量

2.4.5 狀態嚮量

2.4.6 狀態空間

2.4.7 狀態空間方程

2.4.8 傳遞函數與狀態空間方程之間的關係

2.4.9 傳遞矩陣

2.5 純量微分方程係統的狀態空間錶達式

2.5.1 綫性微分方程作用函數中不包含導數項的n階係統的狀態空間錶達式

2.5.2 綫性微分方程作用函數中包含導數項的n階係統的狀態空間錶達式

2.6 用MATLAB進行數學模型變換

2.6.1 由傳遞函數變換為狀態空間錶達式

2.6.2 由狀態空間錶達式變換為傳遞函數

2.7 非綫性數學模型的綫性化

2.7.1 非綫性係統

2.7.2 非綫性係統的綫性化

2.7.3 非綫性數學模型的綫性近似

例題和解答

習題

第3章 機械係統和電係統的數學模型

3.1 引言

3.2 機械係統的數學模型

3.3 電係統的數學模型

3.3.1 LRC電路

3.3.2 串聯元件的傳遞函數

3.3.3 復阻抗

3.3.4 無負載效應串聯元件的傳遞函數

3.3.5 電子控製器

3.3.6 運算放大器

3.3.7 反相放大器

3.3.8 非反相放大器

3.3.9 求傳遞函數的阻抗法

3.3.10 利用運算放大器構成的超前或滯後網絡

3.3.11 利用運算放大器構成的PID控製器

例題和解答

習題

第4章 流體係統和熱力係統的數學模型

4.1 引言

4.2 液位係統

4.2.1 液位係統的液阻和液容

4.2.2 液位係統

4.2.3 相互有影響的液位係統

4.3 氣動係統

4.3.1 氣動係統和液壓係統之間的比較

4.3.2 氣動係統

4.3.3 壓力係統的氣阻和氣容

4.3.4 壓力係統

4.3.5 氣動噴嘴-擋闆放大器

4.3.6 氣動接續器

4.3.7 氣動比例控製器(力-距離型)

4.3.8 氣動比例控製器(力-平衡型)

4.3.9 氣動執行閥

4.3.10 獲得微分控製作用的基本原理

4.3.11 獲得氣動比例-加-積分控製作用的方法

4.3.12 獲得氣動比例-加-積分-加-微分控製作用的方法

4.4 液壓係統

4.4.1 液壓係統

4.4.2 液壓係統的優缺點

4.4.3 說明

4.4.4 液壓伺服係統

4.4.5 液壓積分控製器

4.4.6 液壓比例控製器

4.4.7 緩衝器

4.4.8 獲得液壓比例-加-積分控製作用的方法

4.4.9 獲得液壓比例-加-微分控製作用的方法

4.4.10 獲取液壓比例-加-積分-加-微分控製作用的方法

4.5 熱力係統

4.5.1 熱阻和熱容

4.5.2 熱力係統

例題和解答

習題

第5章 瞬態響應和穩態響應分析

5.1 引言

5.1.1 典型試驗信號

5.1.2 瞬態響應和穩態響應

5.1.3 絕對穩定性、相對穩定性和穩態誤差

5.2 一階係統

5.2.1 一階係統的單位階躍響應

5.2.2 一階係統的單位斜坡響應

5.2.3 一階係統的單位脈衝響應

5.2.4 綫性定常係統的重要特性

5.3 二階係統

5.3.1 伺服係統

5.3.2 二階係統的階躍響應

5.3.3 瞬態響應指標的定義

5.3.4 關於瞬態響應指標的幾點說明

5.3.5 二階係統及其瞬態響應指標

5.3.6 帶速度反饋的伺服係統

5.3.7 二階係統的脈衝響應

5.4 高階係統

5.4.1 高階係統的瞬態響應

5.4.2 閉環主導極點

5.4.3 復平麵上的穩定性分析

5.5 用MATLAB進行瞬態響應分析

5.5.1 引言

5.5.2 綫性係統的MATLAB錶示

5.5.3 在圖形屏幕上書寫文本

5.5.4 標準二階係統的MATLAB描述

5.5.5 求傳遞函數係統的單位階躍響應

5.5.6 用MATLAB繪製單位階躍響應麯綫的三維圖

5.5.7 用MATLAB求上升時間、峰值時間、最大過調量和調整時間

5.5.8 脈衝響應

5.5.9 求脈衝響應的另一種方法

5.5.10 斜坡響應

5.5.11 在狀態空間中定義的係統的單位斜坡響應

5.5.12 求對任意輸入信號的響應

5.5.13 對初始條件的響應

5.5.14 對初始條件的響應(狀態空間法,情況1)

5.5.15 對初始條件的響應(狀態空間法,情況2)

5.5.16 利用命令Initial求對初始條件的響應

5.6 勞斯穩定判據

5.6.1 勞斯穩定判據簡介

5.6.2 特殊情況

5.6.3 相對穩定性分析

5.6.4 勞斯穩定判據在控製係統分析中的應用

5.7 積分和微分控製作用對係統性能的影響

5.7.1 積分控製作用

5.7.2 係統的比例控製

5.7.3 係統的積分控製

5.7.4 對轉矩擾動的響應(比例控製)

5.7.5 對轉矩擾動的響應(比例-加-積分控製)

5.7.6 微分控製作用

5.7.7 帶慣性負載係統的比例控製

5.7.8 帶慣性負載係統的比例-加-微分控製

5.7.9 二階係統的比例-加-微分控製

5.8 單位反饋控製係統中的穩態誤差

5.8.1 控製係統的分類

5.8.2 穩態誤差

5.8.3 靜態位置誤差常數Kp

5.8.4 靜態速度誤差常數Kv

5.8.5 靜態加速度誤差常數Ka

5.8.6 小結

例題和解答

習題

第6章 利用根軌跡法進行控製係統的分析和設計

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則

6.2.4 關於根軌跡圖的說明

6.2.5 G(s)的極點與H(s)的零點的抵消

6.2.6 典型的零-極點分布及其相應的根軌跡

6.2.7 小結

6.3 用MATLAB繪製根軌跡圖

6.3.1 用MATLAB繪製根軌跡圖

6.3.2 定常ζ軌跡和定常ωn軌跡

6.3.3 在根軌跡圖上繪製極網格

6.3.4 條件穩定係統

6.3.5 非最小相位係統

6.3.6 根軌跡與定常增益軌跡的正交性

6.3.7 求根軌跡上任意點的增益K值

6.4 正反饋係統的根軌跡圖

6.5 控製係統設計的根軌跡法

6.5.1 初步設計考慮

6.5.2 用根軌跡法進行設計

6.5.3 串聯校正和並聯(或反饋)校正

6.5.4 常用校正裝置

6.5.5 增加極點的影響

6.5.6 增加零點的影響

6.6 超前校正

6.6.1 超前校正裝置和滯後校正裝置

6.6.2 基於根軌跡法的超前校正方法

6.6.3 已校正與未校正係統階躍響應和斜坡響應的比較

6.7 滯後校正

6.7.1 采用運算放大器的電子滯後校正裝置

6.7.2 基於根軌跡法的滯後校正方法

6.7.3 用根軌跡法進行滯後校正設計的步驟

6.8 滯後-超前校正

6.8.1 利用運算放大器構成的電子滯後-超前校正裝置

6.8.2 基於根軌跡法的滯後-超前校正方法

6.9 並聯校正

6.9.1 並聯校正係統設計的基本原理

6.9.2 速度反饋係統

例題和解答

習題

第7章 用頻率響應法分析和設計控製係統

7.1 引言

7.1.1 求係統對正弦輸入信號的穩態輸齣

7.1.2 用圖形錶示頻率響應特性

7.2 伯德圖

7.2.1 伯德圖或對數坐標圖

7.2.2 G(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 繪製伯德圖的一般步驟

7.2.9 最小相位係統和非最小相位係統

7.2.10 傳遞延遲

7.2.11 係統類型與對數幅值麯綫之間的關係

7.2.12 靜態位置誤差常數的確定

7.2.13 靜態速度誤差常數的確定

7.2.14 靜態加速度誤差常數的確定

7.2.15 用MATLAB繪製伯德圖

7.2.16 繪製定義在狀態空間中的係統的伯德圖

7.3 極坐標圖

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 極坐標圖的一般形狀

7.3.5 用MATLAB繪製奈奎斯特圖

7.3.6 注意事項

7.3.7 繪製定義在狀態空間中的係統的奈奎斯特圖

7.4 對數幅-相圖

7.5 奈奎斯特穩定判據

7.5.1 預備知識

7.5.2 映射定理

7.5.3 映射定理在閉環係統穩定性分析中的應用

7.5.4 奈奎斯特穩定判據

7.5.5 關於奈奎斯特穩定判據的幾點說明

7.5.6 G(s)H(s)含有位於jω軸上的極點和(或)零點的特殊情況

7.6 穩定性分析

7.6.1 條件穩定係統

7.6.2 多迴路係統

7.6.3 應用於逆極坐標圖上的奈奎斯特穩定判據

7.7 相對穩定性分析

7.7.1 相對穩定性

7.7.2 通過保角變換進行相對穩定性分析

7.7.3 相位裕量和增益裕量

7.7.4 關於相位裕量和增益裕量的幾點說明

7.7.5 用MATLAB求增益裕量、相位裕量、相位交界頻率和增益交界頻率

7.7.6 諧振峰值幅值Mr

前言/序言

譯者序


Modern Control Engineering是美國明尼蘇達大學Ogata教授撰寫的一部控製係統的國際通用教材。它可以作為大學工科高年級本科生或研究生用的控製係統教材。該書第一版曾於1976年在我國由譯者翻譯成中文,並由科學齣版社齣版發行。該書首次成功地將20世紀40~50年代發展起來的經典控製理論,與20世紀60~70年代發展起來的現代控製理論融為一體,形成瞭一部新型的控製係統教材。由於其內容新穎、豐富,物理概念闡述得比較清楚,聯係實際廣泛、密切,並配有大量的例題和習題,所以受到瞭讀者的歡迎。隨後,譯者又先後對該書第二版至第四版進行瞭翻譯。該書第二版的特點是增加瞭極點配置、狀態觀測器和控製係統的計算機仿真研究內容,並且於1993年由中國颱灣地區儒林圖書有限公司齣版發行繁體中文版。第三版和第四版分彆於2000年和2003年由電子工業齣版社齣版發行。第三版的特點是融入瞭MATLAB應用的內容。第四版的特點是刪去瞭李雅普諾夫穩定性分析,增加瞭二自由度控製的內容,並且擴展瞭MATLAB的應用範圍。

該書第五版於2010年初問世,譯者受電子工業齣版社之約,為能有機會將該書新版譯成中文而感到榮幸。與第四版相比,第五版在內容上進行瞭較大的修訂。首先,刪減瞭一些人們比較熟悉的內容,如信號流圖和拉普拉斯變換等,並且將原書的12章精簡到瞭10章,突齣瞭控製係統中的特色內容;其次,進一步充實和完善瞭MATLAB應用方麵的內容;第三,增加瞭20世紀末發展起來的所謂“後現代控製理論”的內容,作為代錶,初步介紹瞭魯棒控製理論及H無窮大控製概念;最後,應當指齣,第五版繼承瞭前版本的原有特點。

Modern Control Engineering於20世紀70年代初問世,至今已曆經40年。由於作者對該書的不斷修訂和更新,該書在國際上一直受到好評。該書已被翻譯成中、法、俄、日、西班牙等多種文字齣版。並且,據作者統計,早在20世紀末,世界上已有100多所大學將該書選為控製係統教材,是一本名副其實的國際通用教材。該書1976年在我國翻譯齣版以來,多年來一直受到眾多讀者的歡迎。為瞭滿足市場需求,到2007年為止,該書第一版至第四版的纍計印刷次數已達15次之多。

譯者在翻譯過程中,保留瞭原書的部分書寫規則,對書中的重要定理和公式進行瞭推導和驗證,修正瞭發現的錯誤和疏漏之處。

本書第1章至第8章及附錄部分由北京航空航天大學盧伯英教授翻譯,第9章和第10章由西北工業大學佟明安教授翻譯,盧伯英教授對全書進行瞭統一審校。

本書在翻譯過程中得到瞭羅維銘、肖順達、章再貽、張英娟、李雅萍等教授的支持和幫助,譯者在此嚮他們錶示衷心感謝。

由於譯者水平有限,難免有錯誤與不當之處,敬請讀者批評指正。


前言

本書介紹瞭控製係統分析和設計中的一些重要概念。讀者將會發現,這是一本清晰易懂,適用於高等院校控製係統課程的教科書。它是為學習電氣、機械、航空航天或化學工程的大學高年級學生編寫的。讀者在學習本書之前,應具備下列預備知識:微分方程方麵的基礎課程,拉普拉斯變換,嚮量矩陣分析,電路分析,力學和熱力學基礎。

在這一版中,本書進行瞭下列主要修訂:

● 增加瞭利用MATLAB求控製係統對各種輸入量響應的內容。

● 證明瞭利用MATLAB實現計算最佳化方法的有效性。

● 全書增加瞭一些新的例題。

● 刪去瞭前一版中較次要的材料,以便為更重要的主題提供必要的空間。書中刪去瞭信號流圖,也刪去瞭拉普拉斯變換一章,但新增瞭拉普拉斯變換錶及利用MATLAB的部分分式展開(分彆見附錄A和附錄B)。

● 在附錄C中,提供瞭對嚮量矩陣分析的簡短概括。這將有助於讀者求解n×n矩陣的逆矩陣,而這種求解有可能包含在控製係統的分析和設計中。

本書的這一版編排成10章。其內容可以概括如下。第1章是對控製係統的簡介。第2章涉及控製係統的數學模型,並且介紹瞭非綫性數學模型的綫性化方法。第3章導齣瞭機械係統和電係統的數學模型。第4章討論流體係統(諸如液位係統、氣動係統和液壓係統)和熱力係統的數學模型。

第5章處理控製係統的瞬態響應和穩態分析,廣泛采用MATLAB獲取瞬態響應麯綫。為瞭進行控製係統的穩定性分析,本章介紹瞭勞斯穩定判據和赫爾維茨穩定判據。

第6章討論瞭控製係統的根軌跡分析和設計,包括正反饋係統和條件穩定係統。關於用MATLAB繪製根軌跡,在本章中進行瞭詳細討論。本章還包括瞭利用根軌跡法設計超前、滯後和滯後-超前校正裝置。

第7章討論控製係統的頻率響應分析和設計,並且以容易理解的方式,介紹瞭奈奎斯特穩定判據。用來進行超前、滯後和滯後-超前校正裝置設計的伯德圖法,也在本章中進行瞭介紹。

第8章涉及基本的和變形的PID控製器。 本章詳細地討論瞭為獲得PID控製器的最佳參數值,特彆是為滿足階躍響應特性的要求而采用的計算方法。

第9章介紹控製係統的狀態空間分析。本章詳細地討論瞭可控性和可觀測性概念。

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書不錯,還可以,,,,,

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很好

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應該按順序看 直接挑某章看有點跳

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為京東的送貨速度點個贊

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書好髒,不知是哪個角落裏掃齣來的

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書的質量好,發貨速度快,謝謝

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不錯不錯,是正版,下次還會購買

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