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国外电子与电气工程技术丛书自动控制系统(原书第10版)/(加)法里德.高那菲

国外电子与电气工程技术丛书自动控制系统(原书第10版)/(加)法里德.高那菲

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图文详情
  • ISBN:9787111655770
  • 装帧:一般胶版纸
  • 册数:暂无
  • 重量:暂无
  • 开本:16开
  • 页数:640
  • 出版时间:2020-06-01
  • 条形码:9787111655770 ; 978-7-111-65577-0

本书特色

一本完整的用于学习和理解自动控制系统的工具书,旨在向读者传递自动控制系统的前沿研究成果。

内容简介

本书一直被美国及全世界的上百所大学采用。全书内容更加条理化,并且引入了更多的计算机辅助工具。该书把控制理论、实际例子与计算机工具有机地结合在一起,用易于接受的方式,全面而又恰当地介绍了控制的内容。0版提供了控制实验室的概念,它包括两类实验:SIMLab(模型模拟)和LEGOLab(物理实验中使用的乐高?机器人)。它使读者能用简单的方式处理控制系统的建模、分析、设计与模拟。

目录

出版者的话
译者序
前言
第1章 绪论1
11 控制系统的基本组成部分1
12 控制系统应用举例2
121 智能交通系统2
122 汽车转向控制3
123 汽车怠速控制3
124 太阳能收集器的太阳跟踪控制3
13 开环控制系统(无反馈系统)5
14 闭环控制系统(反馈控制系统)5
15 反馈的含义及其作用6
151 反馈对于总增益的影响6
152 反馈对于稳定性的影响6
153 反馈对于外部干扰或噪声的作用7
16 反馈控制系统的类型8
17 线性系统与非线性系统8
18 时不变与时变系统9
19 连续控制系统9
110 离散控制系统10
111 案例研究:基于LEGOMINDSTORMS的智能车辆避障11
112 小结17
第2章 动态系统的建模18
21 简单机械系统的建模18
211 平移运动19
212 旋转运动22
213 平移和旋转运动之间的转换26
214 齿轮系28
215 齿隙和死区(非线性特性)29
22 简单电气系统的建模30
221 无源电气元件建模30
222 电气网络建模30
23 简单热系统和简单流体系统的建模33
231 热系统的基本属性34
232 流体系统的基本属性36
24 非线性系统的线性化42
25 类比44
26 案例研究:LEGO MINDSTORMSNXT电动机—机械建模46
27 小结46
参考文献47
习题47
第3章 动态系统的微分方程求解58
31 微分方程介绍58
311 线性常微分方程59
312 非线性微分方程59
32 拉普拉斯变换60
321 拉普拉斯变换的定义60
322 拉普拉斯变换的重要定理61
323 传递函数61
324 特征方程62
325 解析函数62
326 函数的极点62
327 函数的零点63
328 共轭复极点和零点64
329 终值定理65
33 部分分式展开的拉普拉斯逆变换65
34 拉普拉斯变换在线性常微分方程求解中的应用71
341 一阶系统71
342 二阶系统73
343 二阶系统—进一步讨论80
35 线性系统的脉冲响应和传递函数83
351 脉冲响应83
352 基于脉冲响应的时间响应84
353 传递函数(单输入单输出系统)85
36 系统的一阶微分方程:状态方程85
361 状态变量的定义88
362 输出方程89
37 线性齐次状态方程的解92
371 传递函数(多变量系统)93
372 由状态方程到特征方程95
373 由传递函数到状态方程96
38 MATLAB案例研究99
39 线性化回顾:状态空间方法104
310 小结108
参考文献108
习题109
第4章 控制框图和信号流图119
41 控制框图119
411 控制系统中典型元件的控制框图建模120
412 数学方程和控制框图的关系123
413 控制框图简化126
414 多输入系统的控制框图:特殊情况—扰动系统128
415 多变量系统的控制框图与传递函数129
42 信号流图131
421 信号流图代数132
422 信号流图术语的定义133
423 信号流图的增益公式135
424 在输出节点与非输入节点间增益公式的应用139
425 简化增益公式140
43 状态图141
431 由微分方程到状态图141
432 由状态图到传递函数143
433 由状态图到状态和输出方程143
44 案例研究145
45 MATLAB工具箱155
46 小结158
参考文献158
习题158
第5章 线性控制系统的稳定性168
51 稳定性介绍168
52 稳定性判定方法171
53 Routh-Hurwitz判据171
531 Routh表格172
532 Routh表格提前终止时的特殊情形173
54 MATLAB工具和案例分析176
55 小结182
参考文献182
习题182
第6章 反馈控制系统的重要组成186
61 有源电气元件的建模:运算放大器188
611 理想运算放大器188
612 和与差188
613 一阶运算放大器的配置188
62 控制系统中的传感器和编码器191
621 电位计191
622 转速计194
623 增量编码器195
63 控制系统中的直流电动机197
631 直流电动机的基本操作原理198
632 永磁直流电动机的基本分类198
633 永磁直流电动机的数学模型200
64 直流电动机的速度控制及位置控制203
641 速度响应、自感效应和扰动:开环响应203
642 直流电动机的速度控制:闭环响应206
643 位置控制207
65 案例研究208
651 案例1:太阳观测系统208
652 案例2:四分之一车辆悬挂系统210
66 虚拟实验室:LEGO MINDSTORMSNXT电动机入门—建模和表征213
661 NXT电动机213
662 电气特性213
663 机械特性214
664 速度响应和模型验证220
67 小结221
参考文献221
习题221
第7章 控制系统的时域分析234
71 连续时间系统的时间响应234
72 评价控制系统时间响应性能的典型测试信号235
73 单位阶跃响应和时域描述236
74 一阶系统的时间响应237
75 二阶系统的暂态响应240
751 阻尼比和自然频率240
752 *大超调(0 < ζ < 1)244
753 延迟时间和上升时间(0 < ζ < 1)246
754 调节时间(5%和2%)247
755 暂态响应性能指标总结250
76 稳态误差253
761 稳态误差的定义253
762 有干扰情况下的系统稳态误差259
763 控制系统的类型:单位反馈系统261
764 误差常数261
765 非线性系统元件产生的稳态误差265
77 基础控制系统以及传递函数增加零极点带来的影响267
771 在前向通道传递函数中增加一个极点:单位反馈系统267
772 在闭环传递函数中增加一个极点269
773 在闭环传递函数中增加一个零点270
774 在前向通道传递函数中增加一个零点:单位反馈系统271
775 增加零极点:时域响应控制272
78 传递函数的主导零极点277
781 零极点影响的总结278
782 相对阻尼比279
783 稳态响应考虑下的次要极点忽略方法279
79 案例研究:定位控制系统的时域分析279
791 二阶系统:单位阶跃暂态响应281
792 二阶系统:单位阶跃稳态响应284
793 三阶系统的时间响应—电气时间常数不能忽略284
794 三阶系统:单位阶跃暂态响应284
795 三阶系统:单位阶跃稳态响应287
710 控制实验室:LEGO MINDSTORMS NXT电动机介绍—位置控制287
711 小结291
参考文献292
习题292
第8章 状态空间分析与控制器设计305
81 状态变量分析305
82 控制框图、传递函数和状态控制框图305
821 传递函数(多变量系统)305
822 多变量系统的控制框图和传递函数306
83 一阶微分系统的状态方程308
831 状态变量的定义308
832 输出方程309
84 状态方程的向量-矩阵表示310
85 状态转移矩阵312
851 状态转移矩阵的意义313
852 状态转移矩阵的性质313
86 状态转移方程314
87 状态方程与高阶微分方程之间的关系318
88 状态方程与传递函数之间的关系319
89 特征方程、特征值和特征向量321
891 由微分方程求特征方程322
892 由传递函数求特征方程322
893 由状态方程求特征方程322
894 特征值323
895 特征向量323
896 广义特征向量324
810 相似变换325
8101 相似变换的不变特性326
8102 相似变换前后的特征方程、特征值和特征向量326
8103 传递函数矩阵326
8104 能控标准型326
8105 能观标准型328
8106 对角标准型329
8107 Jordan标准型330
811 传递函数分解331
8111 直接分解331
8112 串级分解335
8113 并行分解336
812 控制系统的能控性337
8121 能控性的概念338
8122 状态能控性的定义339
8123 能控性的其他检验方法339
813 线性系统的能观性341
8131 能观性的定义341
8132 能观性的其他检验方法342
814 能控性、能观性和传递函数之间的关系342
815 能控性和能观性的不变性定理344
816 案例研究:磁球悬浮系统345
817 状态反馈控制348
818 通过状态反馈进行极点配置349
819 带有积分控制的状态反馈353
820 MATLAB工具箱和案例学习358
8201 状态空间分析工具箱的使用和说明359
8202 tfsym在状态空间应用中的使用和说明361
821 案例研究:LEGO MINDSTORMS机器臂系统的位置控制361
822 小结366
参考文献367
习题367
第9章 根轨迹法386
91 根轨迹的基本性质387
92 根轨迹的性质详解389
921 K=0和K=±∞的点389
922 RL的分支数390
923 RL的对称性390
924 RL的渐近线交角:|s|=∞处RL的行为391
925 渐近线的交点(质心)392
926 实轴上的RL395
927 RL的出射角和入射角395
928 RL与虚轴的交点398
929 RL的分离点(鞍点)398
9210 RL在分离点处的入射角和出射角399
9211 RL上K值的计算402
9212 小结402
93 根灵敏度406
94 根轨迹设计410
941 在G(s)H(s)中增加零极点的影响410
942 在G(s)H(s)中增加极点410
943 在G(s)H(s)中增加零点412
95 根轨迹族:多参数变化情形415
96 MATLAB工具箱421
97 小结422
参考文献423
习题423
第10章 频域分析430
101 引言430
1011 闭环系统的频率响应437
1012 频域指标438
102 二阶系统的谐振峰值、谐振频率和带宽439
1021 谐振峰值和谐振频率439
1022 带宽440
103 前向通道传递函数增加极点和零点的影响442
1031 前向通道传递函数增加零点的影响443
1032 前向通道传递函数增加极点的影响447
104 Nyquist稳定性判据:基本原理449
1041 稳定性问题449
1042 环绕和闭合的定义450
1043 环绕和闭合的次数451
1044 幅角原理451
1045 Nyquist曲线455
1046 Nyquist判据以及L(s)或G(s)H(s)图455
105 具有*小相位传递函数的系统的Nyquist判据456
106 根轨迹和Nyquist图的关系458
107 示例:*小相位传递函数的Nyquist判据460
108 增加的极点和零点对Nyquist图的形状的影响464
1081 在s=0处加入极点464
1082 增加有限个非零极点466
1083 增加零点466
109 相对稳定性:增益裕量和相位裕量467
1091 增益裕量469
1092 非*小相位系统的增益裕量470
1093 相位裕量470
1010 用Bode图进行稳定性分析472
1011 相对稳定性与Bode图的幅值曲线的斜率之间的关系475
1012 用幅值-相位图进行稳定性分析477
101
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作者简介

法里德·高那菲(Farid Golnaraghi),康奈尔大学获得理论和应用力学博士,专攻非线性动力学和控制系统。现为加拿大西蒙弗雷泽大学(SFU)教授和机电系统工程项目主任。在加入西蒙弗雷泽大学之前,他是滑铁卢大学机械工程和机电一体化系教授。他是加拿大工程院院士,开创性研究成果包括三本教科书、两百多篇期刊和会议论文、四项专利和三家初创公司。 本杰明·C郭(Benjamin CKuo),伊利诺伊大学香槟(UIUC)分校电气和计算机工程系荣休教授。他在1958年博士毕业后加入该系,并在这里工作了31年。作为自动控制领域的研究者和教育者,他的成绩斐然,是一位真正有远见的先驱者。

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