现代控制系统(第十二版)(英文版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

美多尔夫，美毕晓普 著

图书标签:

• 控制系统
• 现代控制
• 自动控制
• 系统工程
• 英文教材
• 控制理论
• 反馈控制
• 线性系统
• 状态空间
• 最优控制

店铺： 广影图书专营店

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121170652

商品编码：29729102689

包装：平装

出版时间：2012-07-01

基本信息

书名：现代控制系统(第十二版)(英文版)

定价：118.00元

作者：(美)多尔夫,(美)毕晓普

出版社：电子工业出版社

出版日期：2012-07-01

ISBN：9787121170652

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：1.421kg

编辑推荐

---

《现代控制系统(2版英文版)》由多尔夫、毕晓普所著，内容包括控制系统导论、系统数学模型、状态空间模型、反馈控制系统的特性、反馈控制系统的性能、反馈系统的稳定性、根轨迹法、频率响应方法、频域稳定性、反馈控制系统设计、状态变量反馈系统设计、鲁棒控制系统和数字控制系统等，可作为高等学校工科(自动化、航空航天、电力、机械、化工等)本科高年级学生和研究生的双语教学教材，也可供从事相关工作的人员作为参考用书使用。

内容提要

---

《现代控制系统(2版英文版)》由多尔夫、毕晓普所著，控制系统原理及相近课程是高等学校工科学生的核心课程之一。《现代控制系统(2版英文版)》一直是该类课程畅销全球的教材范本。主要内容包括控制系统导论、系统数学模型、状态空间模型、反馈控制系统的特性、反馈控制系统的性能、反馈系统的稳定性、根轨迹法、频率响应方法、频域稳定性、反馈控制系统设计、状态变量反馈系统设计、鲁棒控制系统和数字控制系统等。本书的例子和习题大多取材于现代科技领域中的实际问题，新颖而恰当。学习和解决这些问题，可以使学生的创造性精神得到潜移默化的提升。本书可作为高等学校工科(自动化、航空航天、电力、机械、化工等)本科高年级学生和研究生的双语教学教材，也可供从事相关工作的人员作为参考用书使用。

目录

---

CHAPTER 1 Introduction to Control Systems 1.1 Introduction 1.2 Brief History of Automatic Control 1.3 Examples of Control Systems 1.4 Engineering Design 1.5 Control System Design 1.6 Mechatronic Systems 1.7 Green Engineering 1.8 The Future Evolution of Control Systems 1.9 Design Examples 1.10 Sequential Design Example: Disk Drive Read System 1.11 SummaryCHAPTER 2 Mathematical Models of Systems 2.1 Introduction 2.2 Differential Equatio of Physical Systems 2.3 Linear Approximatio of Physical Systems 2.4 The Laplace Traform 2.5 The Trafer Function of Linear Systems 2.6 Block Diagram Models 2.7 Signal-Flow Graph Models 2.8 Design Examples 2.9 The Simulation of Systems Using Control Design Software 2.10 Sequential Design Example: Disk Drive Read System 2.11 SummaryCHAPTER 3 State Variable Models 3.1 Introduction 3.2 The State Variables of a Dynamic System 3.3 The State Differential Equation 3.4 Signal-Flow Graph and Block Diagram Models 3.5 Alternative Signal-Flow Graph and Block Diagram Models 3.6 The Trafer Function from the State Equation 3.7 The Time Respoe and the State Traition Matrix 3.8 Design Examples 3.9 Analysis of State Variable Models Using Control DesignSoftware 3.10 Sequential Design Example: Disk Drive Read System 3.11 SummaryCHAPTER 4 Feedback Control System Characteristics 4.1 Introduction 4.2 Error Signal Analysis 4.3 Seitivity of Control Systems to Parameter Variatio 4.4 Disturbance Signals in a Feedback Control System 4.5 Control of the Traient Respoe 4.6 Steady-State Error 4.7 The Cost of Feedback 4.8 Design Examples 4.9 Control System Characteristics Using Control Design Software 4.10 Sequential Design Example: Disk Drive Read System 4.11 SummaryCHAPTER 5 The Performance of Feedback Control Systems 5.1 Introduction 5.2 Test Input Signals 5.3 Performance of Second-Order Systems 5.4 Effects of a Third Pole and a Zero on the Second-Order SystemRespoe 5.5 The s-Plane Root Location and the Traient Respoe 5.6 The Steady-State Error of Feedback Control Systems 5.7 Performance Indices 5.8 The Simplification of Linear Systems 5.9 Design Examples 5.10 System Performance Using Control Design Software 5.11 Sequential Design Example: Disk Drive Read System 5.12 SummaryCHAPTER 6 The Stability of Linear Feedback Systems 6.1 The Concept of Stability 6.2 The Routh–Hurwitz Stability Criterion 6.3 The Relative Stability of Feedback Control Systems 6.4 The Stability of State Variable Systems 6.5 Design Examples 6.6 System Stability Using Control Design Software 6.7 Sequential Design Example: Disk Drive Read System 6.8 SummaryCHAPTER 7 The Root Locus Method 7.1 Introduction 7.2 The Root Locus Concept 7.3 The Root Locus Procedure 7.4 Parameter Design by the Root Locus Method 7.5 Seitivity and the Root Locus 7.6 PID Controlle 7.7 Negative Gain Root Locus 7.8 Design Examples 7.9 The Root Locus Using Control Design Software 7.10 Sequential Design Example: Disk Drive Read System 7.11 SummaryCHAPTER 8 Frequency Respoe Methods 8.1 Introduction 8.2 Frequency Respoe Plots 8.3 Frequency Respoe Measurements 8.4 Performance Specificatio in the Frequency Domain 8.5 Log Magnitude and Phase Diagrams 8.6 Design Examples 8.7 Frequency Respoe Methods Using Control Design Software 8.8 Sequential Design Example: Disk Drive Read System 8.9 SummaryCHAPTER 9 Stability in the Frequency Domain 9.1 Introduction 9.2 Mapping Contou in the s-Plane 9.3 The Nyquist Criterion 9.4 Relative Stability and the Nyquist Criterion 9.5 Time-Domain Performance Criteria in the Frequency Domain 9.6 System Bandwidth 9.7 The Stability of Control Systems with Time Delays 9.8 Design Examples 9.9 PID Controlle in the Frequency Domain 9.10 Stability in the Frequency Domain Using Control DesignSoftware 9.11 Sequential Design Example: Disk Drive Read System 9.12 SummaryCHAPTER 10 The Design of Feedback Control Systems 10.1 Introduction 10.2 Approaches to System Design 10.3 Cascade Compeation Networks 10.4 Phase-Lead Design Using the Bode Diagram 10.5 Phase-Lead Design Using the Root Locus 10.6 System Design Using Integration Networks 10.7 Phase-Lag Design Using the Root Locus 10.8 Phase-Lag Design Using the Bode Diagram 10.9 Design on the Bode Diagram Using Analytical Methods 10.10 Systems with a Prefilter 10.11 Design for Deadbeat Respoe 10.12 Design Examples 10.13 System Design Using Control Design Software 10.14 Sequential Design Example: Disk Drive Read System 10.15 SummaryCHAPTER 11 The Design of State Variable Feedback Systems 11.1 Introduction 11.2 Controllability and Observability 11.3 Full-State Feedback Control Design 11.4 Observer Design 11.5 Integrated Full-State Feedback and Observer 11.6 Reference Inputs 11.7 Optimal Control Systems 11.8 Internal Model Design 11.9 Design Examples 11.10 State Variable Design Using Control Design Software 11.11 Sequential Design Example: Disk Drive Read System 11.12 SummaryCHAPTER 12 Robust Control Systems 12.1 Introduction 12.2 Robust Control Systems and System Seitivity 12.3 Analysis of Robustness 12.4 Systems with Uncertain Paramete 12.5 The Design of Robust Control Systems 12.6 The Design of Robust PID-Controlled Systems 12.7 The Robust Internal Model Control System 12.8 Design Examples 12.9 The Pseudo-Quantitative Feedback System 12.10 Robust Control Systems Using Control Design Software 12.11 Sequential Design Example: Disk Drive Read System 12.12 SummaryCHAPTER 13 Digital Control Systems 13.1 Introduction 13.2 Digital Computer Control System Applicatio 13.3 Sampled-Data Systems 13.4 The z-Traform 13.5 Closed-Loop Feedback Sampled-Data Systems 13.6 Performance of a Sampled-Data, Second-Order System 13.7 Closed-Loop Systems with Digital Computer Compeation 13.8 The Root Locus of Digital Control Systems 13.9 Implementation of Digital Controlle 13.10 Design Examples 13.11 Digital Control Systems Using Control Design Software 13.12 Sequential Design Example: Disk Drive Read System 13.13 SummaryAPPENDIX A MATLAB BasicsReferencesIndex

作者介绍

---

文摘

---

序言

---

《控制系统原理与实践》 导论：探索自动化世界的基石 在人类文明的漫长发展历程中，我们从未停止过对理解和掌控自身所处环境的追求。从古代水利工程的精妙设计，到工业革命带来的蒸汽动力革命，再到如今信息技术飞速发展的数字时代，对“控制”的理解和运用始终是推动社会进步的核心驱动力之一。本书《控制系统原理与实践》正是旨在为读者系统地介绍这一至关重要的领域。它不仅仅是一本教科书，更是一扇通往理解和设计现代自动化系统的窗户，揭示着如何让复杂的机械、电气乃至生物系统按照我们设定的意图精确运行。 第一篇：理论基石——数学模型与系统描述 控制系统的核心在于精确的数学描述。本篇将带领读者深入探索构建这些描述的基石。 数学语言的魅力：线性代数与微积分的融合 我们将从复习和强调控制系统领域中至关重要的数学工具开始。线性代数，特别是向量空间、矩阵运算以及特征值分析，是理解多输入多输出（MIMO）系统和状态空间表示法的基石。我们还将回顾微分方程和拉普拉斯变换，它们是分析和设计连续时间系统（CT- sistemas）的标准语言，能够将复杂的时域动态转化为易于处理的复频域表达式。积分变换，如傅里叶变换，也将被引入，用于分析系统的频率响应特性，揭示系统对不同频率输入信号的反应。 系统建模：从物理现实到数学抽象 理解一个系统如何工作，首先需要构建它的数学模型。本书将涵盖多种建模方法，从基于物理定律（如牛顿定律、基尔霍夫定律）的建模，到利用实验数据进行系统辨识。我们将详细阐述如何将现实世界的物理过程（例如，电机、液压缸、热交换器）转化为能够被数学分析的方程组。这包括了建立传动函数（transfer function）来描述输入与输出之间的比例关系，以及引入状态空间方程（state-space equations）来提供更全面的系统内部动态描述，尤其适用于处理多变量和时变系统。 时域分析：系统响应的剖析 一旦有了数学模型，我们就可以开始分析系统的动态行为。本篇将深入探讨单位阶跃响应（unit step response）、单位脉冲响应（unit impulse response）等标准瞬态响应特性。我们将学习如何通过这些响应曲线来评估系统的稳定性（stability）、瞬态响应速度（transient speed）、超调量（overshoot）和稳态误差（steady-state error）。这些指标是判断系统性能优劣的关键，也为后续的设计提供了明确的目标。 频域分析：频率特性的洞察 除了时域分析，频域分析提供了另一种理解系统行为的强大视角。我们将介绍频率响应（frequency response）的概念，并通过伯德图（Bode plot）、奈奎斯特图（Nyquist plot）和尼科尔斯图（Nichols chart）等工具来可视化系统的频率特性。这些图表能够直观地展示系统在不同频率下的增益（gain）和相移（phase shift），从而揭示系统的带宽（bandwidth）、截止频率（cutoff frequency）以及稳定性裕度（stability margins）。 第二篇：设计与实现——稳定性、性能与鲁棒性 理论模型构建完成后，核心任务便是根据设计需求，设计出能够稳定、高效且可靠运行的控制器。 稳定性理论：保障系统正常运行的基石 稳定性是控制系统最基本的要求。我们将详细讲解李雅普诺夫稳定性理论（Lyapunov stability theory），这是一种分析非线性系统稳定性的强大方法，不依赖于线性化。对于线性系统，我们将深入研究劳斯-赫尔维茨判据（Routh-Hurwitz criterion）和根轨迹法（root locus method），这些方法能够直观地展示控制器参数变化对系统极点（poles）位置的影响，从而判断系统的稳定性。 闭环控制：实现精确调节的奥秘 闭环控制（closed-loop control）是现代控制系统的灵魂。本篇将深入剖析比例（P）、比例-积分（PI）、比例-微分（PD）以及比例-积分-微分（PID）控制器。我们将详细阐述每种控制器的作用机理，以及它们如何通过反馈信号来纠正偏差，实现对被控对象的精确调节。PID控制器作为最广泛应用的控制器类型，将获得特别的关注，包括其参数整定方法（如Ziegler-Nichols法、临界比例法）以及实际应用中的技巧。 根轨迹与频率域设计：量化性能指标 根轨迹法不仅用于稳定性分析，更是设计控制器参数的有力工具。我们将学习如何绘制和解释根轨迹，并利用它来调整控制器增益，以达到期望的瞬态响应性能，如期望的阻尼比（damping ratio）和自然频率（natural frequency）。在频域，我们将利用伯德图来设计补偿器（compensator），以改善系统的稳定裕度和消除稳态误差，从而满足性能要求。 状态空间设计：更高级的控制策略 对于更复杂的系统，特别是多变量系统，状态空间表示法提供了更强大的设计框架。本篇将介绍状态反馈（state feedback）的概念，以及如何通过极点配置（pole placement）技术来任意配置闭环系统的极点，从而实现期望的系统动态。此外，状态估计算法（state estimation algorithms），如卡尔曼滤波器（Kalman filter），也将被引入，用于在测量不精确或不完整的情况下，估计系统的内部状态。 鲁棒性与模型不确定性：应对现实世界的挑战 现实世界的系统模型总存在不确定性，外部干扰也难以完全消除。本篇将探讨控制系统的鲁棒性（robustness），即系统在模型参数变化或外部扰动存在时，仍能保持良好性能的能力。我们将介绍H∞控制（H-infinity control）等先进的鲁棒控制方法，它们能够设计出在最坏情况下仍能满足性能指标的控制器。 第三篇：高级主题与现代发展——面向未来 在掌握了控制系统的基本原理之后，本篇将带领读者探索更前沿的控制理论与技术，以及它们在各个领域的应用。 离散时间系统：数字控制的基石 随着数字计算机的普及，离散时间控制系统（discrete-time control systems）已成为现代控制的主流。我们将介绍离散时间系统的建模方法，如Z变换，以及离散时间系统的时域和频域分析技术。PID控制器在离散时间系统中的实现方式，以及其参数整定方法也将被详细讨论。 非线性控制：超越线性世界的束缚 许多现实世界的系统本质上是非线性的。本篇将介绍一些基本的非线性控制策略，如反馈线性化（feedback linearization）、滑模控制（sliding mode control）和自适应控制（adaptive control）。这些方法能够有效地处理非线性系统的复杂动态，实现更精确和更优的控制。 最优控制：追求性能的极致 最优控制理论旨在找到在一定约束条件下，使某个性能指标（如能量消耗、时间）达到最优的控制律。我们将介绍变分法（calculus of variations）和庞特里亚金最小值原理（Pontryagin's minimum principle）等数学工具，并探讨线性二次型调节器（Linear Quadratic Regulator, LQR）等具体的最优控制方法。 现代控制系统的应用实例：从航空航天到生物医学 本书的最后一章将通过丰富的实际应用案例，展示控制系统在各个领域的巨大影响力。我们将深入探讨它们如何在航空航天（如飞行器姿态控制、卫星轨道保持）、机器人学（如机器人臂的精确运动控制）、过程控制（如化工厂的温度、压力调节）、汽车工业（如自动驾驶、巡航控制）以及生物医学工程（如人工胰腺、假肢控制）等领域发挥着至关重要的作用。通过这些案例，读者将更深刻地理解理论知识的实际价值，并激发他们探索更广泛应用的可能性。 结语：控制科学的无限可能 《控制系统原理与实践》旨在为读者打下坚实的控制理论基础，培养分析和设计控制系统的能力。通过对数学模型、系统分析、稳定性理论、控制器设计以及先进控制策略的系统学习，读者将能够理解并参与到这个不断发展和创新的领域中。控制系统不仅仅是一门工程学科，它更是连接科学发现与工程实现、理论推演与实际应用的桥梁，是构建未来智能化世界不可或缺的力量。本书期望能点燃读者对这一迷人领域的探索热情，并为他们未来的学习和职业发展提供宝贵的指引。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计简直是教科书界的典范，从封面到内页的排版都透露着一股严谨而又不失现代感的气息。纸张的质感非常上乘，厚实且光滑，即便是长时间阅读也不会感到刺眼。装帧工艺扎实可靠，侧边胶合得非常平整，让人有种可以长期珍藏的信心。最值得称赞的是字体选择和行距的把握，清晰易读，即便是面对复杂的公式和图表，也能让人迅速抓住重点，不会产生视觉疲劳。特别是那些精妙的插图和示意图，绘制得极其精准，色彩的运用也恰到好处，能极大地辅助理解那些抽象的控制理论概念。不得不说，出版商在细节上的打磨，真正体现了对学术阅读体验的尊重，这绝不是随便印印了事的作品能比拟的。

评分☆☆☆☆☆

阅读体验中，最令人称道的一点是作者在维护教材的“时效性”与“经典性”之间取得的绝佳平衡。尽管是经过多次修订的版本，但它并没有盲目追求追逐每一个最新的技术热点，而是将精力集中在那些经过时间检验的、构成控制理论基石的核心知识上。然而，在讲解经典方法时，作者又巧妙地融入了现代计算工具（如MATLAB/Simulink等）的应用视角，使得读者在学习经典理论的同时，也了解了如何利用现代工具进行仿真验证和参数优化。这种“立足经典，面向未来”的编撰思路，使得这本书的生命力远超许多同期出版的新书。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本厚重的著作时，我首先被它内容的广度和深度所震撼。它不仅仅是简单地罗列了各种控制系统的基础理论，更像是一部系统的知识地图，将经典控制与现代控制这两大体系无缝衔接起来。从经典的传递函数模型，到现代的现代状态空间描述，过渡得自然而流畅，逻辑链条清晰可见，没有那种为了堆砌知识点而产生的生硬感。作者似乎深谙初学者与资深研究者之间的认知鸿沟，总能在关键的理论转折点提供精辟的论述，让人豁然开朗。它提供的不仅仅是“是什么”，更是“为什么会是这样”的深刻洞察力，这种对底层原理的深入挖掘，是真正区分优秀教材与普通参考书的关键所在。

评分☆☆☆☆☆

作为一本系统性的教材，其习题设计的精妙程度，是衡量其教学价值的另一重要标尺。这里的习题绝非简单的计算题堆砌，而是层层递进，构成了一个完整的知识巩固和能力提升的阶梯。基础题帮你夯实概念，中等难度的题目开始要求你进行分析和综合，而那些挑战性的思考题，则常常需要你跳出固有的框架去进行创新性的思考和推导。我特别欣赏那些需要结合多个章节知识点才能完成的综合大题，它们极大地锻炼了我的系统性思维能力。如果能把这些习题认真做完，我对现代控制系统的理解深度必然会有一个质的飞跃。

评分☆☆☆☆☆

这本书的实践应用导向性强得有些出乎意料。我原本以为这会是一本纯理论的“高冷”学术书籍，但翻阅目录和章节内容后发现，它对各种实际工程问题的剖析非常到位。案例研究部分选材角度刁钻却又极其贴近现实工业场景，无论是飞行器的姿态控制，还是复杂的机器人动力学系统，都有详尽的建模和分析过程。更关键的是，书中对不同控制策略在实际应用中可能遇到的局限性也进行了坦诚的探讨，这比那些只谈成功案例的书籍要实在得多。它教会的不是死记硬背公式，而是如何将抽象的数学工具，转化为解决具体工程挑战的有效利器。