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

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美多尔夫，美毕晓普 著

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• 状态空间
• 最优控制

店铺： 博学精华图书专营店

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121170652

商品编码：29729130795

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

售价：82.6元,便宜35.4元,折扣70

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

《现代控制系统》（第十二版）（英文版）图书简介 导言 在瞬息万变的科学技术领域，控制系统扮演着至关重要的角色，它们是实现自动化、提高效率、保障安全以及推动创新发展的基石。从航空航天到工业制造，从生物医学到金融市场，无处不见控制系统的身影。它们如同无形的“大脑”和“神经系统”，精确地感知、判断并调整着各种复杂系统的运行状态。 《现代控制系统》（第十二版）英文版，作为一本享誉全球的权威著作，深入浅出地阐述了现代控制理论的核心概念、分析方法和设计技术。本书不仅系统地梳理了控制工程的发展脉络，更以其前瞻性的视角和严谨的学术风格，为读者构建起一个全面、深入的知识体系。第十二版在继承前几版优良传统的基础上，进一步整合了最新的研究成果和技术进展，使其在内容深度、广度和实用性上都达到了新的高度，无疑是控制工程领域研究人员、工程师和高年级本科生、研究生不可或缺的参考书。 内容梗概 本书从最基础的系统模型建立出发，逐步深入到复杂的现代控制理论。它不仅关注理论的严谨性，更强调理论在实际工程问题中的应用。 第一部分：基础概念与系统建模 引言与历史回顾： 本部分首先为读者勾勒出控制系统在现代科学技术中的重要地位，并简要回顾了控制理论的发展历程，从早期的反馈控制到如今先进的智能控制，让读者对整个学科的演进有一个宏观的认识。 系统动态行为的数学模型： 这是理解和分析任何控制系统的起点。本书详细介绍了如何使用微分方程、传递函数、状态空间方程等数学工具来描述线性时不变（LTI）和线性时变（LTV）系统的动态特性。特别地，它会深入讲解如何从物理系统的基本原理（如基尔霍夫定律、牛顿定律等）出发，推导出系统的数学模型，这是工程实践中至关重要的一步。对于非线性系统，也会介绍其建模的挑战和初步的处理方法。 信号流图与方框图： 为了更直观地理解系统的结构和相互关系，本书会介绍信号流图和方框图这两种重要的系统表示方法。读者将学习如何将复杂的系统分解为更小的模块，并通过这些图示来分析系统的输入输出关系，简化复杂系统的分析。 第二部分：线性时不变系统的时域分析 瞬态响应与稳态响应： 在这一部分，本书将重点分析系统在不同输入信号（如阶跃信号、斜坡信号、脉冲信号、指数信号等）作用下的响应特性。读者将深入理解瞬态响应（系统从初始状态到达稳态状态的过程）和稳态响应（系统在长时间运行后达到的稳定状态）的概念，并学习如何通过分析系统的极点和零点来预测其响应的性质，例如超调量、上升时间、沉降时间等关键性能指标。 稳定性分析： 稳定性是控制系统最重要的性能指标之一，一个不稳定的系统将导致灾难性的后果。本书会详细介绍几种主要的稳定性判断方法，包括劳斯-赫尔维茨稳定性判据，以及通过分析系统的特征方程（即传递函数的特征多项式）的根来判断系统稳定性。 根轨迹法： 根轨迹法是一种强大的图形化工具，用于分析系统开环参数变化对闭环系统极点位置的影响，进而评估系统的稳定性裕度和动态性能。读者将学习如何绘制根轨迹，并根据根轨迹的形状来调整系统参数以获得期望的性能。 频率响应法： 频率响应法从频率域的角度分析系统的行为。本书将介绍如何通过频率响应（如伯德图、尼奎斯特图、幅相图）来评估系统的稳定性和动态性能。这些图形化的工具对于理解系统在高频和低频下的行为特性，以及设计控制器以满足特定频率响应要求至关重要。 第三部分：现代控制理论（状态空间方法） 状态空间表示： 随着系统复杂度的增加，传统的传递函数方法在处理多输入多输出（MIMO）系统和非线性系统时显得力不从心。状态空间方法应运而生，本书将深入讲解如何建立和利用系统的状态空间模型。这种模型以一组一阶微分方程来描述系统的动态行为，更加全面和灵活。 可控性与可观性： 可控性和可观性是状态空间方法中两个核心的概念。可控性是指系统输出是否能够被外部输入所控制，而可观性是指系统的内部状态是否能够通过测量系统的输出而被推断出来。本书将详细介绍如何判断系统的可控性和可观性，并阐述它们在状态反馈设计和状态估计中的重要作用。 状态反馈与状态估计： 基于状态空间模型，本书将介绍如何设计状态反馈控制器，以实现期望的系统性能，如极点配置。同时，对于无法直接测量所有状态变量的情况，本书会介绍状态估计器（如卡尔曼滤波器），用于从系统输出中估计系统的内部状态，并将其用于反馈控制。 最优控制： 最优控制理论旨在找到最优的控制策略，使得某个性能指标（如能量消耗、误差积分等）达到最小值或最大值。本书将介绍线性二次型调节器（LQR）等经典的最优控制方法，为设计高性能的控制系统提供理论依据。 第四部分：控制系统设计与应用 PID控制器设计： 比例-积分-微分（PID）控制器是工业界应用最广泛的控制器之一。本书将深入讲解PID控制器的原理、调参方法以及其在不同应用场景下的优缺点。 超前/滞后校正与PID控制器设计： 结合时域和频域的分析工具，本书将介绍如何设计超前、滞后或超前-滞后校正装置，以改善系统的动态性能和稳定性。同时，会展示如何将这些校正技术与PID控制相结合，以实现更精细的控制。 现代控制器的设计： 基于状态空间方法，本书将继续探讨更先进的控制器设计技术，如极点配置、状态观测器设计、最优控制器的实现等，这些技术在航空航天、机器人等高端领域有着广泛的应用。 数字控制系统： 随着计算机技术的飞速发展，数字控制系统已成为主流。本书将介绍如何将连续时间控制系统转换为离散时间系统，并讨论数字控制器的设计方法，包括Z变换、离散时间状态空间模型等。 非线性系统的初步探讨： 尽管本书的重心在于线性系统，但为了反映现代控制理论的广度和发展趋势，也会对非线性系统的基本概念和一些初步的分析方法进行介绍，例如描述函数法、李雅普诺夫稳定性理论等，为读者进一步深入研究非线性控制提供入门。 系统辨识： 在实际工程中，精确的系统模型往往难以获得。本书将介绍系统辨识的基本概念和方法，即如何利用实验数据来估计系统的模型参数。 本书特色与价值 《现代控制系统》（第十二版）英文版之所以能成为经典，在于其独特的优势： 深度与广度并存： 本书覆盖了从基础到前沿的控制理论知识，既有理论的深度，又有应用上的广度，能够满足不同层次读者的需求。 理论联系实际： 书中包含大量精心设计的算例和工程应用实例，帮助读者将抽象的理论知识与实际工程问题联系起来，提高解决实际问题的能力。 清晰的逻辑结构： 全书的章节安排紧密，逻辑清晰，由浅入深，层层递进，方便读者逐步掌握复杂的控制理论。 丰富的练习题： 每章末都配有不同难度和类型的习题，有助于读者巩固所学知识，并锻炼分析和解决问题的能力。 持续更新的内容： 第十二版在吸取前版经验的基础上，融入了最新的研究成果和技术发展，确保了内容的先进性和前沿性。例如，对鲁棒控制、自适应控制、智能控制等新兴领域可能会有更深入的讨论或提及。 读者对象 本书适合以下读者群体： 高年级本科生和研究生： 为相关专业的学生提供系统、深入的控制理论学习材料，是完成课程学习和毕业设计的理想参考。 控制工程领域的研究人员： 提供严谨的理论基础和最新的研究动态，帮助研究人员拓展思路，进行更深入的学术探索。 从事自动化、机械、电子、电气、航空航天等领域工作的工程师： 提供解决实际工程问题的理论指导和方法，帮助工程师设计、分析和优化各种控制系统。 对控制理论感兴趣的任何人士： 即使不是直接从事相关工作的读者，也能通过本书深入了解现代科技背后的控制原理，理解自动化和智能化的运作机制。 结论 《现代控制系统》（第十二版）英文版不仅是一本教科书，更是一部控制工程领域的百科全书。它以其严谨的学术态度、精炼的语言、丰富的实例和前沿的视角，为读者打开了通往现代控制技术奥秘的大门。掌握本书所传授的知识和方法，将为读者在日新月异的科技浪潮中，实现更高效、更智能、更可靠的系统设计和控制奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的习题部分，坦白讲，难度设置很不均衡。有些基础概念题几乎不需要动脑筋就能得出答案，而有些高级章节的练习题，其难度却陡然上升到了研究生的水平，而且很多题目都是纯理论的演绎，与实际的参数辨识或实验数据处理毫无关联。我更欣赏那些能引导学生将理论知识应用于实际工程问题的设计型习题。例如，如果能提供一组真实的传感器数据，要求读者设计一个卡尔曼滤波器来估计系统的状态，那将是检验学习效果的绝佳方式。这本书的习题设计似乎更倾向于考核学生对公式的记忆和推导能力，而非创新性地解决工程难题的能力。这使得我在完成练习时，总有一种在做纯数学测试的感觉，而不是在准备成为一名合格的控制工程师。这种脱节感让我不得不花额外的时间去查找大量的在线资源和软件工具包，以便将书本上的抽象概念“落地”成可运行的代码和可观察的现象。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图表设计，说实话，有些陈旧，这在一定程度上影响了阅读体验，尤其是那些复杂的数学推导过程，缺乏清晰的步骤分解。我花了大量时间去解码那些密集的矩阵运算和拉普拉斯变换的运用，期待着能从中提炼出更直观的物理意义。可惜的是，作者的叙述方式偏向于纯数学的严谨性，而非工程人员所偏爱的“为什么这样做”的直觉引导。举个例子，在讲解李雅普诺夫稳定性分析时，虽然给出了严格的定理证明，但缺乏足够多的实际物理系统（比如机械臂、飞行器姿态控制）的例子来佐证，使得理论知识点和现实世界产生了明显的断裂感。我本希望这本书能提供更丰富的仿真结果截图，展示不同控制器（PID、极点配置等）在应对同一扰动时的性能差异，这样能更有效地帮助读者建立起“选择哪个控制器”的决策逻辑。现在的感觉是，工具箱是齐全的，但操作手册不够细致，使得实际操作起来总觉得有些心虚，生怕哪里没有完全领会其精髓。

评分☆☆☆☆☆

这本书，初次捧读时，我被其厚重感所吸引，它像一块知识的基石，预示着一次深入的探索之旅。我原本期待着能在这本被誉为经典的著作中，找到关于系统动态分析的全面框架，特别是那些关于状态空间表示法在复杂多变量系统中的实际应用案例。然而，翻阅之后，我发现它在理论阐述的深度上似乎有所欠缺，尤其是在处理非线性、时变系统时，很多前沿的、更具工程实践意义的优化算法和鲁棒性设计方法着墨不多。例如，对于模型预测控制（MPC）在处理约束条件时的最新进展，书中仅仅是蜻蜓点水般提及，缺乏深入的算法推导和实际工程项目中的权衡分析。这使得我感觉，这本书更像是一本扎实的入门教材，而非一本能引领我进入“现代”控制前沿领域的指南。我更希望看到的是，作者能花费更多篇幅去探讨基于数据驱动的自适应控制策略，或者结合机器学习技术来增强控制器的性能和适应性。总体而言，它构建了必要的理论基础，但对于一个寻求突破和创新应用的工程师来说，后续的进阶阅读材料是不可或缺的补充。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的语言风格持有保留意见。作者的笔触非常学术化，每一个论断都力求无懈可击，这种严谨性固然可敬，但对于初学者来说，如同置身于一片茂密的学术丛林中，缺乏清晰的指路标。很多关键概念的引入缺乏必要的铺垫和动机说明，读者很容易在第一遍阅读时就迷失在术语和符号的海洋里。例如，对于如何选择合适的性能指标来量化一个控制器的优劣，书中的描述显得过于笼统，没有提供一个清晰的决策矩阵或流程图来帮助读者在不同设计目标（例如，快速响应、低超调、抗干扰能力）之间进行权衡取舍。我期待的是一种更具启发性的叙事方式，能够引导我思考“为什么这个方法比那个方法好”，而不是简单地陈述“这个方法就是最优的”。这本书更像是为那些已经掌握了基本数学工具、寻求系统化理论回顾的专业人士准备的参考书，对于渴望通过阅读获得顿悟和直观理解的自学者来说，它显得有些过于冷峻和高不可攀了。

评分☆☆☆☆☆

从内容结构上看，这本书的知识点铺陈得非常均匀，就像一块铺得很平整的草坪，每一寸都覆盖到了，却少了那么几处让人眼前一亮的“高光景观”。在数字控制方面，这本书的侧重点明显停留在经典的Z变换和离散时间系统的基本分析上，这对于理解现代计算机实现是必要的，但对于深入理解实时操作系统对控制性能的影响，则显得力不从心。我特别关注了关于采样周期对系统带宽和控制精度之间矛盾的讨论，希望能找到更精妙的折中方案，但书中对此的探讨流于表面，没有触及到更深层次的量化指标。此外，对于故障诊断和容错控制这一个现代工程系统越来越重要的分支，全书几乎没有涉及，这让我感到非常遗憾。在当前工业4.0的大背景下，一个控制系统不仅要稳定运行，更要能自我感知、自我修复，这本书显然没有跟上这个时代的步伐，它更像是对上世纪末控制理论的一次全面总结，而非对当前挑战的回应。