現代控製係統(第十二版)(英文版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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美多爾夫，美畢曉普 著

圖書標籤:

• 控製係統
• 現代控製
• 自動控製
• 係統工程
• 英文教材
• 控製理論
• 反饋控製
• 綫性係統
• 狀態空間
• 最優控製

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齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121170652

商品編碼：29729130795

包裝：平裝

齣版時間：2012-07-01

基本信息

書名:現代控製係統(第十二版)(英文版)

定價：118.00元

售價：82.6元,便宜35.4元,摺扣70

作者:(美)多爾夫,(美)畢曉普

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2012-07-01

ISBN：9787121170652

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版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：1.421kg

編輯推薦

《現代控製係統(2版英文版)》由多爾夫、畢曉普所著，內容包括控製係統導論、係統數學模型、狀態空間模型、反饋控製係統的特性、反饋控製係統的性能、反饋係統的穩定性、根軌跡法、頻率響應方法、頻域穩定性、反饋控製係統設計、狀態變量反饋係統設計、魯棒控製係統和數字控製係統等，可作為高等學校工科(自動化、航空航天、電力、機械、化工等)本科高年級學生和研究生的雙語教學教材，也可供從事相關工作的人員作為參考用書使用。

內容提要

《現代控製係統(2版英文版)》由多爾夫、畢曉普所著，控製係統原理及相近課程是高等學校工科學生的核心課程之一。《現代控製係統(2版英文版)》一直是該類課程暢銷全球的教材範本。主要內容包括控製係統導論、係統數學模型、狀態空間模型、反饋控製係統的特性、反饋控製係統的性能、反饋係統的穩定性、根軌跡法、頻率響應方法、頻域穩定性、反饋控製係統設計、狀態變量反饋係統設計、魯棒控製係統和數字控製係統等。本書的例子和習題大多取材於現代科技領域中的實際問題，新穎而恰當。學習和解決這些問題，可以使學生的創造性精神得到潛移默化的提升。本書可作為高等學校工科(自動化、航空航天、電力、機械、化工等)本科高年級學生和研究生的雙語教學教材，也可供從事相關工作的人員作為參考用書使用。

目錄

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

作者介紹

文摘

序言

《現代控製係統》（第十二版）（英文版）圖書簡介 導言 在瞬息萬變的科學技術領域，控製係統扮演著至關重要的角色，它們是實現自動化、提高效率、保障安全以及推動創新發展的基石。從航空航天到工業製造，從生物醫學到金融市場，無處不見控製係統的身影。它們如同無形的“大腦”和“神經係統”，精確地感知、判斷並調整著各種復雜係統的運行狀態。 《現代控製係統》（第十二版）英文版，作為一本享譽全球的權威著作，深入淺齣地闡述瞭現代控製理論的核心概念、分析方法和設計技術。本書不僅係統地梳理瞭控製工程的發展脈絡，更以其前瞻性的視角和嚴謹的學術風格，為讀者構建起一個全麵、深入的知識體係。第十二版在繼承前幾版優良傳統的基礎上，進一步整閤瞭最新的研究成果和技術進展，使其在內容深度、廣度和實用性上都達到瞭新的高度，無疑是控製工程領域研究人員、工程師和高年級本科生、研究生不可或缺的參考書。 內容梗概 本書從最基礎的係統模型建立齣發，逐步深入到復雜的現代控製理論。它不僅關注理論的嚴謹性，更強調理論在實際工程問題中的應用。 第一部分：基礎概念與係統建模 引言與曆史迴顧： 本部分首先為讀者勾勒齣控製係統在現代科學技術中的重要地位，並簡要迴顧瞭控製理論的發展曆程，從早期的反饋控製到如今先進的智能控製，讓讀者對整個學科的演進有一個宏觀的認識。 係統動態行為的數學模型： 這是理解和分析任何控製係統的起點。本書詳細介紹瞭如何使用微分方程、傳遞函數、狀態空間方程等數學工具來描述綫性時不變（LTI）和綫性時變（LTV）係統的動態特性。特彆地，它會深入講解如何從物理係統的基本原理（如基爾霍夫定律、牛頓定律等）齣發，推導齣係統的數學模型，這是工程實踐中至關重要的一步。對於非綫性係統，也會介紹其建模的挑戰和初步的處理方法。 信號流圖與方框圖： 為瞭更直觀地理解係統的結構和相互關係，本書會介紹信號流圖和方框圖這兩種重要的係統錶示方法。讀者將學習如何將復雜的係統分解為更小的模塊，並通過這些圖示來分析係統的輸入輸齣關係，簡化復雜係統的分析。 第二部分：綫性時不變係統的時域分析 瞬態響應與穩態響應： 在這一部分，本書將重點分析係統在不同輸入信號（如階躍信號、斜坡信號、脈衝信號、指數信號等）作用下的響應特性。讀者將深入理解瞬態響應（係統從初始狀態到達穩態狀態的過程）和穩態響應（係統在長時間運行後達到的穩定狀態）的概念，並學習如何通過分析係統的極點和零點來預測其響應的性質，例如超調量、上升時間、沉降時間等關鍵性能指標。 穩定性分析： 穩定性是控製係統最重要的性能指標之一，一個不穩定的係統將導緻災難性的後果。本書會詳細介紹幾種主要的穩定性判斷方法，包括勞斯-赫爾維茨穩定性判據，以及通過分析係統的特徵方程（即傳遞函數的特徵多項式）的根來判斷係統穩定性。 根軌跡法： 根軌跡法是一種強大的圖形化工具，用於分析係統開環參數變化對閉環係統極點位置的影響，進而評估係統的穩定性裕度和動態性能。讀者將學習如何繪製根軌跡，並根據根軌跡的形狀來調整係統參數以獲得期望的性能。 頻率響應法： 頻率響應法從頻率域的角度分析係統的行為。本書將介紹如何通過頻率響應（如伯德圖、尼奎斯特圖、幅相圖）來評估係統的穩定性和動態性能。這些圖形化的工具對於理解係統在高頻和低頻下的行為特性，以及設計控製器以滿足特定頻率響應要求至關重要。 第三部分：現代控製理論（狀態空間方法） 狀態空間錶示： 隨著係統復雜度的增加，傳統的傳遞函數方法在處理多輸入多輸齣（MIMO）係統和非綫性係統時顯得力不從心。狀態空間方法應運而生，本書將深入講解如何建立和利用係統的狀態空間模型。這種模型以一組一階微分方程來描述係統的動態行為，更加全麵和靈活。 可控性與可觀性： 可控性和可觀性是狀態空間方法中兩個核心的概念。可控性是指係統輸齣是否能夠被外部輸入所控製，而可觀性是指係統的內部狀態是否能夠通過測量係統的輸齣而被推斷齣來。本書將詳細介紹如何判斷係統的可控性和可觀性，並闡述它們在狀態反饋設計和狀態估計中的重要作用。 狀態反饋與狀態估計： 基於狀態空間模型，本書將介紹如何設計狀態反饋控製器，以實現期望的係統性能，如極點配置。同時，對於無法直接測量所有狀態變量的情況，本書會介紹狀態估計器（如卡爾曼濾波器），用於從係統輸齣中估計係統的內部狀態，並將其用於反饋控製。 最優控製： 最優控製理論旨在找到最優的控製策略，使得某個性能指標（如能量消耗、誤差積分等）達到最小值或最大值。本書將介紹綫性二次型調節器（LQR）等經典的最優控製方法，為設計高性能的控製係統提供理論依據。 第四部分：控製係統設計與應用 PID控製器設計： 比例-積分-微分（PID）控製器是工業界應用最廣泛的控製器之一。本書將深入講解PID控製器的原理、調參方法以及其在不同應用場景下的優缺點。 超前/滯後校正與PID控製器設計： 結閤時域和頻域的分析工具，本書將介紹如何設計超前、滯後或超前-滯後校正裝置，以改善係統的動態性能和穩定性。同時，會展示如何將這些校正技術與PID控製相結閤，以實現更精細的控製。 現代控製器的設計： 基於狀態空間方法，本書將繼續探討更先進的控製器設計技術，如極點配置、狀態觀測器設計、最優控製器的實現等，這些技術在航空航天、機器人等高端領域有著廣泛的應用。 數字控製係統： 隨著計算機技術的飛速發展，數字控製係統已成為主流。本書將介紹如何將連續時間控製係統轉換為離散時間係統，並討論數字控製器的設計方法，包括Z變換、離散時間狀態空間模型等。 非綫性係統的初步探討： 盡管本書的重心在於綫性係統，但為瞭反映現代控製理論的廣度和發展趨勢，也會對非綫性係統的基本概念和一些初步的分析方法進行介紹，例如描述函數法、李雅普諾夫穩定性理論等，為讀者進一步深入研究非綫性控製提供入門。 係統辨識： 在實際工程中，精確的係統模型往往難以獲得。本書將介紹係統辨識的基本概念和方法，即如何利用實驗數據來估計係統的模型參數。 本書特色與價值 《現代控製係統》（第十二版）英文版之所以能成為經典，在於其獨特的優勢： 深度與廣度並存： 本書覆蓋瞭從基礎到前沿的控製理論知識，既有理論的深度，又有應用上的廣度，能夠滿足不同層次讀者的需求。 理論聯係實際： 書中包含大量精心設計的算例和工程應用實例，幫助讀者將抽象的理論知識與實際工程問題聯係起來，提高解決實際問題的能力。 清晰的邏輯結構： 全書的章節安排緊密，邏輯清晰，由淺入深，層層遞進，方便讀者逐步掌握復雜的控製理論。 豐富的練習題： 每章末都配有不同難度和類型的習題，有助於讀者鞏固所學知識，並鍛煉分析和解決問題的能力。 持續更新的內容： 第十二版在吸取前版經驗的基礎上，融入瞭最新的研究成果和技術發展，確保瞭內容的先進性和前沿性。例如，對魯棒控製、自適應控製、智能控製等新興領域可能會有更深入的討論或提及。 讀者對象 本書適閤以下讀者群體： 高年級本科生和研究生： 為相關專業的學生提供係統、深入的控製理論學習材料，是完成課程學習和畢業設計的理想參考。 控製工程領域的研究人員： 提供嚴謹的理論基礎和最新的研究動態，幫助研究人員拓展思路，進行更深入的學術探索。 從事自動化、機械、電子、電氣、航空航天等領域工作的工程師： 提供解決實際工程問題的理論指導和方法，幫助工程師設計、分析和優化各種控製係統。 對控製理論感興趣的任何人士： 即使不是直接從事相關工作的讀者，也能通過本書深入瞭解現代科技背後的控製原理，理解自動化和智能化的運作機製。 結論 《現代控製係統》（第十二版）英文版不僅是一本教科書，更是一部控製工程領域的百科全書。它以其嚴謹的學術態度、精煉的語言、豐富的實例和前沿的視角，為讀者打開瞭通往現代控製技術奧秘的大門。掌握本書所傳授的知識和方法，將為讀者在日新月異的科技浪潮中，實現更高效、更智能、更可靠的係統設計和控製奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的習題部分，坦白講，難度設置很不均衡。有些基礎概念題幾乎不需要動腦筋就能得齣答案，而有些高級章節的練習題，其難度卻陡然上升到瞭研究生的水平，而且很多題目都是純理論的演繹，與實際的參數辨識或實驗數據處理毫無關聯。我更欣賞那些能引導學生將理論知識應用於實際工程問題的設計型習題。例如，如果能提供一組真實的傳感器數據，要求讀者設計一個卡爾曼濾波器來估計係統的狀態，那將是檢驗學習效果的絕佳方式。這本書的習題設計似乎更傾嚮於考核學生對公式的記憶和推導能力，而非創新性地解決工程難題的能力。這使得我在完成練習時，總有一種在做純數學測試的感覺，而不是在準備成為一名閤格的控製工程師。這種脫節感讓我不得不花額外的時間去查找大量的在綫資源和軟件工具包，以便將書本上的抽象概念“落地”成可運行的代碼和可觀察的現象。

評分☆☆☆☆☆

從內容結構上看，這本書的知識點鋪陳得非常均勻，就像一塊鋪得很平整的草坪，每一寸都覆蓋到瞭，卻少瞭那麼幾處讓人眼前一亮的“高光景觀”。在數字控製方麵，這本書的側重點明顯停留在經典的Z變換和離散時間係統的基本分析上，這對於理解現代計算機實現是必要的，但對於深入理解實時操作係統對控製性能的影響，則顯得力不從心。我特彆關注瞭關於采樣周期對係統帶寬和控製精度之間矛盾的討論，希望能找到更精妙的摺中方案，但書中對此的探討流於錶麵，沒有觸及到更深層次的量化指標。此外，對於故障診斷和容錯控製這一個現代工程係統越來越重要的分支，全書幾乎沒有涉及，這讓我感到非常遺憾。在當前工業4.0的大背景下，一個控製係統不僅要穩定運行，更要能自我感知、自我修復，這本書顯然沒有跟上這個時代的步伐，它更像是對上世紀末控製理論的一次全麵總結，而非對當前挑戰的迴應。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和圖錶設計，說實話，有些陳舊，這在一定程度上影響瞭閱讀體驗，尤其是那些復雜的數學推導過程，缺乏清晰的步驟分解。我花瞭大量時間去解碼那些密集的矩陣運算和拉普拉斯變換的運用，期待著能從中提煉齣更直觀的物理意義。可惜的是，作者的敘述方式偏嚮於純數學的嚴謹性，而非工程人員所偏愛的“為什麼這樣做”的直覺引導。舉個例子，在講解李雅普諾夫穩定性分析時，雖然給齣瞭嚴格的定理證明，但缺乏足夠多的實際物理係統（比如機械臂、飛行器姿態控製）的例子來佐證，使得理論知識點和現實世界産生瞭明顯的斷裂感。我本希望這本書能提供更豐富的仿真結果截圖，展示不同控製器（PID、極點配置等）在應對同一擾動時的性能差異，這樣能更有效地幫助讀者建立起“選擇哪個控製器”的決策邏輯。現在的感覺是，工具箱是齊全的，但操作手冊不夠細緻，使得實際操作起來總覺得有些心虛，生怕哪裏沒有完全領會其精髓。

評分☆☆☆☆☆

這本書，初次捧讀時，我被其厚重感所吸引，它像一塊知識的基石，預示著一次深入的探索之旅。我原本期待著能在這本被譽為經典的著作中，找到關於係統動態分析的全麵框架，特彆是那些關於狀態空間錶示法在復雜多變量係統中的實際應用案例。然而，翻閱之後，我發現它在理論闡述的深度上似乎有所欠缺，尤其是在處理非綫性、時變係統時，很多前沿的、更具工程實踐意義的優化算法和魯棒性設計方法著墨不多。例如，對於模型預測控製（MPC）在處理約束條件時的最新進展，書中僅僅是蜻蜓點水般提及，缺乏深入的算法推導和實際工程項目中的權衡分析。這使得我感覺，這本書更像是一本紮實的入門教材，而非一本能引領我進入“現代”控製前沿領域的指南。我更希望看到的是，作者能花費更多篇幅去探討基於數據驅動的自適應控製策略，或者結閤機器學習技術來增強控製器的性能和適應性。總體而言，它構建瞭必要的理論基礎，但對於一個尋求突破和創新應用的工程師來說，後續的進階閱讀材料是不可或缺的補充。

評分☆☆☆☆☆

我對這本書的語言風格持有保留意見。作者的筆觸非常學術化，每一個論斷都力求無懈可擊，這種嚴謹性固然可敬，但對於初學者來說，如同置身於一片茂密的學術叢林中，缺乏清晰的指路標。很多關鍵概念的引入缺乏必要的鋪墊和動機說明，讀者很容易在第一遍閱讀時就迷失在術語和符號的海洋裏。例如，對於如何選擇閤適的性能指標來量化一個控製器的優劣，書中的描述顯得過於籠統，沒有提供一個清晰的決策矩陣或流程圖來幫助讀者在不同設計目標（例如，快速響應、低超調、抗乾擾能力）之間進行權衡取捨。我期待的是一種更具啓發性的敘事方式，能夠引導我思考“為什麼這個方法比那個方法好”，而不是簡單地陳述“這個方法就是最優的”。這本書更像是為那些已經掌握瞭基本數學工具、尋求係統化理論迴顧的專業人士準備的參考書，對於渴望通過閱讀獲得頓悟和直觀理解的自學者來說，它顯得有些過於冷峻和高不可攀瞭。