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303千字
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2024-06-01
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主编推荐语
全面阐述反馈控制的基本理论和设计方法。
内容简介
本书在尽可能降低数学要求的情况下，利用贯穿全书并反映多学科最新成果的大量反馈控制实例，简明而又全面地介绍了反馈控制的基本理论和设计方法，既删繁就简地涵盖了经典自动控制理论的所有重要内容（包括建模方法、时域分析、频率分析的传递函数、伯德图、奈奎斯特图、根轨迹法、频域设计与校正等），又选择性地介绍了现代反馈控制理论的重要概念、方法和进展。
本书可作为工科学生的自动控制教材，对自动控制的原理与设计感兴趣的读者的入门读物，或相关研究者的参考资料。
目录
- 版权信息
- 译者序
- 前言
- 第1章 绪论
- 1.1 反馈
- 1.2 前馈
- 1.3 控制
- 1.4 反馈与控制的应用
- 1.4.1 发电与输电
- 1.4.2 电信
- 1.4.3 航空与运输
- 1.4.4 材料与加工
- 1.4.5 仪器
- 1.4.6 智能机器
- 1.4.7 网络与计算系统
- 1.4.8 经济学
- 1.4.9 自然界中的反馈
- 1.5 反馈的性质
- 1.5.1 鲁棒性与不确定性
- 1.5.2 动态的设计
- 1.5.3 创建模块化系统
- 1.5.4 反馈面临的挑战
- 1.6 简单形式的反馈
- 1.6.1 通断控制
- 1.6.2 PID控制
- 1.7 反馈与逻辑的结合
- 1.7.1 巡航控制
- 1.7.2 服务器群
- 1.7.3 空气-燃料控制
- 1.8 控制系统的分层结构
- 1.8.1 货运列车行程优化器
- 1.8.2 过程控制系统
- 1.8.3 自动驾驶
- 1.9 阅读提高
- 习题
- 第2章 反馈原理
- 2.1 非线性静态模型
- 2.1.1 对参考信号的响应
- 2.1.2 对参数不确定性的鲁棒性
- 2.1.3 负载干扰的抑制
- 2.2 线性动态模型
- 2.2.1 线性微分方程和传递函数
- 2.2.2 稳定性：劳斯-赫尔维茨判据
- 2.2.3 框图与传递函数
- 2.2.4 用传递函数计算
- 2.3 用反馈降低干扰
- 2.3.1 比例控制
- 2.3.2 比例积分（PI）控制
- 2.3.3 未建模动态
- 2.4 用反馈跟踪参考信号
- 2.5 反馈提供鲁棒性
- 2.5.1 降低参数变化与非线性的影响
- *2.5.2 非线性分析与近似
- 2.6 正反馈
- 2.6.1 惠利特振荡器
- 2.6.2 正反馈（positive feedback）实现积分作用
- 2.6.3 具有饱和的正反馈
- 2.7 阅读提高
- 习题
- 第3章 系统建模
- 3.1 建模的概念
- 3.1.1 力学的阐释
- 3.1.2 电气工程的阐释
- 3.1.3 控制的观点
- *3.1.4 多学科建模
- *3.1.5 有限状态机与混合系统
- 3.1.6 模型的不确定性
- 3.2 状态空间模型
- 3.2.1 常微分方程
- 3.2.2 差分方程
- *3.2.3 有限状态机
- 3.2.4 仿真与分析
- 3.3 建模方法
- 3.3.1 框图
- 3.3.2 代数环
- 3.3.3 实验建模
- 3.3.4 归一化与标度
- 3.4 建模实例
- 3.4.1 运动控制系统
- 3.4.2 热流体系统
- 3.4.3 信息系统
- 3.4.4 生物系统
- 3.5 阅读提高
- 习题
- 第4章 实例
- 4.1 巡航控制
- 4.2 自行车动态模型
- 4.3 运算放大器电路
- 4.4 计算系统和网络
- 4.4.1 Web服务器控制
- 4.4.2 拥塞控制
- 4.5 原子力显微镜
- 4.6 给药管理
- 4.6.1 房室模型
- 4.6.2 胰岛素-葡萄糖动力学
- 4.7 种群动态
- 4.7.1 逻辑斯蒂增长模型
- 4.7.2 捕食者-猎物模型
- 习题
- 第5章 动态行为
- 5.1 微分方程的求解
- 5.2 定性分析
- 5.2.1 相图
- 5.2.2 平衡点和极限环
- 5.3 稳定性
- 5.3.1 定义
- 5.3.2 线性系统的稳定性
- 5.3.3 基于线性近似的稳定性分析
- 5.3.4 极限环的稳定性
- 5.4 李雅普诺夫稳定性分析
- 5.4.1 李雅普诺夫函数
- **5.4.2 Krasovski-Lasalle不变性原理
- 5.5 非局部行为及参数影响
- 5.5.1 吸引域
- 5.5.2 分岔
- 5.5.3 基于反馈的非线性动态设计
- 5.6 阅读提高
- 习题
- 第6章 线性系统
- 6.1 基本定义
- 6.1.1 线性性质
- 6.1.2 时不变性
- 6.2 矩阵指数
- 6.2.1 初始条件响应
- *6.2.2 若尔当标准型
- 6.2.3 特征值和模态
- 6.3 输入/输出响应
- 6.3.1 卷积方程
- 6.3.2 坐标不变性
- 6.3.3 稳态响应
- 6.3.4 频率响应
- 6.3.5 采样
- 6.4 线性化
- 6.4.1 平衡点附近的雅可比线性化
- 6.4.2 反馈线性化
- 6.5 阅读提高
- 习题
- 第7章 状态反馈
- 7.1 可达性
- 7.1.1 可达性的定义
- 7.1.2 可达性的判定
- 7.1.3 可达标准型
- 7.2 基于状态反馈的镇定
- 7.2.1 状态空间控制器结构
- 7.2.2 可达标准型系统的状态反馈
- 7.2.3 特征值配置
- 7.3 设计考虑
- 7.3.1 二阶系统
- 7.3.2 高阶系统
- 7.4 积分反馈
- 7.4.1 系统增广
- 7.4.2 增广系统的可达性
- *7.5 线性二次型调节器
- 7.6 阅读提高
- 习题
- 第8章 输出反馈
- 8.1 能观性
- 8.1.1 能观性的定义
- 8.1.2 能观性的检验
- 8.1.3 能观标准型
- 8.2 状态估计
- 8.2.1 观测器
- 8.2.2 观测器增益的计算
- 8.3 基于状态估计的控制
- *线性系统的卡尔曼分解
- **8.4 卡尔曼滤波器
- 8.4.1 离散时间系统
- 8.4.2 连续时间系统
- 8.4.3 线性二次型高斯控制
- 8.5 状态空间控制器设计
- 8.5.1 两自由度控制器结构
- 8.5.2 前馈设计与轨迹生成
- 8.5.3 干扰建模与状态增广
- 8.5.4 反馈设计与增益调度
- 8.5.5 非线性估计
- 8.5.6 计算机实现
- 8.6 阅读提高
- 习题
- 第9章 传递函数
- 9.1 频域建模
- 9.2 传递函数的确定
- 9.2.1 指数信号的传输
- 9.2.2 线性微分方程的传递函数
- 9.2.3 时延与偏微分方程
- 9.2.4 传递函数的状态空间实现
- *9.3 拉普拉斯变换
- 9.4 框图和传递函数
- 9.4.1 控制系统的传递函数
- *9.4.2 代数环
- 9.5 零频增益、极点和零点
- 9.5.1 零频增益
- 9.5.2 极点和零点
- 9.5.3 极点/零点抵消
- 9.6 伯德图
- 9.6.1 伯德图的绘制及解释
- 9.6.2 右半平面上的极点和零点
- 9.6.3 由伯德图了解系统
- 9.6.4 实验测定传递函数
- 9.7 阅读提高
- 习题
- 第10章 频域分析
- 10.1 回路传递函数
- 10.2 奈奎斯特判据
- 10.2.1 奈奎斯特图
- *10.2.2 奈奎斯特判据的一般形式
- 10.2.3 条件稳定性
- 10.3 稳定裕度
- 10.4 伯德图关系与最小相位系统
- *10.5 增益和相位的广义概念
- 10.5.1 系统增益和无源性
- 10.5.2 奈奎斯特判据的推广
- 10.5.3 描述函数
- 10.6 阅读提高
- 习题
- 第11章 PID控制
- 11.1 基本控制功能
- 11.2 用于复杂系统的简单控制器
- 11.3 PID整定
- 11.3.1 Ziegler-Nichols整定
- 11.3.2 基于FOTD模型的整定
- 11.3.3 继电反馈
- 11.4 积分器饱和
- 11.4.1 避免饱和
- 11.4.2 手动控制和跟踪
- 11.4.3 通用控制器的抗饱和
- 11.5 实现
- 11.5.1 对微分滤波
- 11.5.2 设定值加权
- 11.5.3 基于运放的实现
- 11.5.4 计算机实现
- 11.6 阅读提高
- 习题
- 第12章 频域设计
- 12.1 灵敏度函数
- 12.2 性能指标
- 12.2.1 对参考信号的响应
- 12.2.2 对负载干扰和测量噪声的响应
- 12.2.3 测量指标
- 12.3 基于回路整形的反馈设计
- 12.3.1 设计注意事项
- 12.3.2 超前和滞后补偿
- 12.4 前馈设计
- 12.4.1 前馈与反馈相结合
- 12.4.2 前馈遇到的困难
- 12.4.3 近似逆
- 12.5 根轨迹法
- 12.6 设计实例
- 12.7 阅读提高
- 习题
- 第13章 鲁棒性能
- 13.1 建模的不确定性
- 13.1.1 参数不确定性
- 13.1.2 未建模的动态
- 13.1.3 何时两个系统相似？
- *13.1.4 Vinnicombe度量
- 13.2 存在不确定性时的稳定性
- 13.2.1 基于奈奎斯特判据的鲁棒稳定性
- *13.2.2 尤拉参数化
- 13.3 存在不确定性时的性能
- 13.3.1 干扰衰减
- 13.3.2 对参考信号的响应
- *13.4 鲁棒性能设计
- 13.4.1 定量反馈理论
- 13.4.2 线性二次型控制
- *13.4.3 H∞控制
- 13.4.4 广义稳定裕度
- 13.4.5 干扰加权
- 13.4.6 鲁棒设计的局限
- 13.5 阅读提高
- 习题
- 第14章 基本限制
- 14.1 系统设计考虑
- 14.1.1 镇定性与强镇定性
- 14.1.2 右半平面零点与时延
- 14.2 伯德积分公式
- *伯德积分公式的推导
- 14.3 增益穿越频率不等式
- 14.4 最大模原理
- 14.5 鲁棒的极点配置
- 14.5.1 快稳过程极点
- 14.5.2 慢稳过程零点
- 14.5.3 鲁棒极点配置的设计准则
- 14.6 非线性影响
- 14.6.1 驱动限制
- 14.6.2 测量噪声和摩擦
- 14.7 阅读提高
- 习题
- 参考文献
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出版方
机械工业出版社
机械工业出版社是全国优秀出版社，自1952年成立以来，坚持为科技、为教育服务，以向行业、向学校提供优质、权威的精神产品为宗旨，以“服务社会和人民群众需求，传播社会主义先进文化”为己任，产业结构不断完善，已由传统的图书出版向着图书、期刊、电子出版物、音像制品、电子商务一体化延伸，现已发展为多领域、多学科的大型综合性出版社，涉及机械、电工电子、汽车、计算机、经济管理、建筑、ELT、科普以及教材、教辅等领域。
