自动控制原理与设计(英文影印版.第5版)
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- 作者： (美)Gene F.Franklin J.David Powell Abbas Emami-Naeini [作译者介绍]
- 丛书名： 图灵原版电子与电气工程系列
- 出版社：人民邮电出版社
- ISBN：9787115158536
- 上架时间：2007-6-4
- 出版日期：2007 年7月
- 开本：16开
- 页码：609
- 版次：5-1
- 所属分类：
工业技术 > 机械/仪表 > 自动控制、检测 > 综合
教材 > 研究生/本科/专科教材 > 工学 > 电工电子
内容简介回到顶部↑
本书是自动控制领域的名著，内容紧密围绕自动控制系统的分析与设计理论展开，主要介绍了自动控制的动态模型、动态响应、基本特性，着重介绍了自动控制的几种常规设计技术，还涉及了非线性系统的分析与设计，并穿插了许多自动控制在matlab下的仿真实例。
本书可作为高等院校自动控制及相关专业的高年级本科生和研究生的教材，还可供有关专业的教师、研究人员及从事自动控制相关工作的工程技术人员参考。
本书可作为高等院校自动控制及相关专业的高年级本科生和研究生的教材，还可供有关专业的教师、研究人员及从事自动控制相关工作的工程技术人员参考。
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本书提供作译者介绍
Gene F.Franklin，斯坦福大学电气工程系教授，国际著名控制学家，IEEE终身会士。他于1955年在哥伦比亚大学获得博士学位，曾任斯坦福大学电气工程系主任、IEEE控制系统学会理事、副主席，其研究领域覆盖了控制的各个方面。2005年因其对多个控制领域的基础性贡献而荣获美国自动控制学会的最高奖Bellman奖。
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1 an overview and brief history of feedback control
a perspective on feedback control
chapter overview
1.1 a simple feedback system
1.2 a first analysis of feedback
1.3 a brief history
1.4 an overview of the book
summary
end-of-chapter questions
problems
2 dynamic models
a perspective on dynamic models
chapter overview
2.1 dynamics of mechanical systems
2.2 models of electric circuits
2.3 models of electromechanical systems
▲2.4 heat and fluid-flow models
▲2.5 complex mechanical systems
summary
end-of-chapter questions
a perspective on feedback control
chapter overview
1.1 a simple feedback system
1.2 a first analysis of feedback
1.3 a brief history
1.4 an overview of the book
summary
end-of-chapter questions
problems
2 dynamic models
a perspective on dynamic models
chapter overview
2.1 dynamics of mechanical systems
2.2 models of electric circuits
2.3 models of electromechanical systems
▲2.4 heat and fluid-flow models
▲2.5 complex mechanical systems
summary
end-of-chapter questions
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本书这一版本依然针对控制理论的入门课程，并且保留了之前版本的优点。新版对描述反馈特征的第4章做了很大改动，内容安排更合乎逻辑，风格更为简约。本版还新增加了第9章非线性系统的内容，这一章把非线性问题零散的知识点集中在一起，组织成一个连贯的章节，并增加了部分新内容，第一次详细介绍这一重要领域。这种组织结构改善了之前把非线性系统内容随意散落在各个章节的情况。当然，希望更早地介绍这些内容的教师也可以轻易地做到这点。.
本书的基本架构未变，依然包括利用根轨迹、频率响应和状态变量方程三种途径实现的设计分析，以及为阐明控制理论而精心准备的实例。跟过去一样，为了帮助学生检验学习效果，我们在每章的最后部分提供了复习题，并在本书的后面附有答案。
在介绍设计方法的三个核心章节里，依然希望学生能够掌握基本的手工计算方法，并能快速绘制出根轨迹或者伯德图的草图作为设计指导。然而，鉴于MATLAB软件在控制分析与设计中广泛的应用，本书较早介绍和使用了MATLAB。而且，鉴于越来越多的控制器在嵌入式计算机中实现，我们在第4章介绍了数字控制，并且在大量的反馈系统例子中对模拟控制器和数字控制器的效果进行了比较研究。一如从前，我们准备了一系列的MATLAB的“m”文件用来输出本书的图形，这些文件可以在如下网页的publications栏目下找到：
http：／／www．scsolutions．com／feedbackcontrol．html
本书将实例研究放在第10章，其内容涉及计算机硬盘的读写头控制和用于集成电路制造工艺中快速热处理器的硅片温度控制。..
本版内容根据教学规律进行了安排，有助于提高学生对控制理论的兴趣，并为教师应对反馈控制入门课程教学的挑战打下了坚实的基础。
应对挑战
学生在自动控制学习中面对的有些挑战是长期存在的，还有些是近年来新出现的；有些挑战存在于工科学习的整个过程，有些是这门相对复杂的课程中独有的。无论挑战是旧有的还是新生的，普遍的还是特殊的，它们对本书的不断修订起到了非常关键的作用。下面逐一介绍这些挑战，并讨论我们的解决方法。
□挑战 掌握分析工具和设计方法
设计是工程尤其是控制系统的核心。学生们发现，有机会解决实践应用问题的设计课题会让人激动不已。但同时也会发现，由于设计问题给定的不足以及解决方案的不唯一，设计并不容易。由于设计对学生固有的重要性和激励性，整本书都对设计问题给予了相当的重视，从头开始树立解决设计问题的信心。
在学习了建模和动态响应的知识后，第4章将开始介绍设计问题。首先介绍的是反馈的基本思想，描述了它对稳定扰动、跟踪精度、参数变化时的鲁棒性的影响。随后，在根轨迹、频率响应和状态变量反馈技术的一致讨论中继续深入介绍设计方法。所有的论述旨在提供必要的知识，以找到一个在数学上便于理解的优秀反馈控制设计。
全书引用了大量的例子来比较不同设计方法所提供的设计技术的异同优劣。在集中研究实例的第10章，将以统一的方式采用所有方法来解决复杂的实际设计问题。
□ 挑战 新概念不断引入
控制是一个活跃的研究领域，因此，不断有新的概念、思想和技术涌入。其中一些因素很快就会发展到每个控制工程师都必须掌握的程度。本书将同时满足学生掌握传统以及现代知识的双重要求。
在过去的每一版中，我们都会尽力地平衡根轨迹、频率响应和状态变量设计法之间的学时分配。这一版继续强调对基本技巧的掌握，同时，也重视详细运算的计算机实现方法。考虑到数字控制器在目前领域中的重要地位，我们还将对数据采样和离散控制器的介绍提前。虽然跳过这部分内容对全书的流畅性并无损害，但是我们认为，让学生了解计算机控制的广泛应用程度以及计算机控制基本方法掌握的简易性，是十分重要的。
□ 挑战 需要运用大量信息
大量的系统都要应用反馈控制，控制问题的解决方案不断增多，这意味着今天的自动控制类学生必须掌握许多新的知识。学生们应如何在冗长复杂的理论学习中保持敏锐呢?如何确定重点和归纳总结?如何复习考试?帮助学生解决这些任务是第4版的准则，同样在第5版中会继续列出。
□ 挑战 自动控制的学生来自广泛的学科
控制可应用于工程中可想到的任何领域，因此自动控制具有跨学科的特性。相应地，．许多学校在各个传统学科分设了控制导论课程，而另一些学校，例如斯坦福大学，开设有一系列不同学科的学生共同参加的课程。但是，把实例限制于单个领域，则牺牲了反馈的广度和影响力，因此覆盖应用的整个范围是必然的趋势。本书体现了自动控制的跨学科特性，为许多最普遍的技术提供素材以方便各学科学生使用。针对在状态转移分析方面有良好素养的电子工程学科的学生，我们在第2章介绍了机械运动方程的列写。而针对机械工程学生，我们在第3章回顾了用于控制理论的拉普拉斯变换和动态响应。另外，我们还简要介绍了其他方法。有时，还忽略其推导过程，而从响应的角度着眼于足够的物理描述，列写物理系统的动态方程。本书介绍的物理系统实例包括计算机磁盘驱动器的读写磁头、卫星跟踪系统、汽车发动机油—气比例调节和飞机的自动导航系统。
本书概要
本书的基本架构未变，依然包括利用根轨迹、频率响应和状态变量方程三种途径实现的设计分析，以及为阐明控制理论而精心准备的实例。跟过去一样，为了帮助学生检验学习效果，我们在每章的最后部分提供了复习题，并在本书的后面附有答案。
在介绍设计方法的三个核心章节里，依然希望学生能够掌握基本的手工计算方法，并能快速绘制出根轨迹或者伯德图的草图作为设计指导。然而，鉴于MATLAB软件在控制分析与设计中广泛的应用，本书较早介绍和使用了MATLAB。而且，鉴于越来越多的控制器在嵌入式计算机中实现，我们在第4章介绍了数字控制，并且在大量的反馈系统例子中对模拟控制器和数字控制器的效果进行了比较研究。一如从前，我们准备了一系列的MATLAB的“m”文件用来输出本书的图形，这些文件可以在如下网页的publications栏目下找到：
http：／／www．scsolutions．com／feedbackcontrol．html
本书将实例研究放在第10章，其内容涉及计算机硬盘的读写头控制和用于集成电路制造工艺中快速热处理器的硅片温度控制。..
本版内容根据教学规律进行了安排，有助于提高学生对控制理论的兴趣，并为教师应对反馈控制入门课程教学的挑战打下了坚实的基础。
应对挑战
学生在自动控制学习中面对的有些挑战是长期存在的，还有些是近年来新出现的；有些挑战存在于工科学习的整个过程，有些是这门相对复杂的课程中独有的。无论挑战是旧有的还是新生的，普遍的还是特殊的，它们对本书的不断修订起到了非常关键的作用。下面逐一介绍这些挑战，并讨论我们的解决方法。
□挑战 掌握分析工具和设计方法
设计是工程尤其是控制系统的核心。学生们发现，有机会解决实践应用问题的设计课题会让人激动不已。但同时也会发现，由于设计问题给定的不足以及解决方案的不唯一，设计并不容易。由于设计对学生固有的重要性和激励性，整本书都对设计问题给予了相当的重视，从头开始树立解决设计问题的信心。
在学习了建模和动态响应的知识后，第4章将开始介绍设计问题。首先介绍的是反馈的基本思想，描述了它对稳定扰动、跟踪精度、参数变化时的鲁棒性的影响。随后，在根轨迹、频率响应和状态变量反馈技术的一致讨论中继续深入介绍设计方法。所有的论述旨在提供必要的知识，以找到一个在数学上便于理解的优秀反馈控制设计。
全书引用了大量的例子来比较不同设计方法所提供的设计技术的异同优劣。在集中研究实例的第10章，将以统一的方式采用所有方法来解决复杂的实际设计问题。
□ 挑战 新概念不断引入
控制是一个活跃的研究领域，因此，不断有新的概念、思想和技术涌入。其中一些因素很快就会发展到每个控制工程师都必须掌握的程度。本书将同时满足学生掌握传统以及现代知识的双重要求。
在过去的每一版中，我们都会尽力地平衡根轨迹、频率响应和状态变量设计法之间的学时分配。这一版继续强调对基本技巧的掌握，同时，也重视详细运算的计算机实现方法。考虑到数字控制器在目前领域中的重要地位，我们还将对数据采样和离散控制器的介绍提前。虽然跳过这部分内容对全书的流畅性并无损害，但是我们认为，让学生了解计算机控制的广泛应用程度以及计算机控制基本方法掌握的简易性，是十分重要的。
□ 挑战 需要运用大量信息
大量的系统都要应用反馈控制，控制问题的解决方案不断增多，这意味着今天的自动控制类学生必须掌握许多新的知识。学生们应如何在冗长复杂的理论学习中保持敏锐呢?如何确定重点和归纳总结?如何复习考试?帮助学生解决这些任务是第4版的准则，同样在第5版中会继续列出。
□ 挑战 自动控制的学生来自广泛的学科
控制可应用于工程中可想到的任何领域，因此自动控制具有跨学科的特性。相应地，．许多学校在各个传统学科分设了控制导论课程，而另一些学校，例如斯坦福大学，开设有一系列不同学科的学生共同参加的课程。但是，把实例限制于单个领域，则牺牲了反馈的广度和影响力，因此覆盖应用的整个范围是必然的趋势。本书体现了自动控制的跨学科特性，为许多最普遍的技术提供素材以方便各学科学生使用。针对在状态转移分析方面有良好素养的电子工程学科的学生，我们在第2章介绍了机械运动方程的列写。而针对机械工程学生，我们在第3章回顾了用于控制理论的拉普拉斯变换和动态响应。另外，我们还简要介绍了其他方法。有时，还忽略其推导过程，而从响应的角度着眼于足够的物理描述，列写物理系统的动态方程。本书介绍的物理系统实例包括计算机磁盘驱动器的读写磁头、卫星跟踪系统、汽车发动机油—气比例调节和飞机的自动导航系统。
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