基本信息
- 原书名：Feedback Control of Dynamic Systems, Seventh Edition
内容简介
本书共分为10章，利用根轨迹、频率响应和状态变量方程等三种方法，将控制系统的分析和设计结合起来。第1章通过实例综述了反馈的基本思想和一些关键的设计问题。第2～4章是本书的基础，主要介绍了动态系统的建模、控制领域中常碰到的动态响应，以及反馈控制的基本特征及优越性。
第5～7章为本书的核心，分别介绍了基于根轨迹、频率响应和状态变量反馈的设计方法。在此基础上，第8章通过描述数字控制系统基本结构，介绍了应用数字计算机实现反馈控制系统设计所需的工具。第9章介绍非线性系统，描述函数的频率响应、相平面、李雅普诺夫稳定性理论以及圆稳定性判据。第10章将三种基本设计方法相结合，给出了通用的控制系统设计方法，并将该方法应用到几种复杂的实际系统中。
第5～7章为本书的核心，分别介绍了基于根轨迹、频率响应和状态变量反馈的设计方法。在此基础上，第8章通过描述数字控制系统基本结构，介绍了应用数字计算机实现反馈控制系统设计所需的工具。第9章介绍非线性系统，描述函数的频率响应、相平面、李雅普诺夫稳定性理论以及圆稳定性判据。第10章将三种基本设计方法相结合，给出了通用的控制系统设计方法，并将该方法应用到几种复杂的实际系统中。
目录
出版者的话
译者序
前言
第1章反馈控制的概述与简史1
1.1一个简单的反馈系统2
1.2反馈控制的初步分析4
1.3反馈系统的基本问题6
1.4简史7
1.5本书概述10
小结11
复习题12
习题12
第2章动态模型14
2.1机械系统动力学14
2.2电路模型26
2.3机电系统模型29
2.4热流体和热流量模型33
2.5历史展望39
小结41
复习题41
译者序
前言
第1章反馈控制的概述与简史1
1.1一个简单的反馈系统2
1.2反馈控制的初步分析4
1.3反馈系统的基本问题6
1.4简史7
1.5本书概述10
小结11
复习题12
习题12
第2章动态模型14
2.1机械系统动力学14
2.2电路模型26
2.3机电系统模型29
2.4热流体和热流量模型33
2.5历史展望39
小结41
复习题41
译者序
《Feedback Control of Dynamic Systems》的最新版（第7版）于2014年出版，本书是斯坦福大学自动控制专业本科生、研究生以及非控制专业研究生的教材，也可以作为所有工程专业高年级学生的参考用书。与之前版本相比，第7版增加了一些控制理论基本原理方面的内容，对一些关键部分的理论描述进行了修改，补充了一些控制系统在实际应用方面的最新研究结果。本书在提供基本的理论和设计方法的同时，更加重视计算机技术在控制系统设计中的应用，非常适合用于培养学生的工程实践能力和提升工程技术人员的设计能力。
本书由浅入深，内容翔实，论证严谨，具有很强的系统性。重点阐述了反馈控制的基本理论、设计方法及在工程技术领域中的一些实际问题。本书的基本结构与前版相同，主要利用根轨迹、频率响应和状态变量方程这三种方法将控制系统的分析与设计结合起来，并列举了大量的应用实例来验证和说明相关内容。本版更加注重反馈控制在整个控制理论体系中的地位，因而对部分章节进行调整，增加了基本原理的内容，重新编写了关于稳定性和补偿的内容，增加了关于模型跟踪过程和零阶保持器近似方法的内容，整合出单独的一章介绍数字控制，对书中的实际例子进行了更新，而且对各章的习题进行修正和补充，所以本版更加适合读者学习。此外，为了与MATLAB软件符号一致，本版将状态空间描述符号统一进行了修改，并更新了全书的MATLAB指令，以提升读者使用该软件的能力。本版的另外一个特点是每章开篇通过综述和展望，从科学的角度入手论述该章各节的内容，在每章末尾进行历史回顾，以此为读者提供该章的研究背景及其在控制系统理论应用发展中的地位和意义。另外，本书的附录给出学习本书必需的大量基础理论及数学工具，对每章精心设计的复习题给出了参考答案，读者也可以通过网址www.fpe7e.com查阅到有关本书的各种原文资料。
本书的三位作者Gene F. Franklin、J. David Powell、Abbas EmamiNaeini均为世界知名的控制理论学者，该领域的著名专家，他们不仅研究成果卓著，而且出版了一些很有影响力的著作与教材，本书便是其中最具影响力的一本。本书作者之一Gene FFranklin是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。
总之，本书从第1版问世以来，已受到很多读者和有关专家的好评。鉴于本版与过去几版相比更具先进性和实用性，现将本书第7版译成中文，供高等院校有关专业的师生、工程技术人员和更多对反馈控制感兴趣的读者使用和参考，希望读者从这部著作里得到启迪和帮助。
在翻译本书的过程中，译者在自知责任重大的同时也深深感到，读懂一部原著是一回事，而翻译好一部原著又是一回事，区别在于精准性。我们本着尽可能遵循作者原意的原则，力求做到客观准确。并在忠实原文的基础上尽量符合相关专业领域的中文表达习惯，使得读者能够品读本书的原味。为保证全书的一致性，我们在翻译过程中多次对相关术语的表述进行校准与统一，并对可能产生歧义的文字与段落进行了反复讨论。
本书由刘建昌教授主持翻译，其中第1章、第2章、第5章、第9章及索引由马丹翻译，第3章、第4章、第6章及附录由于霞翻译，前言、第7章、第8章、第10章由刘建昌翻译。最后由赵军教授对全书进行了统稿与审校。除此之外，为本书翻译做出贡献的还有：伍彩云博士后、王霞、杨东、朱孔伟、刘茜、石岩、张文乐、于淼、杨敏敏、于沨、李旭等博士研究生。本书由机械工业出版引进出版，并一直鼓励我们翻译本书，在此我们表示由衷的感谢。最后感谢大连理工大学的连捷副教授对本书译稿所提的意见与建议。
由于译者的水平有限，译文中定有许多不妥之处，欢迎读者批评指正。
本书由浅入深，内容翔实，论证严谨，具有很强的系统性。重点阐述了反馈控制的基本理论、设计方法及在工程技术领域中的一些实际问题。本书的基本结构与前版相同，主要利用根轨迹、频率响应和状态变量方程这三种方法将控制系统的分析与设计结合起来，并列举了大量的应用实例来验证和说明相关内容。本版更加注重反馈控制在整个控制理论体系中的地位，因而对部分章节进行调整，增加了基本原理的内容，重新编写了关于稳定性和补偿的内容，增加了关于模型跟踪过程和零阶保持器近似方法的内容，整合出单独的一章介绍数字控制，对书中的实际例子进行了更新，而且对各章的习题进行修正和补充，所以本版更加适合读者学习。此外，为了与MATLAB软件符号一致，本版将状态空间描述符号统一进行了修改，并更新了全书的MATLAB指令，以提升读者使用该软件的能力。本版的另外一个特点是每章开篇通过综述和展望，从科学的角度入手论述该章各节的内容，在每章末尾进行历史回顾，以此为读者提供该章的研究背景及其在控制系统理论应用发展中的地位和意义。另外，本书的附录给出学习本书必需的大量基础理论及数学工具，对每章精心设计的复习题给出了参考答案，读者也可以通过网址www.fpe7e.com查阅到有关本书的各种原文资料。
本书的三位作者Gene F. Franklin、J. David Powell、Abbas EmamiNaeini均为世界知名的控制理论学者，该领域的著名专家，他们不仅研究成果卓著，而且出版了一些很有影响力的著作与教材，本书便是其中最具影响力的一本。本书作者之一Gene FFranklin是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。
总之，本书从第1版问世以来，已受到很多读者和有关专家的好评。鉴于本版与过去几版相比更具先进性和实用性，现将本书第7版译成中文，供高等院校有关专业的师生、工程技术人员和更多对反馈控制感兴趣的读者使用和参考，希望读者从这部著作里得到启迪和帮助。
在翻译本书的过程中，译者在自知责任重大的同时也深深感到，读懂一部原著是一回事，而翻译好一部原著又是一回事，区别在于精准性。我们本着尽可能遵循作者原意的原则，力求做到客观准确。并在忠实原文的基础上尽量符合相关专业领域的中文表达习惯，使得读者能够品读本书的原味。为保证全书的一致性，我们在翻译过程中多次对相关术语的表述进行校准与统一，并对可能产生歧义的文字与段落进行了反复讨论。
本书由刘建昌教授主持翻译，其中第1章、第2章、第5章、第9章及索引由马丹翻译，第3章、第4章、第6章及附录由于霞翻译，前言、第7章、第8章、第10章由刘建昌翻译。最后由赵军教授对全书进行了统稿与审校。除此之外，为本书翻译做出贡献的还有：伍彩云博士后、王霞、杨东、朱孔伟、刘茜、石岩、张文乐、于淼、杨敏敏、于沨、李旭等博士研究生。本书由机械工业出版引进出版，并一直鼓励我们翻译本书，在此我们表示由衷的感谢。最后感谢大连理工大学的连捷副教授对本书译稿所提的意见与建议。
由于译者的水平有限，译文中定有许多不妥之处，欢迎读者批评指正。
前言
本书的第7版保留了早期版本的精华，是控制方面的一本基础教材。根据之前对读者的调查，我们增加了一些内容（如第2章的齿轮部分），并将其他较少使用的内容（如前几章的数字控制部分）从书中删除。我们也更新了部分教材内容，以便能够应用Matlab中改进的新功能。但是，对读者来说，最大的改变是将以前使用的状态空间描述的符号(F,G,H,J)变为(A,B,C,D)！在以前的版本中，我们忠实于状态空间方法的先驱者们，没有采用现实研究中的表达方式，而是一直使用经典的符号。然而对于本版，我们接受这一现实，即和Matlab中的记号一样,采用(A,B,C,D)这一该领域普遍使用的符号。我们还在第4章增加了关于前馈控制的内容，在第7章增加了关于模型跟踪的内容。此外，还改进了关于PID（比例积分微分）控制的描述并增加了拉普拉斯（Laplace）变换的内容。我们致力于给控制系统的设计者提供基本的理论与设计方法以及计算机辅助设计方法的入门知识。同时，我们也努力使设计者具备能对计算结果进行指导和验证的能力。第10章的案例根据需要做了一定的保留和更新。最后，为了引导读者在本书中能找到特定的主题，我们扩充了目录。
本书的基本结构并没有改变，仍然利用根轨迹、频率响应和状态变量方程这三种方法将控制系统的分析与设计结合起来。本书依旧包含大量精心设计的例子来验证和说明内容。与以往版本一样，为帮助学生检验所学内容，在每章结尾都提供了大量的复习题，并在书末附上了答案。
在介绍设计方法的三个核心章节中，我们仍希望学生学习如何动手进行基本的计算，并能画出根轨迹或者伯德（Bode）图的草图，然后利用计算机作为辅助设计的工具对结果进行检验。其实我们很早就介绍了如何使用Matlab这一被广泛使用的软件工具进行控制系统的分析与设计的方法。除此之外，鉴于很少有教师会用到第6版中第4、5、6章关于数字控制的部分，我们将这部分内容移到了网站上，同时也对第8章进行了改进，用独立的一章介绍数字控制。如果那些想在教学中使用控制器的数字实现这类在早期版本中内容的老师，可以从网站下载使用，其中内容的顺序与第6版的相同，或者学生也可以直接学习第8章的内容。与先前一样，本书收集了全部用于产生本书图形的Matlab文件（扩展名为“.m”和“.mdl”）。读者可以到网站www.fpe7e.com上查阅这些文件。
第7版新增内容
我们认为第7版能够为教学提供很好的支撑材料，为学习控制提供强大的动力，并为面对教育的挑战奠定坚实的基础。我们介绍的反馈控制研究，既是一个独立的专业，也可为许多其他领域提供支持。
与以往版本比较，第7版更详细的变化列表如下：
·第1章增加了基本原理的新内容。
·第2章增加了关于齿轮的新内容。
·更新了全书Matlab指令来提升读者使用该软件的能力。
·重新编写了第3章中拉普拉斯变换和频率响应的内容。
·重新编写了第4章中PID控制的内容。
·增加了第4章中前馈控制的内容。
·将第4章中数字控制的内容移到了本书网站上(www.fpe7e.com)。
·修改了第4章中零点对系统影响的部分。
·将第5章中数字控制和时间延迟的内容移到了网站上。
·将第6章中数字控制的内容移到了网站上。
·为了保证当前行业标准的清晰性和一致性，重新编写第6章关于稳定性和补偿的内容。
·扩展了第6章关于尼科尔斯（Nichols）图的讨论。
·将第7章中数字控制的内容移到了网站上。
·修改了第7章、第9章和第10章中描述状态空间的符号，即由(F,G,H,J)变为(A,B,C,D)。
本书的基本结构并没有改变，仍然利用根轨迹、频率响应和状态变量方程这三种方法将控制系统的分析与设计结合起来。本书依旧包含大量精心设计的例子来验证和说明内容。与以往版本一样，为帮助学生检验所学内容，在每章结尾都提供了大量的复习题，并在书末附上了答案。
在介绍设计方法的三个核心章节中，我们仍希望学生学习如何动手进行基本的计算，并能画出根轨迹或者伯德（Bode）图的草图，然后利用计算机作为辅助设计的工具对结果进行检验。其实我们很早就介绍了如何使用Matlab这一被广泛使用的软件工具进行控制系统的分析与设计的方法。除此之外，鉴于很少有教师会用到第6版中第4、5、6章关于数字控制的部分，我们将这部分内容移到了网站上，同时也对第8章进行了改进，用独立的一章介绍数字控制。如果那些想在教学中使用控制器的数字实现这类在早期版本中内容的老师，可以从网站下载使用，其中内容的顺序与第6版的相同，或者学生也可以直接学习第8章的内容。与先前一样，本书收集了全部用于产生本书图形的Matlab文件（扩展名为“.m”和“.mdl”）。读者可以到网站www.fpe7e.com上查阅这些文件。
第7版新增内容
我们认为第7版能够为教学提供很好的支撑材料，为学习控制提供强大的动力，并为面对教育的挑战奠定坚实的基础。我们介绍的反馈控制研究，既是一个独立的专业，也可为许多其他领域提供支持。
与以往版本比较，第7版更详细的变化列表如下：
·第1章增加了基本原理的新内容。
·第2章增加了关于齿轮的新内容。
·更新了全书Matlab指令来提升读者使用该软件的能力。
·重新编写了第3章中拉普拉斯变换和频率响应的内容。
·重新编写了第4章中PID控制的内容。
·增加了第4章中前馈控制的内容。
·将第4章中数字控制的内容移到了本书网站上(www.fpe7e.com)。
·修改了第4章中零点对系统影响的部分。
·将第5章中数字控制和时间延迟的内容移到了网站上。
·将第6章中数字控制的内容移到了网站上。
·为了保证当前行业标准的清晰性和一致性，重新编写第6章关于稳定性和补偿的内容。
·扩展了第6章关于尼科尔斯（Nichols）图的讨论。
·将第7章中数字控制的内容移到了网站上。
·修改了第7章、第9章和第10章中描述状态空间的符号，即由(F,G,H,J)变为(A,B,C,D)。
