具体描述
For junior/senior-level Control Theory courses in Electrical, Mechanical, and Aerospace Engineering. This text offers a thorough analysis of the principles of classical and modern feedback control. Organizing topic coverage into three sections--linear analog control systems, linear digital control systems, and nonlinear analog control systems--helps students understand the difference between mathematical models and the physical systems that the models represent.
《反馈控制系统（第四版）》 本书深入探讨了现代控制系统设计与分析的核心原理，为读者构建了一个坚实的理论基础和实用的工程技能框架。作为一本面向学术界和工业界的权威著作，它系统地介绍了反馈控制系统的基本概念、分析方法以及设计技术，并在此基础上，融入了最新的理论发展和工程实践。 核心内容概述： 本书内容编排严谨，逻辑清晰，循序渐进地引导读者掌握反馈控制系统的全貌。 绪论与基本概念： 开篇即确立了反馈控制在工程领域的重要性，解释了其基本组成部分（控制器、被控对象、传感器、执行器）以及反馈的基本作用（提高精度、减小扰动影响、改善动态响应、实现稳定性）。通过丰富的实例，帮助读者建立对控制系统整体概念的直观认识。 系统建模： 强大的控制系统设计始于精确的系统模型。本书详细介绍了描述动态系统的各种常用数学模型，包括微分方程、传递函数、状态空间方程等。针对不同类型的系统（如机电系统、热力系统、流体系统等），提供了系统辨识和建模的方法，强调了模型精度的重要性及其对后续设计的影响。 时域分析： 在时域中，本书着重于分析系统的瞬态响应和稳态响应。读者将学习如何利用单位阶跃响应、单位脉冲响应等来表征系统的动态特性，包括上升时间、超调量、调节时间和稳态误差等关键指标。通过根轨迹分析，深入理解系统参数变化对闭环系统极点位置和系统稳定性的影响，这是进行系统设计和优化的重要基础。 频域分析： 频域分析提供了一种从频率响应角度审视系统行为的方法。本书详细讲解了频率响应的定义，包括波特图、奈奎斯特图和尼科尔斯图。读者将学会如何通过这些图形来评估系统的稳定性（增益裕度和相位裕度）、带宽以及对不同频率信号的响应特性。这些工具在滤波器设计和噪声抑制方面尤为重要。 稳定性分析： 稳定性是反馈控制系统最基本的要求。本书系统地介绍了判断系统稳定性的多种方法，包括代数稳定性判据（如劳斯-霍尔维茨判据）、根轨迹稳定性分析以及奈奎斯特稳定性判据。对线性定常系统的稳定性进行深入剖析，并讨论了如何通过控制器设计来保证系统的稳定性。 控制器设计： 这是本书的核心应用部分。读者将学习如何设计各种类型的控制器来满足特定的性能指标。 PID控制器： 作为最广泛应用的控制器类型，本书详细阐述了比例（P）、积分（I）和微分（D）的原理及其对系统性能的影响。提供了多种PID参数整定方法，包括经验方法（如Ziegler-Nichols方法）和基于模型的方法，并探讨了串级PID、变积分增益PID等高级控制策略。 超前/滞后补偿器： 学习如何设计超前和滞后补偿器来改善系统的相位裕度和增益特性，从而提高系统的稳定性和响应速度。 状态反馈控制： 引入了更强大的状态空间设计方法，包括极点配置（Pole Placement）技术，使得控制器设计更加灵活，能够精确地将闭环系统的极点放置在期望的位置，从而实现任意期望的动态响应。 观测器设计： 在许多实际系统中，系统的所有状态变量并非都能直接测量。本书介绍了状态观测器的设计，如Luenberger观测器，它能够根据系统的输入和输出来估计系统的内部状态，从而实现基于状态反馈的控制。 现代控制理论： 随着控制理论的发展，本书也涵盖了一些现代控制理论的先进概念。 最优控制： 介绍了在满足某些性能指标（如最小化性能指标函数）的前提下，设计最优控制器的思想，如线性二次型调节器（LQR）。 鲁棒控制： 讨论了在系统参数不确定或存在扰动的情况下，设计能够保证稳定性和性能的鲁棒控制器的概念。 数字控制： 鉴于数字控制在现代工程中的主导地位，本书详细介绍了连续时间系统到离散时间系统的转换、数字控制器的设计以及采样对系统性能的影响。 实际工程应用与案例研究： 本书的另一大亮点在于其丰富的实际工程案例。通过对各种典型应用（如机器人控制、航空航天系统、过程控制、电机驱动等）的深入分析，读者可以将理论知识与实际工程问题联系起来，理解不同控制策略在实际应用中的优势与局限性。这些案例不仅帮助巩固了理论知识，也为读者提供了解决实际工程挑战的思路和方法。 本书特色： 理论与实践的完美结合： 每一章的理论讲解都紧密结合了工程实践，并通过大量的算例和习题加以巩固。 清晰的数学推导： 作者注重数学推导的严谨性，但又避免了不必要的复杂性，确保读者能够理解核心概念。 直观的图形化解释： 大量使用波特图、根轨迹图、状态轨迹图等图形工具，帮助读者直观地理解系统行为。 丰富的工程案例： 涵盖了多个工程领域的实际应用，增强了本书的实用性和可读性。 循序渐进的难度： 内容从基础概念到高级理论，难度设计合理，适合不同层次的读者。 强调计算工具的应用： 鼓励读者利用MATLAB/Simulink等现代计算工具进行系统建模、仿真和分析，提升工程实践能力。 适用读者： 本书是电气工程、机械工程、航空航天工程、自动化、计算机科学等专业高年级本科生、研究生以及从事控制系统设计、开发和研究的工程师的理想参考书。无论您是初学者还是有一定经验的专业人士，都能从中获益。通过学习本书，您将能够独立完成复杂控制系统的设计、分析和优化工作，为解决实际工程问题打下坚实基础。
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