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具体描述
12 edition (July 29, 2010)
Modern Control Systems, 12e, is ideal for an introductory undergraduate course in control systems for engineering students.
Written to be equally useful for all engineering disciplines, this text is organized around the concept of control systems theory as it has been developed in the frequency and time domains. It provides coverage of classical control, employing root locus design, frequency and response design using Bode and Nyquist plots. It also covers modern control methods based on state variable models including pole placement design techniques with full-state feedback controllers and full-state observers. Many examples throughout give students ample opportunity to apply the theory to the design and analysis of control systems. Incorporates computer-aided design and analysis using MATLAB and LabVIEW MathScript.
http://www.amazon.com/Modern-Control-Systems-12th-Richard/dp/0136024580/ref=sr_1_2?ie=UTF8&s=books&qid=1289454012&sr=1-2
作者简介
Richard C. Dorf is a Professor of Electrical and Computer Engineering at the University of California, Davis. Known as an instructor who is highly concerned with the discipline of electrical engineering and its application to social and economic needs, Professor Dorf has written and edited several successful engineering textbooks and handbooks, including the best selling Engineering Handbook, second edition and the third edition of the Electrical Engineering Handbook. Professor Dorf is also co author of Technology Ventures, a leading textbook on technology entrepreneurship. Professor Dorf is a Fellow of the IEEE and a Fellow of the ASEE. He is active in the fields of control system design and robotics. Dr. Dorf holds a patent for the PIDA controller.
Robert H. Bishop is the OPUS Dean of Engineering at Marquette University and is a Professor in the Department of Electrical and Computer Engineering. Prior to coming to Marquette University, he was a Professor of Aerospace Engineering and Engineering Mechanics at The University of Texas at Austin for 20 years where he held the Joe J. King Professorship and was a Distinguished Teaching Professor. Professor Bishop started his engineering career as a member of the technical staff at the MIT Charles Stark Draper Laboratory. He authors the well-known textbook for teaching graphical programming entitled Learning with LabVIEW and is also the editor-in-chief of the Mechatronics Handbook. A talented educator, Professor Bishop has been recognized with numerous teaching awards including the coveted Lockheed Martin Tactical Aircraft Systems Award for Excellence in Engineering Teaching. He also received the John Leland Atwood Award by the American Society of Engineering Educators (ASEE) and the American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA) that is given periodically to “a leader who has made lasting and significant contributions to aerospace engineering education.” He is a Fellow of the AIAA, a Fellow of the American Astronautical Society (AAS), and active in ASEE and in the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE).
目录信息
Chapter 2 : Mathematical Models of Systems 41
Chapter 3 : State Variable Models 144
Chapter 4 : Feedback Control System Characteristics 212
Chapter 5 : The Performance of Feedback Control Systems 277
Chapter 6 : The Stability of Linear Feedback Systems 355
Chapter 7 : The Root Locus Method 407
Chapter 8 : Frequency Response Methods 493
Chapter 9 : Stability in the Frequency Domain 567
Chapter 10: The Design of Feedback Control Systems 667
Chapter 11: The Design of State Variable Feedback Systems 756
Chapter 12: Robust Control Systems 828
Chapter 13: Digital Control Systems 901
Appendix A: MATLAB Basics 953
Appendix B: MathScript Basics 971
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读后感
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用户评价
《现代控制系统》在关于系统工程以及网络化控制系统方面，为我提供了非常具有前瞻性的指导。我了解到，现代控制系统往往不是孤立工作的，而是需要与其他系统进行集成，并且常常需要通过网络进行通信和协同。《现代控制系统》这本书在这方面的内容非常丰富，它从系统工程的角度出发，讲解了如何进行整体系统的设计和优化，包括需求分析、系统分解、接口设计以及集成测试等各个环节，这就像是建造一座宏伟的建筑，需要从整体规划到细节施工的每一个步骤都严谨细致。书中对网络化控制系统的介绍，则让我看到了未来控制系统的发展方向。它详细讨论了网络延迟、数据丢失以及安全通信等问题，并且介绍了相应的解决方案，比如基于模型预测的延迟补偿技术和安全加密通信协议，这就像是在一个庞大的信息网络中，确保数据的准确、及时和安全地传输，这对于远程医疗、智能电网以及自动驾驶等应用至关重要。我特别欣赏书中对分布式控制系统的探讨，在这种系统中，多个控制器之间通过通信进行协同，共同完成控制任务，这就像是一个团队，成员之间相互协作，共同达成目标。这本书让我看到了控制系统在日益互联互通的世界中的重要性，也为我提供了设计和实现这些复杂系统的理论基础。
评分这本书在关于最优控制的设计理念上，给我带来了前所未有的启发。我一直觉得，控制系统不仅仅是要“让系统稳定”，更重要的是要“以最优的方式让系统稳定”。《现代控制系统》恰恰满足了我的这一需求，它深入探讨了多种最优控制策略，比如线性二次型调节器（LQR）、模型预测控制（MPC）以及动态规划等。LQR的设计，通过最小化一个二次型的性能指标，来同时考虑状态变量的偏差和控制输入的大小，从而实现最优的动态响应，这就像是在赛跑时，不仅要跑得快，还要尽量节省体力，以达到最佳的综合表现。动态规划的引入，更是为我们提供了一种求解复杂最优控制问题的一般性方法，它通过将问题分解为一系列子问题，并利用贝尔纳的“最优性原理”来求解，这种思想在运筹学和人工智能等领域都有广泛应用，它就像是在解决一个巨大的拼图，通过一块一块的拼凑，最终完成整幅图画。而MPC，正如我之前提到的，它能够根据系统的未来行为进行预测，并实时优化控制策略，从而实现最优的控制效果，尤其是在存在约束条件的情况下，MPC的优势更加明显。这本书让我认识到，控制工程的终极目标是实现性能的最优化，而它提供的工具和方法，让我能够自信地朝着这个目标迈进，就像一个技艺精湛的建筑师，能够设计出最坚固、最美观、最经济的建筑。
评分这本书在讲解现代控制系统的鲁棒性控制方面，绝对是行业内的翘楚。我之前接触的控制系统，很多都对参数变化和外部扰动极其敏感，稍微一点点偏差，整个系统就可能失控，就像一个不稳定的跷跷板。而《现代控制系统》这本书，则给了我应对这些不确定性的有力武器。它系统地介绍了H-无穷控制、LMI（线性矩阵不等式）优化方法以及模型预测控制等先进技术。让我印象深刻的是，作者在解释H-无穷控制时，并没有止步于理论的推导，而是深入分析了这种方法在实际工程中的优势，比如在航空航天领域，即使发动机的性能参数会因为磨损而缓慢变化，或者遇到突发的阵风扰动，H-无穷控制器也能够保证飞行器的稳定性和性能。对于LMI，作者也花了不少篇幅介绍如何将其应用于稳定性分析和控制器设计，这种方法将许多复杂的非线性问题转化为半定规划问题，而现代优化算法能够高效地求解。更让我欣喜的是，这本书还涵盖了模型预测控制（MPC），它能够利用系统的未来模型信息来预测系统的行为，并根据预测结果优化控制器的输出，从而在应对动态变化和约束条件方面表现出色，这一点在化工流程控制和智能交通系统等领域尤为重要。这些技术的引入，让我的控制系统设计不再是“碰运气”，而是充满了科学性和可靠性，就像一个精心调校过的发动机，能够应对各种复杂路况，提供源源不断的动力。
评分这本书在阐述现代控制系统中的系统辨识方面，为我提供了非常宝贵的视角。很多时候，我们拿到一个待控制的系统，但其精确的模型却不为人知，这时候就需要通过实验数据来“学习”系统的模型。这本书详细介绍了多种系统辨识方法，从经典的最小二乘法到更高级的递推最小二乘法，再到状态空间模型的辨识，都讲解得非常透彻。我特别喜欢作者对这些方法的讲解，他不仅仅是给出公式，更重要的是解释了这些方法背后的思想，比如最小二乘法是如何通过最小化误差平方和来寻找最优模型参数的，这种方法就像是在测量一座山的最高峰，通过不断调整探测点来逼近真值。递推最小二乘法则进一步提升了效率，它允许我们在获得新数据时，能够实时更新模型参数，这在处理流媒体数据或者在线控制系统中至关重要，就像是一个经验丰富的渔夫，能够根据不断变化的水流和风向，实时调整捕鱼策略。书中对状态空间模型辨识的讨论，更是为我们提供了一种从数据直接建立系统动态模型的方法，这避免了传统方法中可能存在的模型结构选择问题。这些辨识技术，让我在面对未知系统时，不再感到束手无策，而是能够充满信心地去“挖掘”出系统的内在规律，就像一个侦探，通过收集线索，最终还原出事件的真相。
评分这本书在论述鲁棒稳定性以及故障诊断与容错控制方面，为我打开了新的视野。我深知，在实际工程应用中，系统并非总是完美无缺的，可能会存在模型不确定性、传感器故障或者执行器失效等问题。《现代控制系统》在这方面的内容非常超前，它系统地介绍了如何分析和保证系统的鲁棒稳定性，以及如何在系统发生故障时，能够及时诊断并采取相应的容错措施。对于鲁棒稳定性，书中引入了结构化不确定性和不确定参数等概念，并且提供了相应的分析方法，比如利用M-Δ方法或Lyapunov函数来评估系统在不确定性存在时的稳定性，这就像是在一个充满未知风险的环境中，评估一个决策方案的可行性，确保即使在最坏的情况下，也能保持安全。在故障诊断方面，书中介绍了几种常用的故障检测方法，比如基于残差的检测方法和基于模型的检测方法，这些方法能够通过分析系统的输出或内部状态，来判断是否存在故障，就像是医院里的诊断仪器，能够通过各种生理指标来判断病人是否健康。更重要的是，书中还详细讨论了容错控制策略，比如基于重构控制器的容错控制和基于切换控制器的容错控制，这些策略能够在检测到故障后，自动调整控制器的结构或参数，以维持系统的基本功能，这就像是飞机在发动机失效时，能够自动启动备用引擎，保证安全着陆。这本书让我更加重视系统的可靠性和安全性，也为我提供了应对复杂故障场景的有效工具。
评分《现代控制系统》在讲解数字控制系统方面，提供了非常全面且实用的内容。我之前对数字控制的理解，仅仅停留在将模拟信号转换为数字信号，然后进行一些简单的离散时间控制。但这本书让我认识到，数字控制是一个独立且非常强大的领域。它详细介绍了离散化技术，比如零阶保持器和一阶保持器，以及如何将连续时间系统转换为离散时间系统，这就像是将一个光滑的曲线，用一系列离散的点来逼近，并且通过不同的连接方式，可以得到不同的逼近效果。书中对Z变换的深入讲解，为我们分析和设计离散时间系统提供了强大的数学工具，Z变换就像是复数域中的傅里叶变换，能够帮助我们分析离散信号的频率特性和系统的稳定性，这就像是通过透镜来观察微观世界，能够发现隐藏的规律。此外，这本书还涵盖了数字PID控制器、状态空间数字控制器以及离散时间最优控制等内容，这让我能够设计出更精确、更鲁棒的数字控制系统。比如，数字PID控制器可以通过精确的调整参数，来实现对各种动态过程的精细控制，这就像是微调一个精密仪器的各个部件，使其达到最佳工作状态。这本书让我看到了数字控制的无限可能，也为我提供了实现这些可能性的坚实基础。
评分从读者角度来说，《现代控制系统》这本书最大的魅力在于它对非线性控制系统处理的深度和广度。我之前学习的大部分控制理论都是基于线性化模型，这在很多情况下是有效的，但现实世界中的许多系统，比如机器人手臂的关节动力学、生物体的生理过程，甚至是一些电磁系统的行为，都带有显著的非线性特征。这本书没有回避这些复杂性，而是提供了多种方法来处理非线性系统，比如反馈线性化、滑模控制以及混沌控制等。作者在讲解反馈线性化时，通过将非线性系统转化为等效的线性系统，大大简化了设计过程，这就像是把一个复杂的迷宫变成了一个直来直去的通道，让我能够更直接地找到解决方案。滑模控制的引入，则提供了一种能够应对参数不确定性和外部扰动的鲁棒控制方法，它通过将系统的状态轨迹强制拉回到一个预先设计的“滑模面”上来实现控制，即使在系统参数发生变化时，也能保持良好的性能，这就像是在一个崎岖的山路上驾驶，但始终有一股力量将你牢牢地固定在预定的轨道上。此外，书中对混沌系统的讨论，虽然相对专业，但也为我们打开了理解和控制更加复杂动态行为的大门，这就像是在探索宇宙的奥秘，充满了未知和挑战。这本书让我认识到，真正的控制工程不仅仅是处理简单的线性关系，更是要拥抱和驾驭复杂性，就像一个高明的厨师，能够将各种看似不搭的食材，烹饪出美味佳肴。
评分这本《现代控制系统》绝对是我的救星，尤其是在我面对那些错综复杂的反馈回路和不稳定系统时。我之前学习的那些老掉牙的控制理论，感觉就像是给现代工程问题的伤口贴了个创可贴，根本无法触及核心。但这本书，它就像一把锋利的解剖刀，精准地剖析了现代控制工程中的各种挑战。从李雅普诺夫稳定性理论到最优控制，再到现代状态空间方法，每一个概念的引入都循序渐进，并且配有大量精心设计的例子，这些例子不是那种纸上谈兵的理论推导，而是贴近实际工程应用的场景，比如飞行器姿态控制、机器人手臂的精确运动，甚至是对复杂化学反应过程的调控。我特别欣赏作者在讲解状态空间方法时的处理方式，他没有上来就抛出一堆矩阵和向量，而是先从系统内部状态的思考方式入手，让我们理解为什么要引入状态变量，以及它们如何能够更全面地描述一个系统的动态行为。这种由浅入深、由概念到应用的方法，极大地减轻了我学习的负担，让我能够更自信地去理解和应用这些复杂的数学工具。即使是那些我之前觉得难以理解的代数Riccati方程，在这本书的阐述下，也变得清晰明了，仿佛 DMOS 晶体管的栅极电压控制着电流一样，一切都变得有条不紊。我毫不夸张地说，这本书改变了我对控制系统工程的看法，从一个头疼的难题变成了一个充满魅力的探索领域。
评分我一直对控制系统中的仿真和验证技术非常感兴趣，《现代控制系统》这本书在这方面的讲解，可以说是非常深入和实用。我了解到，在实际开发一个控制系统之前，通过仿真来预测其性能、发现潜在问题并进行调优，是必不可少的一步。《现代控制系统》这本书详细介绍了各种仿真工具和方法，比如MATLAB/Simulink、PSIM以及各种硬件在环（Hardware-in-the-Loop, HIL）仿真技术。MATLAB/Simulink是我最常用的仿真平台之一，书中对Simulink的建模方法、仿真设置以及结果分析都给出了非常详细的指导，这就像是学习一门新的语言，能够熟练运用这些工具，就可以用它们来“沟通”和“表达”我的控制系统设计理念，而无需实际构建物理系统。书中对HIL仿真的介绍，更是将仿真推向了一个新的高度，它允许我们将控制算法在实际的控制器硬件上运行，同时用仿真模型来模拟被控对象，这样就可以在接近真实应用的环境下进行验证，从而大大降低了开发成本和风险，这就像是飞行员在模拟器上进行训练，能够在真实起飞前掌握所有必要的技能。此外，这本书还讲解了如何利用仿真数据来进行控制器的参数整定和性能评估，这让我能够不断优化我的设计，直到达到最佳的控制效果。总而言之，这本书为我提供了一个完整的仿真和验证流程，让我的控制系统开发过程更加高效和可靠。
评分《现代控制系统》在引入现代控制理论时，对于状态观测器的设计和应用，给出了非常清晰且实用的指导。我之前在学习一些反馈控制系统时，常常会遇到一个问题：有些重要的状态变量无法直接测量，或者测量成本过高。这时候，就必须依靠状态观测器来估计这些不可测量的状态。这本书在这方面的内容非常扎实，它详细介绍了Luenberger观测器、卡尔曼滤波器以及扩展卡尔曼滤波器等多种观测器设计方法。Luenberger观测器的设计原理，通过引入一个动态方程来估计状态变量，这个过程就像是根据一个已知的物理过程，来推断出隐藏在背后的变量，比如根据一个房间的温度变化，来推断出内部的暖气是否在工作。卡尔曼滤波器则是我最欣赏的部分之一，它巧妙地结合了系统的动态模型和测量噪声，通过贝叶斯滤波的原理，给出最优的估计值。这种方法在目标跟踪、导航系统以及经济预测等领域都有广泛应用，它就像是一个经验丰富的向导，即使在迷雾中，也能指引你走向正确的方向。书中对扩展卡尔曼滤波器的介绍，则解决了非线性系统中的状态估计问题，通过对非线性方程进行线性化来应用卡尔曼滤波，这让我能够处理更广泛的实际问题。总而言之，这本书让状态观测器的设计不再是深奥的理论，而是切实可行的工程实践。
评分挺好的～
评分挺好的～
评分试问清晨做梦梦到state space sampling and optimal control成了我的coursework然后被吓醒是种什么体验?
评分对老问题有许多新的观点
评分对老问题有许多新的观点
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