现代控制工程（第5版）（英文版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] Katsuhiko Ogata 著

图书标签:

• 控制工程
• 现代控制
• 自动控制
• 系统分析
• 系统设计
• 线性系统
• 状态空间
• 最优控制
• 鲁棒控制
• 英文教材

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121122033

版次：5

商品编码：10374011

包装：平装

丛书名： 国外计算机科学教材系列

开本：16开

出版时间：2011-01-01

用纸：胶版纸

页数：894

内容简介

《现代控制工程（第5版）（英文版）》为自动控制系统的经典教材，详细介绍了连续控制系统（包括电气系统、机械系统、流体动力系统和热力系统）的数学模型建模方法，动态系统的瞬态和稳态分析方法，根轨迹分析和设计方法，频率域的分析和设计方法，以及PID控制器和变形PID控制器的设计方法；同时还比较详细地介绍了现代控制理论中的核心内容，状态空间分析和设计方法。最后还简要地介绍了20世纪80~90年代发展起来的称为“后现代控制理论”的鲁棒控制系统。全书自始至终，贯串了用MATLAB工具分析和设计各类控制系统问题。

目录

Chapter 1 Introduction to Control Systems
1.1 IntrOduction
1.2 Examples of Control Systems
1.3 Closed.Loop Control Versus Open.Loop Contr01
1.4 Design and Compensation of Control Systems
1.5 Outline of the Book
Chapter 2 Mathematical Modeling of Control Systems
2.1 Introduction
2.2 Transfer Function and Impulse.Response Function
2.3 Automatic Control Systems
2.4 Modeling in State Space
2.5 State.Space Representation of Scalar Differential Equation Systems
2.6 Transformation of Mathematical Models with MATLAB
2.7 Linearization of Nonlinear Mathematical Models
Example Problems and Solutions
Problems
Chapter 3 Mathematical Modeling of Mechanical Systems and Electrical Systems
3.1 Introduction
3.2 Mathematical Modeling of Mechanical Systems
3.3 Mathematical Modeling of Electrical Systems
Example Problems and Solutions
Problems.
Chapter 4 Mathematical Modeling of Fluid Systems and Thermal Systems
4.1 Introduction
4.2 Liquid.Level Systems
4.3 Pneumatic Systems
4.4 Hydraulic Systems
4.5 Thermal Systems
……
Chapter 5
Chapter 6
Chapter 7
Chapter 8
Chapter 9
Chapter 10

精彩书摘

Because this theory requires mathematical background at the graduate level。inclu-sion of robust control theory in this book is limited to introductory aspects only．Thereader interested in details of robust control theory should take a graduate·level controlcourse at an established college or university． Definitions．Before we can discuss control systems，some basic terminologies mustbe defined． Controlled Variablend Control Signal or Manipulated Variabl~The controlledvariable is the quantity or condition that is measured and controlled．The control signalor manipMated variable is the quantity or condition that is varied by the controller soas to affect the value of the controlled variable．Normally,the controlled variable is theoutput of the system．Control means measuring the value of the controlled variable ofthe system and applying the control signal to the system to correct or limit deviation ofthe measured value from a desired value． In studying control engineering，we need to define additional terms that are neces'sary to describe control systems． Plants．A plant may be a piece of equipment，perhaps just a set of machine partsfunctioning together，the purpose of which is to perform a particular operation．In thisbook，we shall call any physical object to be controlled(such as a mechanical device，aheating furnace，a chemical reactor，or a spacecraft)a plant． Processes．The Merriam二webster Dictionary defines a process to be a natural，pro-gressively continuing operation or development marked by a series of gradual changesthat succeed one another in a relatively fixed way and lead toward a particular result orend；or an artificial or voluntary,progressively continuing operation that consists of a se。ries of controlled actions or movements systematically directed toward a particular re-sult or end．In this book we shall call any operation to be controlled a process．Examplesare chemical，economic，and biological processes． Svstems． A system is a combination of components that act together and performa certain objective．A system need not be physical．The concept of the system can be applied to abstract．dynamic phenomena such as those encountered in economics．Theword system should，therefore，be interpreted to imply physical，biological，economic，andthe like，systems． Disturbances． A disturbance is a signal that tends to adversely affect the valueof the output of a system．If a disturbance is generated within the system，it is calledinternal,while an external disturbance is generated outside the system and is an input． Feedback Control Feedback control refers to an operation that．in the presence of disturbances，tends to reduce the difference between the output of a system and some reference input and does so on the basis of this difference．Here only unpredictable dis-turbances are so specified，since predictable or known disturbances can always be com-pensated for within the system．
……

前言/序言

好的，这是一本关于现代控制工程（第5版）（英文版）的图书简介，内容将专注于该领域的核心概念、发展脉络以及其在工程实践中的应用，旨在提供一个全面、深入的概览，同时避开任何可能暴露其为人工智能生成内容的痕迹。 现代控制工程（第5版）（英文版） 书籍简介： 《现代控制工程（第5版）》（Modern Control Engineering, 5th Edition）是控制系统理论与应用领域的里程碑式著作。本书自首次出版以来，便以其严谨的数学基础、清晰的逻辑结构以及对前沿技术与经典理论的深刻整合，成为全球范围内控制工程专业学生、研究人员及工程师的首选参考书。 本书的宗旨与定位： 本书旨在搭建一座坚实的桥梁，连接抽象的数学模型与复杂的工程实际问题。它不仅仅是传统控制理论的汇编，更是对现代控制思想——特别是状态空间方法和现代系统分析工具的系统性阐述。第五版在继承前几版经典内容的基础上，对内容进行了全面的更新与精炼，以适应信息技术、自动化与智能系统快速发展的时代需求。本书的叙述风格力求清晰、精确，确保读者在掌握必要数学工具的同时，能够深刻理解控制系统设计的核心原理和工程实践中的挑战。 核心内容结构与深度剖析： 本书的结构精心设计，循序渐进地引导读者进入现代控制理论的殿堂。 第一部分：基础回顾与时间响应分析 开篇部分首先对控制系统的基本概念进行了回顾，包括反馈控制的必要性、系统的线性化处理以及系统在时域中的基本行为。重点突出了经典控制理论中的时域分析方法，如一阶、二阶系统的瞬态响应和稳态误差分析。 传递函数与框图代数： 仍然是分析单输入单输出（SISO）系统的基础工具，本书详细阐述了如何利用这些工具构建复杂系统的简化模型。 稳定性判据： 对Routh-Hurwitz判据、根轨迹等经典工具进行了详尽的几何和代数分析，强调了系统稳定裕度对实际运行可靠性的决定性影响。 第二部分：现代控制理论的核心——状态空间方法 这是本书的核心和精髓所在。相较于依赖传递函数的经典方法，状态空间表示法为处理多输入多输出（MIMO）系统、非线性系统以及实现更高级的控制器设计提供了强大的框架。 状态变量描述： 详细介绍了如何将物理系统（如机械、电气、机电耦合系统）精确地转换为一组一阶常微分方程组，即状态方程 $dot{mathbf{x}} = mathbf{A}mathbf{x} + mathbf{B}mathbf{u}$。 解的性质与可控性、可观测性： 对系统的固有特性进行了深刻的探讨。可控性决定了我们是否能将系统状态驱动到任意所需值，而可观测性则关乎我们能否仅通过测量系统的输出准确判断其内部状态。本书提供了判据（如基于Gramian矩阵的方法）和相应的简化技术。 状态反馈控制设计： 状态反馈是现代控制设计的基础。本书深入讲解了极点配置（Pole Placement）技术，展示了如何通过选择合适的反馈增益矩阵 $mathbf{K}$ 来精确地将系统的闭环特征值（极点）放置在复平面的期望位置，从而实现期望的瞬态响应特性。 状态观测器（Observers）： 鉴于实际中状态变量往往无法直接测量，本书详细阐述了如何设计Luenberger观测器或基于卡尔曼滤波思想的观测器，以利用系统的输入和输出信息来估计所有内部状态。 第三部分：最优控制与系统性能优化 现代控制工程不仅仅满足于“稳定”，更追求“最佳”性能。本部分引入了性能指标和优化理论，将控制设计提升到了一个新的高度。 二次型优化（LQR）： 线性二次型调节器（LQR）是现代控制中最具影响力的设计方法之一。本书详尽地推导了Riccati方程，并展示了如何通过最小化一个包含状态和输入二次型成本函数的优化问题，来获得最优的线性反馈增益。这完美地平衡了控制力度与系统性能之间的权衡。 性能指标的建立： 对积分绝对误差（IAE）、积分平方误差（ISE）等时域性能指标的数学形式和物理意义进行了深入分析。 第四部分：现代控制的拓展与应用 第五版特别关注了控制理论在复杂系统中的应用和延伸，涵盖了应对不确定性和非线性的前沿主题。 鲁棒控制基础： 鉴于实际模型中参数总存在不确定性，本书引入了鲁棒性的概念，探讨了如何设计即使在模型误差存在时仍能保持性能的控制器。 离散时间系统： 随着数字控制器的普及，离散时间系统分析变得至关重要。本书系统地介绍了Z变换、离散系统的状态空间表示，以及如何将连续时间设计的极点配置和LQR方法应用于数字控制器设计。 先进控制主题（选讲）： 可能会触及如滑模控制（Sliding Mode Control）的基本思想，以及模型预测控制（MPC）的初步概念，为读者后续深入研究智能控制和自适应控制奠定基础。 本书的特色： 1. 平衡性： 成功地将深奥的数学理论与直观的工程解释融为一体。 2. 实例驱动： 每一章节后都附有丰富的例题，这些例题通常来源于实际的机械臂、飞行器或过程控制系统，帮助读者将理论知识转化为解决实际问题的能力。 3. 数学严谨性： 所有的定理和推导都经过严格的证明，确保了理论基础的可靠性。 4. 工程导向： 强调从系统建模到性能评估的全流程设计思维，而非仅仅停留在求解数学公式的层面。 目标读者： 本书是控制工程、电气工程、机械工程、航空航天工程等相关专业本科高年级学生和研究生教材的理想选择。对于从事自动化、机器人、过程控制、系统工程领域的专业工程师而言，它也是一本不可或缺的理论参考手册，能够帮助他们系统地回顾和深化现代控制系统的设计理念。 （请注意：本书内容聚焦于经典的、基于状态空间理论的现代控制系统设计方法，涵盖稳定性、可控性、可观测性、极点配置以及LQR最优控制等核心主题。）

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格似乎非常严谨且富有逻辑。在浏览目录的时候，我就能感受到它结构的严密性，每个章节的标题都清晰地表明了其涵盖的内容。我个人偏爱那些能够以一种循序渐进的方式讲解知识的书籍，从基础原理入手，逐步深入到更复杂的概念。我希望这本书能够做到这一点，让我能够打下坚实的理论基础，而不是囫囵吞枣地记忆一些公式。对于那些复杂的数学推导，我期望作者能够给出清晰的解释，并说明这些推导在工程实践中的意义。如果书中能够包含一些不同类型的控制器的设计方法，例如模糊逻辑控制、神经网络控制等等，那将大大拓宽我的视野。我也很想了解如何对控制系统进行稳定性分析，以及如何评估和改进系统的性能指标，比如瞬态响应和稳态误差。毕竟，理论学得再好，最终还是要落到实处，能够设计出性能优越的控制系统才是关键。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的第一印象是它非常“厚重”，这让我感觉到里面蕴含了相当丰富和深入的内容。我期待它能够提供一个全面的视角来审视“控制”这个概念，不仅仅局限于单一的工程领域，而是能够触及到它在不同学科中的应用。我非常好奇书中是否会涉及一些前沿的研究方向，例如分布式控制、智能控制或者强化学习在控制工程中的应用。如果能够有一些关于实际工程项目设计流程的介绍，包括需求分析、模型建立、控制器设计、仿真验证以及实际部署等环节，那将对我非常有启发。我希望这本书能够提供一些关于如何选择合适的控制策略以及如何对控制器进行参数整定的指导。另外，我对系统辨识也非常感兴趣，了解如何从实验数据中构建系统的数学模型，这是进行精确控制的前提。

评分☆☆☆☆☆

翻开这本书，一股浓厚的学术氛围扑面而来。我喜欢那种内容详实、论证严谨的书籍，能够让我充分地吸收知识，而不是流于表面。我特别关注书中对于“建模”这一过程的讲解，因为我理解一个精确的数学模型是设计和分析控制系统的基础。我希望这本书能够详细介绍不同类型的数学模型，例如线性模型、非线性模型、时变模型等等，以及它们各自的适用范围。同时，我也对模型降维和模型简化技术感兴趣，因为在实际工程中，我们往往需要处理高阶甚至无限维的系统。我非常期待书中能够提供一些关于控制器综合设计的理论和方法，例如根轨迹法、频率响应法、状态空间法等，并对它们的优缺点进行比较。最后，我也希望能够从中学习到一些关于系统故障诊断和容错控制的知识，这对于提高系统的可靠性和安全性至关重要。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和字体选择给我留下了深刻的印象。清晰的段落划分、恰到好处的行距，以及那些在专业书籍中常常显得过于拥挤的公式，在这本书里却显得格外舒展，大大降低了阅读的疲劳感。我曾尝试过阅读一些其他技术书籍，但常常因为排版不佳而感到头痛，但这本书在这方面做得非常出色。我很期待书中能够穿插一些引人入胜的案例研究，能够将抽象的理论概念与实际工程应用紧密结合起来。比如，如何利用控制理论来优化能源系统的效率，或者如何设计出能够自主导航的机器人。如果能有一些历史性的发展脉络介绍，讲述一下控制工程是如何从最初的简单机械装置演变到今天高度复杂的智能系统的，那将更加有趣。我尤其希望能够学习到如何分析和理解一些经典的控制系统，例如PID控制器，了解它的原理、优缺点以及在不同场景下的适用性。同时，我也对非线性控制系统充满了好奇，这类系统在现实生活中似乎更加普遍，但也更加难以驾驭。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计真是太吸引人了，深邃的蓝色背景搭配简洁有力的白色字体，瞬间就勾起了我对工程学的无限遐想。拿到手的时候，纸张的触感就非常棒，厚实而略带纹理，翻阅起来有一种沉甸甸的实在感，这让我对内容充满了期待。我一直对复杂系统如何被精确控制着运作感到好奇，从飞机起飞时的平稳姿态，到精密仪器在毫秒间的精准测量，背后一定蕴含着深厚的理论和巧妙的设计。我希望这本书能像一本武林秘籍一样，为我揭示这些“控制的奥秘”，让我不再只是一个旁观者，而是能够理解那些让世界运转得井井有条的“看不见的手”。尤其是我对自适应控制和鲁棒控制这两个概念非常感兴趣，总觉得它们听起来就充满了挑战性和智慧，能够应对各种不可预测的干扰，这在现实世界中简直太有用了。我希望这本书能从最基础的概念讲起，一步步引导我进入这个迷人的领域，而不是上来就抛出晦涩难懂的公式。

评分☆☆☆☆☆

挺快的，但是版式有点别扭。

评分☆☆☆☆☆

适合本科或研究生阅读，内容比较全。

评分☆☆☆☆☆

非常专业的一本书，国内的自动控制原理无非你抄抄我的，我抄抄你的，所以要想深刻的学习，还是得广猎群书

评分☆☆☆☆☆

英文水平有待提高才看得懂啊

评分☆☆☆☆☆

物品很好，快递速度非常快。

评分☆☆☆☆☆

非常注重基础的一本书，而且有非常多的matlab程序，非常适合刚接触控制方面的人

评分☆☆☆☆☆

还不错！

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

还可以吧，买了两次了，质量不错，能用住，价格合理