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內容簡介

本書是數字控製課程暢銷教材之一，著重於數字和離散時間控製係統的分析與設計，特彆介紹瞭衛星天綫跟蹤指嚮控製係統、機器人控製係統和溫度控製係統等，增加瞭根軌跡的設計和傅裏葉變換的內容。全書提供400個問題和130個MATLAB程序實例，讓學生體驗和學習更多的技能。本書可作為工科自助化、計算機、電子工程數字控製相關課程的教材，也可供工程師參考。

目錄

齣版者的話
譯者序
前言
第1章　引言1
1.1　概述1
1.2　數字控製係統2
1.3　控製問題3
1.4　衛星模型4
1.5　伺服電動機係統模型5
1.6　溫度控製係統8
1.7　單機無窮大電力係統9
1.8　小結11
參考文獻11
習題11
第2章　離散時間係統及z變換16
2.1　引言16
2.2　離散時間係統16
2.3　變換法17
2.4　z變換的性質19
2.5　求z變換23
2.6　求解差分方程24
2.7　z反變換26
2.8　仿真圖和信號流圖31
2.9　狀態變量33
2.10　其他狀態變量公式39
2.11　傳遞函數45
2.12　求解狀態方程47
2.13　綫性時變係統51
2.14　小結51
參考文獻52
習題52
第3章　采樣與重構59
3.1　引言59
3.2　采樣控製係統59
3.3　理想采樣器61
3.4　對E��(s)的估計62
3.5　傅裏葉變換結果64
3.6　E��(s)的性質65
3.7　數據重構67
3.8　小結72
參考文獻72
習題73
第4章　開環離散時間係統76
4.1　引言76
4.2　E(z)與E(s)的聯係76
4.3　脈衝傳遞函數77
4.4　含數字濾波器的開環係統80
4.5　改進的z變換82
4.6　時間延遲係統84
4.7　異步采樣86
4.8　狀態變量模型88
4.9　連續時間狀態變量迴顧89
4.10　離散時間係統的狀態方程91
4.11　程序計算94
4.12　小結95
參考文獻95
習題95
第5章　閉環係統103
5.1　引言103
5.2　初步概念103
5.3　推導105
5.4　狀態變量模型109
5.5　小結115
參考文獻115
習題115
第6章　係統的時間響應特性122
6.1　引言122
6.2　係統的時間響應122
6.3　係統特徵方程127
6.4　s域到z域的映射128
6.5　穩態精度132
6.6　仿真134
6.7　控製軟件137
6.8　小結137
參考文獻137
習題137
第7章　穩定性分析143
7.1　引言143
7.2　穩定性143
7.3　雙綫性變換146
7.4　勞斯赫爾維茨準則147
7.5　硃裏穩定性測試149
7.6　根軌跡151
7.7　奈奎斯特準則154
7.8　伯德圖159
7.9　解釋頻率響應161
7.10　閉環係統的頻率響應161
7.11　小結168
參考文獻168
習題168
第8章　數字控製器設計175
8.1　引言175
8.2　控製係統特性175
8.3　補償179
8.4　相位滯後補償180
8.5　相位超前補償184
8.6　相位超前設計方法186
8.7　滯後超前補償191
8.8　積分濾波器和微分濾波器193
8.9　PID控製器194
8.10　PID控製器設計197
8.11　基於根軌跡的設計202
8.12　小結212
參考文獻212
習題212
第9章　極點配置與狀態估計219
9.1　引言219
9.2　極點配置219
9.3　狀態估計224
9.4　降維觀測器232
9.5　實時觀測器236
9.6　能控性與能觀性239
9.7　具有輸入的係統242
9.8　小結245
參考文獻245
習題246
第10章　離散時間係統的係統辨識250
10.1　引言250
10.2　靜態係統的辨識250
10.3　動態係統的辨識252
10.4　黑箱辨識253
10.5　最小二乘係統辨識257
10.6　部分零極點已知下的傳遞函數估計261
10.7　遞歸的最小二乘係統辨識法262
10.8　辨識過程中的現實因素265
10.9　小結266
參考文獻266
習題267
第11章　綫性二次最優控製270
11.1　引言270
11.2　二次代價函數271
11.3　最優準則272
11.4　綫性二次最優控製設計274
11.5　最小值原理279
11.6　最優穩態控製280
11.7　最優狀態估計——卡爾曼濾波284
11.8　最小二乘函數的最小化288
11.9　小結289
參考文獻289
習題290
第12章　案例研究295
12.1　引言295
12.2　伺服電動機係統295
12.3　人工氣候室控製係統300
12.4　飛機著陸係統303
12.5　新生兒供氧係統308
12.6　電力係統模型拓撲辨識316
參考文獻320
附錄Ⅰ　設計方程321
附錄Ⅱ　梅森增益公式322
附錄Ⅲ　對E*(s)的估計325
附錄Ⅳ　矩陣328
附錄Ⅴ　拉普拉斯變換333
附錄Ⅵ　z變換錶343

前言/序言

本書適閤作為高年級本科生或一年級研究生離散時間控製係統方麵的教材，也可作為執業控製工程師的自學讀本。
本書基於奧本大學、北卡羅來納州立大學的離散時間係統課程以及美國和歐洲的短期集中課程中的教學內容。受那些參加短期集中課程的執業工程師的影響，本書的內容和定位更側重數字控製係統設計及實現的實際問題。
第1章對全書內容梗概進行瞭簡要介紹。第2~11章講述綫性離散時間係統的分析和設計問題，這時，知曉一些連續時間係統的知識將非常有助於理解相關的內容，所涉及的數學知識是z變換和嚮量矩陣差分方程，這些內容在第2章講述；第3章的議題非常重要，講的是采樣信號、采樣器及數據保持器的數學模型，該模型是本書後續內容的基礎，其中特彆強調瞭其內涵及應用局限。
接下來，第4~7章講解如何將第2章的數學方法應用到離散時間係統（特彆是數字控製係統）的分析中。第8章介紹經典的設計方法——基於頻率響應的伯德圖法，現代設計方法安排在第9~11章。第12章就離散時間控製係統的設計問題給齣瞭幾個實際案例研究。本書各章均強調使用MATLAB軟件對相關問題的實現進行計算機輔助分析和設計。
與前幾版相比，第4版的變動內容如下：
●在全書各章追加瞭基於MATLAB的應用舉例；　　●新增一章（第11章）講述係統辨識問題；　　●對大部分章節內容增補瞭習題；　　●對章後習題進行瞭重新編號，以便於將習題與正文內容對應起來；　　●第8章增加瞭基於MATLAB pidtool工具包的設計方法；　　●第12章添加瞭兩個案例研究；　　●刪掉瞭關於數字濾波器實現方法的內容（上一版的第11～14章及附錄Ⅴ和附錄Ⅵ），以節省篇幅，並使讀者將更多的精力放到控製係統設計上。
章後習題與章內基本內容相輔相成。章內的多數例題配置瞭小段MATLAB程序，並給齣瞭計算機執行那段程序的結果，對這些程序稍做修改，就可用於對章後習題的求解。
為瞭幫助教師用好本書，我們製作瞭一套PPT及含有章後習題答案的手冊。作者認為，章後習題是本書不可或缺的部分，所有使用本書的人應該充分利用它們。索取章後習題答案及PPT材料的請求可直接發給本教材外方齣版商（service.cn@pearson.com）。
在奧本大學，基於本書第2～11章講述的控製內容開設有三門課程。其中，第2～8章用於開設一門研究生課程，占4學分係列課程中的1個學分，而北卡羅來納州立大學則將其用於一門3學時的課程；還可以將2～8章用於20學時的本科生課程，不過這時應刪減掉許多內容，如狀態變量、改進的z變換、非同步采樣、閉環同步采樣等；第3種課程所獲學分為3學分係列課程中的1/3學分，這時應先修前述的一種課程，課程中，先介紹第2章狀態變量的內容和第4章的狀態變量模型，然後詳細講授第9～11章的現代設計方法。本教材已經在北卡羅來納州立大學使用，他們用書中第2～11章的內容在近期組織瞭一門一學季3學分的課程，同時完成瞭與之配套的PPT。
最後，衷心感謝我們的許多同事、研究生、本科生，以及奧本大學電氣工程係的工作人員，他們促成瞭本書前三版的齣版。特彆感謝奧本大學電氣工程係係主任J.戴維·歐文教授這些年來的幫助和鼓勵。還要感謝在北卡羅來納州立大學電氣和計算機工程係的同事和學生們對第4版教材的支持和所做的貢獻。
奧本大學查爾斯L.菲利普斯　　北卡羅來納州立大學H.特洛伊·內格爾　　北卡羅來納州立大學阿蘭尼亞·查剋拉博蒂

數字控製係統分析與設計（原書第4版） 下載 mobi epub pdf txt 電子書

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