《自動控制系統（原書第10版）》是2020年機械工業出版社出版的圖書，作者是法里德·高那菲（Farid Golnaraghi），[美] 班傑明，C郭。
基本介紹
- 中文名：自動控制系統（原書第10版）
- 作者：法里德·高那菲（Farid Golnaraghi），[美] 班傑明，C郭
- 出版社：機械工業出版社
- ISBN：9787111655770
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書一直被美國及全世界的上百所大學採用。全書內容更加條理化，並且引入了更多的計算機輔助工具。該書把控制理論、實際例子與計算機工具有機地結合在一起，用易於接受的方式，全面而又恰當地介紹了控制的內容。第10版提供了控制實驗室的概念，它包括兩類實驗：SIMLab（模型模擬）和LEGOLab（物理實驗中使用的樂高?機器人）。它使讀者能用簡單的方式處理控制系統的建模、分析、設計與模擬。
圖書目錄
出版者的話
譯者序
前言
第1章 緒論1
11 控制系統的基本組成部分1
12 控制系統套用舉例2
121 智慧型交通系統2
122 汽車轉向控制3
123 汽車怠速控制3
124 太陽能收集器的太陽跟蹤控制3
13 開環控制系統（無反饋系統）5
14 閉環控制系統（反饋控制系統）5
15 反饋的含義及其作用6
151 反饋對於總增益的影響6
152 反饋對於穩定性的影響6
153 反饋對於外部干擾或噪聲的作用7
16 反饋控制系統的類型8
17 線性系統與非線性系統8
18 時不變與時變系統9
19 連續控制系統9
110 離散控制系統10
111 案例研究：基於LEGOMINDSTORMS的智慧型車輛避障11
112 小結17
第2章 動態系統的建模18
21 簡單機械系統的建模18
211 平移運動19
212 旋轉運動22
213 平移和旋轉運動之間的轉換26
214 齒輪系28
215 齒隙和死區（非線性特性）29
22 簡單電氣系統的建模30
221 無源電氣元件建模30
222 電氣網路建模30
23 簡單熱系統和簡單流體系統的建模33
231 熱系統的基本屬性34
232 流體系統的基本屬性36
24 非線性系統的線性化42
25 類比44
26 案例研究：LEGO MINDSTORMSNXT電動機—機械建模46
27 小結46
參考文獻47
習題47
第3章 動態系統的微分方程求解58
31 微分方程介紹58
311 線性常微分方程59
312 非線性微分方程59
32 拉普拉斯變換60
321 拉普拉斯變換的定義60
322 拉普拉斯變換的重要定理61
323 傳遞函式61
324 特徵方程62
325 解析函式62
326 函式的極點62
327 函式的零點63
328 共軛復極點和零點64
329 終值定理65
33 部分分式展開的拉普拉斯逆變換65
34 拉普拉斯變換線上性常微分方程求解中的套用71
341 一階系統71
342 二階系統73
343 二階系統—進一步討論80
35 線性系統的脈衝回響和傳遞函式83
351 脈衝回響83
352 基於脈衝回響的時間回響84
353 傳遞函式（單輸入單輸出系統）85
36 系統的一階微分方程：狀態方程85
361 狀態變數的定義88
362 輸出方程89
37 線性齊次狀態方程的解92
371 傳遞函式（多變數系統）93
372 由狀態方程到特徵方程95
373 由傳遞函式到狀態方程96
38 MATLAB案例研究99
39 線性化回顧：狀態空間方法104
310 小結108
參考文獻108
習題109
第4章 控制框圖和信號流圖119
41 控制框圖119
411 控制系統中典型元件的控制框圖建模120
412 數學方程和控制框圖的關係123
413 控制框圖簡化126
414 多輸入系統的控制框圖：特殊情況—擾動系統128
415 多變數系統的控制框圖與傳遞函式129
42 信號流圖131
421 信號流圖代數132
422 信號流圖術語的定義133
423 信號流圖的增益公式135
424 在輸出節點與非輸入節點間增益公式的套用139
425 簡化增益公式140
43 狀態圖141
431 由微分方程到狀態圖141
432 由狀態圖到傳遞函式143
433 由狀態圖到狀態和輸出方程143
44 案例研究145
45 MATLAB工具箱155
46 小結158
參考文獻158
習題158
第5章 線性控制系統的穩定性168
51 穩定性介紹168
52 穩定性判定方法171
53 Routh-Hurwitz判據171
531 Routh表格172
532 Routh表格提前終止時的特殊情形173
54 MATLAB工具和案例分析176
55 小結182
參考文獻182
習題182
第6章 反饋控制系統的重要組成186
61 有源電氣元件的建模：運算放大器188
611 理想運算放大器188
612 和與差188
613 一階運算放大器的配置188
62 控制系統中的感測器和編碼器191
621 電位計191
622 轉速計194
623 增量編碼器195
63 控制系統中的直流電動機197
631 直流電動機的基本操作原理198
632 永磁直流電動機的基本分類198
633 永磁直流電動機的數學模型200
64 直流電動機的速度控制及位置控制203
641 速度回響、自感效應和擾動：開環回響203
642 直流電動機的速度控制：閉環回響206
643 位置控制207
65 案例研究208
651 案例1：太陽觀測系統208
652 案例2：四分之一車輛懸掛系統210
66 虛擬實驗室：LEGO MINDSTORMSNXT電動機入門—建模和表征213
661 NXT電動機213
662 電氣特性213
663 機械特性214
664 速度回響和模型驗證220
67 小結221
參考文獻221
習題221
第7章 控制系統的時域分析234
71 連續時間系統的時間回響234
72 評價控制系統時間回響性能的典型測試信號235
73 單位階躍回響和時域描述236
74 一階系統的時間回響237
75 二階系統的暫態回響240
751 阻尼比和自然頻率240
752 最大超調（0 ＜ ζ ＜ 1）244
753 延遲時間和上升時間（0 ＜ ζ ＜ 1）246
754 調節時間（5%和2%）247
755 暫態回響性能指標總結250
76 穩態誤差253
761 穩態誤差的定義253
762 有干擾情況下的系統穩態誤差259
763 控制系統的類型：單位反饋系統261
764 誤差常數261
765 非線性系統元件產生的穩態誤差265
77 基礎控制系統以及傳遞函式增加零極點帶來的影響267
771 在前向通道傳遞函式中增加一個極點：單位反饋系統267
772 在閉環傳遞函式中增加一個極點269
773 在閉環傳遞函式中增加一個零點270
774 在前向通道傳遞函式中增加一個零點：單位反饋系統271
775 增加零極點：時域回響控制272
78 傳遞函式的主導零極點277
781 零極點影響的總結278
782 相對阻尼比279
783 穩態回響考慮下的次要極點忽略方法279
79 案例研究：定位控制系統的時域分析279
791 二階系統：單位階躍暫態回響281
792 二階系統：單位階躍穩態回響284
793 三階系統的時間回響—電氣時間常數不能忽略284
794 三階系統：單位階躍暫態回響284
795 三階系統：單位階躍穩態回響287
710 控制實驗室：LEGO MINDSTORMS NXT電動機介紹—位置控制287
711 小結291
參考文獻292
習題292
第8章 狀態空間分析與控制器設計305
81 狀態變數分析305
82 控制框圖、傳遞函式和狀態控制框圖305
821 傳遞函式（多變數系統）305
822 多變數系統的控制框圖和傳遞函式306
83 一階微分系統的狀態方程308
831 狀態變數的定義308
832 輸出方程309
84 狀態方程的向量-矩陣表示310
85 狀態轉移矩陣312
851 狀態轉移矩陣的意義313
852 狀態轉移矩陣的性質313
86 狀態轉移方程314
87 狀態方程與高階微分方程之間的關係318
88 狀態方程與傳遞函式之間的關係319
89 特徵方程、特徵值和特徵向量321
891 由微分方程求特徵方程322
892 由傳遞函式求特徵方程322
893 由狀態方程求特徵方程322
894 特徵值323
895 特徵向量323
896 廣義特徵向量324
810 相似變換325
8101 相似變換的不變特性326
8102 相似變換前後的特徵方程、特徵值和特徵向量326
8103 傳遞函式矩陣326
8104 能控標準型326
8105 能觀標準型328
8106 對角標準型329
8107 Jordan標準型330
811 傳遞函式分解331
8111 直接分解331
8112 串級分解335
8113 並行分解336
812 控制系統的能控性337
8121 能控性的概念338
8122 狀態能控性的定義339
8123 能控性的其他檢驗方法339
813 線性系統的能觀性341
8131 能觀性的定義341
8132 能觀性的其他檢驗方法342
814 能控性、能觀性和傳遞函式之間的關係342
815 能控性和能觀性的不變性定理344
816 案例研究：磁球懸浮系統345
817 狀態反饋控制348
818 通過狀態反饋進行極點配置349
819 帶有積分控制的狀態反饋353
820 MATLAB工具箱和案例學習358
8201 狀態空間分析工具箱的使用和說明359
8202 tfsym在狀態空間套用中的使用和說明361
821 案例研究：LEGO MINDSTORMS機器臂系統的位置控制361
822 小結366
參考文獻367
習題367
第9章 根軌跡法386
91 根軌跡的基本性質387
92 根軌跡的性質詳解389
921 K=0和K=±∞的點389
922 RL的分支數390
923 RL的對稱性390
924 RL的漸近線交角：|s|=∞處RL的行為391
925 漸近線的交點（質心）392
926 實軸上的RL395
927 RL的出射角和入射角395
928 RL與虛軸的交點398
929 RL的分離點（鞍點）398
9210 RL在分離點處的入射角和出射角399
9211 RL上K值的計算402
9212 小結402
93 根靈敏度406
94 根軌跡設計410
941 在G(s)H(s)中增加零極點的影響410
942 在G(s)H(s)中增加極點410
943 在G(s)H(s)中增加零點412
95 根軌跡族：多參數變化情形415
96 MATLAB工具箱421
97 小結422
參考文獻423
習題423
第10章 頻域分析430
101 引言430
1011 閉環系統的頻率回響437
1012 頻域指標438
102 二階系統的諧振峰值、諧振頻率和頻寬439
1021 諧振峰值和諧振頻率439
1022 頻寬440
103 前向通道傳遞函式增加極點和零點的影響442
1031 前向通道傳遞函式增加零點的影響443
1032 前向通道傳遞函式增加極點的影響447
104 Nyquist穩定性判據：基本原理449
1041 穩定性問題449
1042 環繞和閉合的定義450
1043 環繞和閉合的次數451
1044 幅角原理451
1045 Nyquist曲線455
1046 Nyquist判據以及L(s)或G(s)H(s)圖455
105 具有最小相位傳遞函式的系統的Nyquist判據456
106 根軌跡和Nyquist圖的關係458
107 示例：最小相位傳遞函式的Nyquist判據460
108 增加的極點和零點對Nyquist圖的形狀的影響464
1081 在s=0處加入極點464
1082 增加有限個非零極點466
1083 增加零點466
109 相對穩定性：增益裕量和相位裕量467
1091 增益裕量469
1092 非最小相位系統的增益裕量470
1093 相位裕量470
1010 用Bode圖進行穩定性分析472
1011 相對穩定性與Bode圖的幅值曲線的斜率之間的關係475
1012 用幅值-相點陣圖進行穩定性分析477
101
