控制系統(tǒng)原理及相近課程是高等學校工科學生的核心課程之一。這是本書第十四版的中譯本，主要內容包括控制系統(tǒng)導論、系統(tǒng)數(shù)學模型、狀態(tài)空間模型、反饋控制系統(tǒng)的特性、反饋控制系統(tǒng)的性能、線性反饋系統(tǒng)的穩(wěn)定性、根軌跡法、頻率響應法、頻域穩(wěn)定性、反饋控制系統(tǒng)設計、狀態(tài)變量反饋系統(tǒng)設計、魯棒控制系統(tǒng)、數(shù)字控制系統(tǒng)等。
本書的例子和習題大多取材于現(xiàn)代科技領域里的實際問題，新穎而恰當。學習和解決這些問題，可以使學生的創(chuàng)造性素養(yǎng)得到潛移默化的提升。
本書可以用作高等學校工科（自動化、航空航天、電力、電子、機械、化工等） 本科高年級學生以及研究生的教材，也可以供從事相關工作的人員閱讀參考。
（1）清晰地闡明時域設計方法和頻域設計方法的基本原理。涵蓋控制工程全部的代表性方法，此外，還把討論的范圍擴展到了狀態(tài)空間法。
（2）介紹了許多新內容。例如魯棒控制系統(tǒng)和計算機控制系統(tǒng)等新主題，并專門拿出一章的篇幅，以實際工業(yè)用的超前校正器和滯后校正器為中心，討論了反饋控制系統(tǒng)的設計。
（3）本書各章用大量的例題詳細演示了控制系統(tǒng)的設計流程，這些例題涵蓋控制系統(tǒng)設計在多個領域的應用，包括機器人、制造業(yè)、醫(yī)療和交通（地面、空中和太空） 等。
（4）解決實際問題始終是貫穿各章的重點。除第1 章外，全書其余各章介紹了計算機輔助分析與設計方面的內容。
（5）全書的習題980道以上，學生通過完成從練習題到設計題和計算機輔助設計題的各類題目，將對自己解決問題的能力越來越自信。
（6）本書提供相應的教學輔導手冊供所有采用本書教學的教師使用，其中包含所有習題的完整答案。
第14版主要更新內容如下。
（1）新增或修改了20% 左右的課后習題。本書總共提供了980 多道基礎練習題、一般習題、難題、設計題和計算機輔助設計題等各類題目。
（2）為了更清晰地呈現(xiàn)內容，擴展了色彩的運用（全書彩色圖片可在異步社區(qū)下載）。
（3）為學生和教師更新了配套網(wǎng)站：Pearson 網(wǎng)站bishop 頁面。
Richard C. Dorf
美國加利福尼亞大學戴維斯分校的電氣與計算機工程榮譽退休教授。作為該專業(yè)及其應用領域的知 名學 者，Dorf 教授已經撰寫和編著出版了多本工程類教科書和手冊，其中，The Engineering Handbook, Second Edition 和The Electrical Engineering Handbook, Third Edition 經久不衰。同時，Dorf 教授還是Technology Ventures: From Idea to Enterprise 的合著者之一，這是一本在技術創(chuàng)業(yè)領域具有指導意義的圖書。Dorf 教授是電氣電子工程師學會（IEEE） 會士和美國工程教育協(xié)會（ASEE） 會士，他還是PIDA 控制器的專利持有者。
Robert H. Bishop
美國南佛羅里達大學工學院院長、應用工程研究所主任和電力工程系教授。在受聘南佛羅里達大學之前，Bishop 教授是馬凱特大學工學院院長。更早之前，他是得克薩斯大學奧斯汀分校航天工程與機械工程系的系主任和杰出教授，榮獲Joe J. King 專業(yè)工程成就獎。Bishop 教授的工程職業(yè)生涯起始于Charles Stark Draper 實驗室。他編著出版了講授圖示化編程的教材Learning with LabVIEW，此外還是The Mechatronics Handbook 的合著者之一。Bishop 教授始終是一位活躍的教師和研究者，他作為作者或合作者發(fā)表了145 篇以上的期刊或會議論文。他還是全球工學院院長理事會的活躍成員，該理事會致力于建立全球范圍的工學院院長網(wǎng)絡，以便推進全球工程教育、研究和服務的發(fā)展。Bishop 教授是美國航空航天學會（AIAA） 會士、美國航天學會（AAS） 會士和美國科學促進會（AAAS） 會士，并長期活躍于美國工程教育學會（ASEE） 和電氣電子工程師學會（IEEE）。
【譯者】
謝紅衛(wèi)
湖北洪湖人，博士，國防科技大學智能科學學院教授，博士生導師；主要學術方向為控制理論與控制工程，試驗鑒定與評估技術，生物信息學；長期擔任學校“自動控制原理”系列課程負責人，國防科技大學教學名師；獲得軍隊院�！坝弄劇便y獎1 項，主講的“自動控制原理”MOOC 課程獲評國 家級線上一 流課程1 項，獲得湖南省精品課程1項，湖南省教學成果二等獎1 項，編寫、翻譯出版教材和專著10 部；承擔完成科研項目35 項，發(fā)表論文130 余篇，獲得中國電子學會電子信息科學技術獎一等獎1 項，國防科學技術獎二等獎1項，湖南省自然科學獎二等獎1 項。
第1 章 控制系統(tǒng)導論 1
1.1 引言 1
1.2 自動控制簡史 4
1.3 控制系統(tǒng)實例 8
1.4 工程設計 13
1.5 控制系統(tǒng)設計 15
1.6 機電一體化系統(tǒng) 17
1.7 綠色工程 20
1.8 控制系統(tǒng)前瞻 21
1.9 設計實例 22
1.10 循序漸進設計實例：磁盤驅動器讀取系統(tǒng) 26
1.11 小結 27
技能自測 27
基礎練習題 29
一般習題 31
難題 35
設計題 38
技能自測答案 40
術語和概念 40
第2 章 系統(tǒng)數(shù)學模型 42
2.1 引言 42
2.2 物理系統(tǒng)的微分方程（組） 42
2.3 物理系統(tǒng)的線性近似 46
2.4 拉普拉斯變換 48
2.5 線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 54
2.6 框圖模型 64
2.7 信號流圖模型 68
2.8 設計實例 73
2.9 利用控制系統(tǒng)設計軟件進行系統(tǒng)仿真 89
2.10 循序漸進設計實例：磁盤驅動器讀取系統(tǒng) 101
2.11 小結 103
技能自測 104
基礎練習題 107
一般習題 114
難題 126
設計題 129
計算機輔助設計題 131
技能自測答案 133
術語和概念 133
第3 章 狀態(tài)空間模型 136
3.1 引言 136
3.2 動態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)變量 137
3.3 狀態(tài)微分方程（組） 139
3.4 信號流圖模型和框圖模型 143
3.5 其他形式的信號流圖和框圖模型 152
3.6 由狀態(tài)方程求解傳遞函數(shù) 155
3.7 狀態(tài)轉移矩陣和系統(tǒng)時間響應 156
3.8 設計實例 159
3.9 利用控制系統(tǒng)設計軟件分析狀態(tài)空間模型 170
3.10 循序漸進設計實例：磁盤驅動器讀取系統(tǒng) 173
3.11 小結 176
技能自測 176
基礎練習題 179
一般習題 183
難題 192
設計題 195
計算機輔助設計題 196
技能自測答案 198
術語和概念 198
第4 章 反饋控制系統(tǒng)的特性 200
4.1 引言 200
4.2 偏差信號分析 202
4.3 控制系統(tǒng)對參數(shù)變化的靈敏度 203
4.4 反饋控制系統(tǒng)的干擾信號 206
4.5 系統(tǒng)瞬態(tài)響應的調控 210
4.6 穩(wěn)態(tài)誤差 212
4.7 反饋的代價 214
4.8 設計實例 215
4.9 利用控制系統(tǒng)設計軟件分析控制系統(tǒng)特性 223
4.10 循序漸進設計實例：磁盤驅動器讀取系統(tǒng) 229
4.11 小結 231
技能自測 232
基礎練習題 235
一般習題 240
難題 247
設計題 250
計算機輔助設計題 254
技能自測答案 257
術語和概念 257
第5 章 反饋控制系統(tǒng)的性能 259
5.1 引言 259
5.2 測試輸入信號 260
5.3 二階系統(tǒng)的性能 262
5.4 零點和第三個極點對二階系統(tǒng)響應的影響 267
5.5 s 平面上特征根的位置與系統(tǒng)的瞬態(tài)響應 270
5.6 反饋控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差 272
5.7 綜合性能指標 277
5.8 線性系統(tǒng)的簡化 282
5.9 設計實例 284
5.10 利用控制系統(tǒng)設計軟件分析系統(tǒng)性能 294
5.11 循序漸進設計實例：磁盤驅動器讀取系統(tǒng) 298
5.12 小結 300
技能自測 301
基礎練習題 304
一般習題 308
難題 314
設計題 316
計算機輔助設計題 319
技能自測答案 322
術語和概念 322
第6 章 線性反饋系統(tǒng)的穩(wěn)定性 324
6.1 穩(wěn)定性的概念 324
6.2 勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定性判據(jù) 327
6.3 反饋控制系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性 333
6.4 狀態(tài)變量系統(tǒng)的穩(wěn)定性 334
6.5 設計實例 336
6.6 利用控制系統(tǒng)設計軟件分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性 343
6.7 循序漸進設計實例：磁盤驅動器讀取系統(tǒng) 348
6.8 小結 351
技能自測 351
基礎練習題 353
一般習題 357
難題 362
設計題 365
計算機輔助設計題 367
技能自測答案 369
術語和概念 369
第7 章 根軌跡法 371
7.1 引言 371
7.2 根軌跡的概念 371
7.3 繪制根軌跡 375
7.4 應用根軌跡法進行參數(shù)的設計 387
7.5 靈敏度與根軌跡 391
7.6 PID控制器 395
7.7 負增益根軌跡 404
7.8 設計實例 408
7.9 利用控制系統(tǒng)設計軟件分析根軌跡 416
7.10 循序漸進設計實例：磁盤驅動器讀取系統(tǒng) 420
7.11 小結 421
技能自測 423
基礎練習題 427
一般習題 431
難題 442
設計題 446
計算機輔助設計題 453
技能自測答案 455
術語和概念 455
第8 章 頻率響應法 457
8.1 引言 457
8.2 頻率響應圖 459
8.3 頻率響應測量 476
8.4 頻域性能指標 477
8.5 對數(shù)幅相圖 480
8.6 設計實例 481
8.7 利用控制系統(tǒng)設計軟件的頻率響應法 488
8.8 循序漸進設計實例：磁盤驅動器讀取系統(tǒng) 493
8.9 小結 495
技能自測 497
基礎練習題 501
一般習題 504
難題 514
設計題 516
計算機輔助設計題 519
技能自測答案 521
術語和概念 521
第9 章 頻域穩(wěn)定性 523
9.1 引言 523
9.2 s 平面上的圍線映射 524
9.3 奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù) 529
9.4 相對穩(wěn)定性與奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù) 537
9.5 利用頻域方法確定系統(tǒng)的時域性能指標 542
9.6 系統(tǒng)帶寬 548
9.7 時延系統(tǒng)的穩(wěn)定性 549
9.8 設計實例 552
9.9 頻域中的PID控制器 566
9.10 利用控制系統(tǒng)設計軟件分析頻域穩(wěn)定性 567
9.11 循序漸進設計實例：磁盤驅動器讀取系統(tǒng) 576
9.12 小結 577
技能自測 584
基礎練習題 586
一般習題 592
難題 603
設計題 607
計算機輔助設計題 612
技能自測答案 614
術語和概念 614
第10 章 反饋控制系統(tǒng)設計 616
10.1 引言 616
10.2 系統(tǒng)設計方法 617
10.3 串聯(lián)校正器 618
10.4 用伯德圖設計超前校正器 621
10.5 用根軌跡法設計超前校正器 626
10.6 用積分型校正器設計反饋控制系統(tǒng) 631
10.7 用根軌跡法設計滯后校正器 633
10.8 用伯德圖設計滯后校正器 636
10.9 在伯德圖上用解析法進行系統(tǒng)的設計 640
10.10 帶有前置濾波器的反饋控制系統(tǒng) 641
10.11 設計具有最小節(jié)拍響應的系統(tǒng) 643
10.12 設計實例 645
10.13 利用控制系統(tǒng)設計軟件設計控制系統(tǒng) 653
10.14 循序漸進設計實例：磁盤驅動器讀取系統(tǒng) 658
10.15 小結 660
技能自測 661
基礎練習題 664
一般習題 668
難題 678
設計題 681
計算機輔助設計題 686
技能自測答案 688
術語和概念 688
第11 章 狀態(tài)變量反饋系統(tǒng)設計 689
11.1 引言 689
11.2 能控性和能觀性 690
11.3 全狀態(tài)反饋控制設計 694
11.4 觀測器設計 698
11.5 觀測器和全狀態(tài)反饋控制的集成 701
11.6 參考輸入信號 706
11.7 最優(yōu)控制系統(tǒng) 708
11.8 內模設計 714
11.9 設計實例 716
11.10 利用控制系統(tǒng)設計軟件設計狀態(tài)變量反饋 722
11.11 循序漸進設計實例：磁盤驅動器讀取系統(tǒng) 726
11.12 小結 727
技能自測 728
基礎練習題 731
一般習題 733
難題 739
設計題 742
計算機輔助設計題 745
技能自測答案 749
術語和概念 749
第12 章 魯棒控制系統(tǒng) 751
12.1 引言 751
12.2 魯棒控制系統(tǒng)和系統(tǒng)靈敏度 752
12.3 魯棒性分析 755
12.4 含有不確定參數(shù)的系統(tǒng) 758
12.5 魯棒控制系統(tǒng)設計 759
12.6 魯棒PID控制器設計 763
12.7 魯棒內�？刂葡到y(tǒng) 767
12.8 設計實例 769
12.9 偽定量反饋系統(tǒng) 778
12.10 利用控制系統(tǒng)設計軟件設計魯棒控制系統(tǒng) 779
12.11 循序漸進設計實例：磁盤驅動器讀取系統(tǒng) 781
12.12 小結 783
技能自測 784
基礎練習題 788
一般習題 789
難題 794
設計題 797
計算機輔助設計題 802
技能自測答案 805
術語與概念 805
第13 章 數(shù)字控制系統(tǒng) 807
13.1 引言 807
13.2 數(shù)字控制系統(tǒng)應用概貌 808
13.3 采樣控制系統(tǒng) 809
13.4 z 變換 811
13.5 閉環(huán)反饋采樣控制系統(tǒng) 814
13.6 二階采樣控制系統(tǒng)的性能 817
13.7 帶有數(shù)字校正器的閉環(huán)系統(tǒng) 819
13.8 數(shù)字控制系統(tǒng)的根軌跡 822
13.9 PID控制器的數(shù)字實現(xiàn) 824
13.10 設計實例 825
13.11 利用控制系統(tǒng)設計軟件設計數(shù)字控制系統(tǒng) 832
13.12 循序漸進設計實例：磁盤驅動器讀取系統(tǒng) 837
13.13 小結 838
技能自測 838
基礎練習題 841
一般習題 844
難題 846
設計題 847
計算機輔助設計題 849
技能自測答案 850
術語與概念 850
附錄A MATLAB基礎知識 851
附錄B MathScript RT模塊入門 867
附錄C 符號、計量單位與轉換因子 889
附錄D 拉普拉斯變換對 892
附錄E 矩陣代數(shù)簡介 894
附錄F 分貝轉換表 901
附錄G 復數(shù) 902
附錄H z 變換對 905
附錄I 用離散時間近似的方法求線性系統(tǒng)的時間響應 906
附錄J 設計輔助知識要點 911
參考文獻 916
書單推薦
