前言
随着控制理论的发展、控制工程实践的深入和科学技术的进步，过去很多需要专业技术人员才可以完成的系统设计和调试任务，现在很容易借助设备的在线使用说明和帮助文件，由一般技术人员来完成，难度和工作量都大大减小了。而另一方面，对于从事产品设计开发的技术人员来说情况正好相反，面对越来越高的产品设计要求和越来越复杂的控制工程问题，单回路输入输出设计往往难以满足产品开发和控制工程的实际需求，迫切需要更多、更先进、更有效的系统分析和设计手段。状态空间描述以及建立在这种描述之上的系统设计方法，例如系统优化的设计方法，复杂系统和非线性系统的分析方法和设计方法，自适应、鲁棒、智能或模糊的设计方法等，已经逐渐成为控制工程师们必备和常用的知识。
然而，自20世纪四五十年代自动控制经典理论、七八十年代现代控制理论形成以来，自动控制原理和现代控制理论课程，大纲和教材内容三十年间变化不大。特别是近十几年来，控制理论相关课程难教难学，教学效果不太理想，学生学习兴趣不高，难以将所学知识形成一个相互联系的有机整体，综合运用和解决实际问题的能力偏弱的问题越来越突出。其中，以控制理论发展的前后两个阶段为分界，自动控制经典理论的内容缺乏必要的系统基础知识作支撑，在局部细节上占用的课时太多，现代控制理论的内容又太过空洞，在讲述了一大堆概念和判据之后，学生并不知道如何应用这些结果去指导具体的系统设计。因此，人们会产生疑问： 一个简单的PID控制讲那么多内容有必要吗？为什么总是PID？如何利用现代控制理论的知识去得到更好的设计？
2000年，美国空军科研部（Air Force Office of Scientific Research）邀请世界各国的一些著名控制专家成立了一个委员会，研讨21世纪控制科学的未来方向，于2002年6月发布了一份104页的报告： 《信息爆炸时代的控制关于控制、动力学和系统未来方向的专家小组报告》（Control in an Information Rich World： Report of the Panel on Future Directions in Control, Dynamics and Systems），阐述了21世纪控制科学的发展机遇与挑战，建议对过去40年控制科学的研究成果进行系统性梳理，为专业和非专业人士开发新的课程和教科书，使控制课程成为大学理工科专业的必修课，以满足未来控制科学教育的需求。2008年，在由中国自动化学会组织编写的《控制科学与工程学科发展报告（20072008）》中，也指出了控制科学与工程学科基础教育及课程体系改革的必要性和紧迫性。
总的来说，一方面经典控制理论阐述的根轨迹法和伯德图法使得单变量系统的分析、设计过程大为简化，采用的一阶或二阶调节器因为有明确的物理意义，参数调整往往可以凭经验在线完成。另一方面，经典理论的设计方法用主导极点或主导零、极点规定系统的特性，是一种输入输出设计，限制了系统性能的提高，为得到性能更为优异的系统设计，需要用现代控制理论的方法才能解决。由此，在学习和实践过程中，了解不同方法的设计思路，明确各自的优缺点和应用范围，比给出某个具体的设计更重要。在国外，减少根轨迹和伯德图两种方法的讲述，增加线性系统的基础知识，其趋势已经很明显。国内也有根轨迹法和伯德图法孰轻孰重，是否可以只讲一种方法的争论，有些教材则试图将经典和现代理论放在一起讲述，但简单的整合并未达到预期的目的，还缺乏成功的经验。
为了弥补现有教材在上述方面的不足，本书试图通过问题解答的形式，用简单的语言来揭示单变量和多变量控制系统分析与设计共同遵循的规律。另外作为教辅书，还给出了作者编著的《自动控制原理（第二版）》和《现代控制理论（第二版）》两本教材全部习题的解答。本书作为一种新的尝试，难免存在不足之处，欢迎读者不吝指正。
夏超英
2017年10月于天津大学
購物車/收銀台(
0
) | 在線留言板
| 付款方式
| 聯絡我們
| 運費計算
| 幫助中心 |
加入書簽
HOME
新書上架
