何明字

　　本書特別強調機電控制系統之分析與設計，具有以下的主題特色：

　　專注於控制系統之理論基礎。

　　研究動態系統建模、複變數、拉氏變換等。

　　瞭解系統穩定度、時域分析、根軌跡技術、狀態變數分析等控制主題。

　　將本書所學的知識應用於實際的控制系統設計問題，例如主動式懸吊系統。

　　藉由使用 Virtual Lab 軟體，讀者可如臨實境地進行速度或位置控制的實驗。

　　新增譯者對本書註釋之導讀附錄，使讀者進一步瞭解書中部分內容。

　　本書原文出版公司網站提供建構在 MATLAB 平台上之圖形化應用軟體 ACSYS，使讀者專注於學習如何解決控制問題，而不必撰寫程式。

第 1 章　導　論
1.1　簡　介
1.2　何謂回授及其影響為何？
1.3　回授控制系統的類型
1.4　摘　要

第 2 章　數學基礎
2.1　複數變數之觀念
2.2　頻域圖
2.3　微分方程式之簡介
2.4　拉氏變換
2.5　利用部分分式展開法求反拉氏變換
2.6　拉氏變換在求解線性微分方程式之應用
2.7　線性系統的脈衝響應及轉移函數
2.8　線性控制系統的穩定度
2.9　有界輸入有界輸出 (BIBO) 穩定度 ── 連續資料系統
2.10　特徵方程式的根與穩定度之間的關係
2.11　連續資料系統之零輸入穩定度和漸近穩定度
2.12　決定穩定度的方法
2.13　勞斯 – 赫爾維茲準則
2.14　MATLAB 工具與個案研究
2.15　摘　要

第 3 章　方塊圖與信號流程圖
3.1　方塊圖
3.2　信號流程圖
3.3　MATLAB 工具與個案研究
3.4　摘　要

第 4 章　動態系統建模：理論基礎與背景工具
4.1　機械系統模型化之簡介
4.2　簡單電氣系統模型化之簡介
4.3　主動電氣元件之建模：運算放大器
4.4　熱力系統模型化之簡介
4.5　流體系統模型化之簡介
4.6　流體系統中的感測器與編碼器
4.7　控制系統中的直流馬達
4.8　具傳輸滯後的系統 ( 時間延遲 )
4.9　非線性系統的線性化
4.10　類比關係
4.11　個案研究
4.12　MATLAB 工具
4.13　摘　要

第 5 章　控制系統時域分析
5.1　連續資料系統的時間響應之介紹
5.2　控制系統時間響應的典型測試信號
5.3　單位步階響應與時域規格
5.4　穩態誤差
5.5　原型一階系統的時間響應
5.6　原型二階系統的暫態響應
5.7　直流馬達的速度與位置控制
5.8　位置控制系統的時域分析
5.9　基本控制系統與轉移函數中加入極點及零點的影響
5.10　轉移函數的主極點與零點
5.11　使用增加極點與零點的基本控制系統
5.12　MATLAB 工具
5.13　摘　要

第 6 章　控制實驗室 ( 置於隨書光碟中 )
6.1　簡　介
6.2　虛擬實驗系統之描述
6.3　SIMLAB 及 VIRTUAL LAB 軟體之介紹
6.4　模擬與虛擬實驗
6.5　設計專題 1 ── 機械手臂
6.6　設計專題 2 ── 四分之一車體模型
6.7　摘　要

第 7 章　根軌跡分析
7.1　簡　介
7.2　根軌跡 (RL) 的基本性質
7.3　根軌跡的性質
7.4　根軌跡之設計要點
7.5　根廓圖：多重參數變動
7.6　MATLAB 工具與個案研究
7.7　摘　要

第 8 章　頻域分析
8.1　簡　介
8.2　原型二階系統的 Mr，ωr 與頻寬
8.3　在順向路徑轉移函數加入一個零點的影響
8.4　在順向路徑轉移函數加入一個極點的影響
8.5　奈奎斯特穩定度準則：基本原理
8.6　極小相位轉移函數系統的奈奎斯特準測
8.7　根軌跡圖與奈奎斯特圖之間的關係
8.8　範例說明：針對極小相位轉移函數之奈奎斯特準測
8.9　在 L(s) 加入極點與零點對奈奎斯特圖形狀的影響
8.10　相對穩定度：增益餘裕與相位餘裕
8.11　應用波德圖的穩定度分析
8.12　相對穩定度與波德圖的增益曲線斜率之關係
8.13　利用增益 – 相位圖之穩定度分析
8.14　增益 – 相位平面上之定值 – M 軌跡：尼可斯圖
8.15　非單位回授系統之尼可斯圖之應用
8.16　頻域中之靈敏度研究
8.17　MATLAB 工具與個案研究
8.18　摘　要

第 9 章　控制系統設計
9.1　簡　介
9.2　PD 控制器設計
9.3　PI 控制器設計
9.4　PID 控制器設計
9.5　相位超前控制器設計
9.6　相位落後控制器設計
9.7　相位超前 – 落後控制器設計
9.8　極 – 零點對消設計：陷波濾波器
9.9　順向控制器及前饋控制器
9.10　強健控制器及前饋控制器
9.11　內環迴路回授控制
9.12　液壓控制系統
9.13　控制器設計
9.14　MATLAB 工具與個案研究
9.15　繪圖指導
9.16　摘　要

第10章　狀態變數分析 ( 置於隨書光碟中 )
10.1　簡　介
10.2　方塊圖、轉移函數和狀態圖
10.3　狀態方程式的向量 – 矩陣表示法
10.4　狀態轉移矩陣
10.5　狀態轉移方程式
10.6　狀態方程式和高階微分方程式之關係
10.7　狀態方程式與轉移函數之關係
10.8　特徵方程式、特徵值與特徵向量
10.9　相似變換
10.10　轉移函數的分解
10.11　線性系統的可控性
10.12　線性系統的可觀性
10.13　可控性、可觀性和轉移函數之間的關係
10.14　可控性與可觀性的不變性定理
10.15　個案研究：磁浮球系統
10.16　狀態回授控制
10.17　狀態回授之極點配置設計
10.18　具有積分控制的狀態回授
10.19　MATLAB 工具與個案研究
10.20　摘　要

附錄