作者简介

约翰·基亚松（John Chiasson）博士是IEEE会士，现为博伊西州立大学电子与计算机工程系副教授。他曾在波音、霍尼韦尔、ABB公司和橡树岭国家重点实验室工作。他的研究兴趣在于系统和控制领域。著有 Modeling and High-Performance Control of Electric Machines (John Wiley & Sons, 2005)、 An Introduction to Probability Theory and Stochastic Processes (John Wiley & Sons, 2013)等技术专著。

图1-11 飞行员使用操纵杆、踏板和油门控制飞机
来源：Steve Karp ^[9] ，“How It Works Flight Controls”, October 12, 2013, https://www.youtube.com/watch?v=AiTk5r-4coc

图1-21 实验室磁悬浮系统
来源：Barie and Chiasson ^[10] “Linear and nonlinear state-space controllers for magnetic levitation”, International Journal of Systems Science, vol.27, no.11, pp.1153-1163, November 1996.DOI-https://doi.org/10.1080/00207729608929322

图6-30 直流电动机的转子（左）和转速表（右）的照片。注意，直流电动机的绕组槽是倾斜的
来源：由田纳西大学J. D. Birdwell教授提供

图9-38 使用设计模型 G （ s ）和真值模型 G _truth （ s ）的俯仰角响应

图9-39 使用设计模型 G （ s ）和真值模型 G _truth （ s ）的升降舵指令角 δ _c

图10-19 图10-18闭环极点在-5处的系统的阶跃响应

图10-24 图10-23的二自由度控制系统的阶跃响应

图10-36 参考输入 r （ t ）的响应θ（ t ）和θ _p （ t ）

图11-17

图11-26

图11-27 的奈奎斯特极坐标图

图11-28 的奈奎斯特极坐标图。当 ω →0时， G （j ω ）（蓝色）的曲线渐近于垂直线Re{ s }=-（1/10+1）

图11-29 奈奎斯特曲线的例子

图11-30 的奈奎斯特极坐标图

图11-32 的奈奎斯特极坐标图

图11-35 的奈奎斯特图

图11-36 当 K >0时1+ KG （ s ）的奈奎斯特图

图11-37 当 K >0时1/ K + G （ s ）的奈奎斯特图

图11-38 当0< K <1或-∞<-1/ K <-1时，1/ K + G （ s ）的奈奎斯特图

图11-39 当 K >1或-1<-1/ K <0时，1/ K + G （ s ）的奈奎斯特图

图11-40 的奈奎斯特图

图11-42 的奈奎斯特图

图11-43 的奈奎斯特图

图11-45 的奈奎斯特图

图11-46 的奈奎斯特图

图11-49 ， G （j1.55）=-1/2.4，| G （j 1）|=1

图11-51 的奈奎斯特图，， G （j0.68）=1e ^-j159°

图11-53 ， G （j3.35）=-9， G （j12.6）=1e ^-j140°

图11-56 从-1+j0到 G _c （j ω ） G （j ω ）的复向量为1+ G _c （j ω ） G （j ω ）

图11-68 的奈奎斯特环绕线

图11-69 的极坐标图

图11-71 的奈奎斯特等值线图

图11-72 的极坐标图

图11-74

图11-82 奈奎斯特等值线

图11-83 奈奎斯特等值线

图11-97 G _c （ s ） G （ s ）的奈奎斯特环绕线和奈奎斯特图

图11-98 G _c （ s ） G （ s ）的奈奎斯特环绕线

图11-99 G _c （ s ） G （ s ）的极坐标图

图11-101 G _c （ s ） G （ s ）的奈奎斯特环绕线

图11-102 G _c （ s ） G （ s ）的极坐标图

图12-8 的根轨迹

图12-11 带三条渐近线的根轨迹图，渐近线交于点-2

图12-22 开环复共轭极点对的分离角

图12-32 的根轨迹

图12-33 开环极点对根轨迹的影响

图12-34 开环零点对根轨迹的影响

图12-35 分离点对根轨迹的影响
来源：改编自Kuo ^[2] 。Automatic Control Systems, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1987

图12-38 K _c G _lead （ s ） G _notch （ s ） G _p （ s ）的根轨迹

图12-39 时 K _c G _lead （ s ） G _notch （ s ） G _p （ s ）放大的根轨迹

图12-40 时 K _c G _lead （ s ） G _notch （ s ） G _p （ s ）的根轨迹

图12-41 响应θ _p （ t ）和θ（ t ）以及参考输入 r （ t ）的仿真

图17-2

图17-3 G _c （jω） G _X （j ω ）的奈奎斯特图

图17-7 用于携带摆杆的Quanser小车特写 ^[34] 。小前齿轮由直流电动机驱动，推动小车沿轨道前后移动
来源：Quanser-教育和研究的实时控制实验，www.quanser.com

图17-14

图17-17 的奈奎斯特等高线和图

本书通过MATLAB/Simulink基础工具阐述控制系统的建模、分析和设计。本书首先提出对建模和控制的需求，之后继续介绍单轴刚体动力学（齿轮、小车沿斜坡滚动），然后对直流电动机、转速表和光学编码器进行建模。利用这些动态模型的传递函数表示，引入PID控制器作为跟踪阶跃输入和抑制恒定干扰的有效方法。本书还讲述现代控制理论中的状态空间分析与综合设计方法。本书为电气、机械和航空航天/航空工程专业的学生提供了易于理解且直观的建模与控制指南。

All rights reserved. This translation published under license. Authorized translation from the English language edition, entitled An Introduction to System Modeling and Control, ISBN 9781119842897, by John Chiasson, Published by John Wiley & Sons. No part of this book may be reproduced or transmitted in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, recording or any information storage and retrieval system, without permission from the publisher.

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