《控制手册:控制系统的行业应用(第2版 下册)》出版后立刻成为研究现代控制系统的工程师们所需的必备资源。
在《控制手册:控制系统的行业应用(第2版 下册)》所获得的众多荣誉中,值一提的便是其第1版作为工程手册在1996年被AAP所引用。
如今,威廉·S·莱文再次编著了这本全面、控制工程资料。他已经完全重编了已有文本以反映自上个版本以来取得的技术进步,同时将内容进行了扩展,并且包含了让控制工程在很多领域都成为关键组成部分的多学科交叉的观点。
《控制手册》(第2版)共融入了200多名专家的前沿贡献。其资料现已从一本书扩展到了三本,此次翻译出版的第二本《控制手册——控制系统的行业应用(第2版下)》,包含了按主题分类的35个全新的应用领域,包括的应用有:
汽车,包括PEM燃料电池
航空航天
机器与过程工业控制
生物医学用途,包括机器人手术和药物发现与开发
电子和通信网络
其他的应用都包含在了反映控制系统的多学科性质的章节中,比如金融投资组合的建设申请,土木结构的地震反应控制,量子估计和控制,空调和制冷系统的建模和控制。
同第1版相比,新版本不仅记录了在控制工程中已取得的成就,还为研究人员提供了取得更多进展的方法。
正如你了解的那样,《控制手册》(第1版)反响颇佳,获得了很好的销量,很多读者告诉我他们觉得这本书十分有用。对于出版者而言,这就是再版的理由;对于第1版的编者来说,这也是一个不利因素。第2版可能不会像第1版那么好这一风险是真实存在而且令人不安的。我尽力保证第2版至少会像第1版一样好,希望你们赞同我已经做到这一点。
我在第2版中进行了两个大的调整。第一,《行业应用》-书中的所有案例都是全新的。工程实践中的一个不可改变的事实是,一旦一个问题得到解决,人们就不会像它没解决时那么感兴趣了。在第2版中,我尽力寻找了一些特别具有启发性且令人激动的应用。
第二,我意识到根据学科分类来组织《行业应用》一书的编写是不合理的。大部分控制应用都是跨学科的。例如,一个自动控制系统包含把机械信号转变为电信号的传感器、把电信号转变为机械信号的执行机构、若干计算机以及把传感器、执行机械、计算机连接起来的通信网络,他们不属于任何一个特定的学科领域。你会发现这些实例现在是根据应用领域的分类而组织起来的,比如自动化领域和航空航天领域。
这种新的组织会带来一个小小的、但在我看来很有趣的问题。一些很精彩的应用不适合这种新分类方法,起初我把他们归并到杂项中。有些作者认为“杂项”这个词有点负面含义而表示反对,我也同意他们的说法。经再三考虑,并咨询文学方面的朋友和查询了图书馆资料后,我把这一章节重新命名为“特殊应用”。抛开名字不谈,这些都是很有趣而且很重要的例子,我希望读者会像对待符合我分类方案的章节一样,阅读这些论文。
《先进方法》一书中涉及的领域也有了显著的改进,为此第2版中收录了二十几篇全新论文。一部分位于两个新的章节中:混成系统分析和设计以及网络和网络控制。
《基础》一书中也有了一些改变,主要体现在更注重抽样和离散化,这是因为现在的大部分系统都是数字的。
我很享受编辑第2版的过程,同时也学到了很多。我希望读者们也能享受阅读的过程并有所收获。
威廉·S·莱文(William S.Levine),在麻省理工学院获得了学士、硕士以及博士学位,后加入了马里兰大学帕克分校,目前担任电子与计算机工程系研究教授。在他的整个职业生涯中,他一直致力于控制系统的设计和分析以及估计滤波与系统建模中的相关问题。为了理解一些有趣的控制器的结构,他和几位神经生理学家合作,在哺乳动物运动控制方面进行了大量的研究。
他是1992年3月出版的《基于Matlab的控制系统的分析和设计》的合著者之一,该书在1995年3月出版第2版;他还是Birkhauser出版社出版的《网络和嵌入式控制系统手册》一书的合编者之一。此外,他也是Birkhauser出版社控制工程系列丛书的编辑。他曾担任IEEE控制系统学会和美国自动控制委员会的主席,目前担任sIAM控制理论及其应用特别兴趣小组的主席。
他是IEEE会士,IEEE控制系统学会的杰出会员,也是IEEE第三千禧奖章的获得者。他和他的合作者们由于在旋翼飞机方面的杰出研究而获得1998年的Schroers奖。此外,他和他的另一个团队还因论文“Discrete—Time Point Processes in Urban Traffic Queue Estimation”而获得了《IEEE自动控制学报》的优秀论文奖。
译者序
第2版序言
鸣谢
编辑委员会
编者
参与人
第四部分 生物和医学领域
第19章 基于模型的生化反应器控制
19.1 引言
19.2 生化反应器技术
19.3 生物反应器的监测与控制
19.4 生化反应器的动力学建模
19.5 连续操作模式
19.6 间歇和流加操作模式
19.7 生化反应器的工艺流程控制
19.8 连续式生化反应器
19.9 流加式生物反应器
19.10 展望
19.11 术语定义
19.12 补充信息
致谢
参考文献
第20章 机器人手术
20.1 引言
20.2 机器人手术系统
20.3 计算机控制的机器人
20.4 遥操作
20.5 协同控制
20.6 NOTES和柔性机器人
20.7 应用
20.8 前景
参考文献
第21章 随机基因表达:建模、分析与辨识
21.1 引言
21.2 随机化学动力学
21.3 随机分析工具
21.4 参数辨识
21.5 实例
致谢
参考文献
第22章 将人体作为动力学系统进行建模:在药物开发中的应用与发展
22.1 引言
22.2 药物开发中的危机
22.3 药物开发的系统化方法
22.4 两个成功的案例
22.5 将人体作为动力学系统进行建模的几点思考
22.6 结论
参考文献
第五部分 电子领域
第23章 无刷直流电机控制
23.1 经二次规划的无刷直流电机转矩最优控制
23.2 优化相电流
23.3 可达到的最大转矩
23.4 实验特性
23.5 性能测试
23.6 基于空间频率分析的换向律
23.7 基于傅里叶级数的电机转矩建模和控制
23.8 高速状态下换向律的改进
23.9 无刷电机励磁电流的自适应再整形
23.10 基于电感矩阵的电机建模
23.11 自适应控制
23.12 实验
23.13 估计参数的历史曲线
参考文献
第24章 升压变换器混合模型预测控制
24.1 引言
24.2 升压变换器的混合状态模型
24.3 连续时间EOCP的公式化表示
24.4 HMPC设计
24.5 数值优化算法
24.6 硬件实现
24.7 小结
参考文献
第六部分 网络领域
第25章 网络化控制的SNR方法
25.1 引言
25.2 启发式案例的研究:WCDMA的功率控制
25.3 NCS分析的常规设置
25.4 SNR受限的AWN信道的控制架构
25.5 SNR受限的AwN信道的NCS的优化设计
25.6 通信约束向SNR约束的转化
25.7 SNR方法在WCDMA功率控制中的应用
25.8 结论
致谢
参考文献
第26章 通信网络的优化与控制
26.1 引言
26.2 网络效用最大化
26.3 公平
26.4 分布式控制及其稳定性
26.5 分布式效用最大化的原始算法
26.6 分布式效用最大化的对偶算法
26.7 无线网络的跨层设计
26.8 小结
参考文献
第七部分 特殊应用领域
第27章 先进的运动控制设计方法
27.1 引言
27.2 运动系统
27.3 前馈控制设计
27.4 反馈控制设计
27.5 计量型AFM的控制设计
27.6 小结
参考文献
第28章 颜色控制:一种先进的反馈系统
28.1 引言
28.2 系统概述
28.3 颜色控制:一种现代的反馈方法
28.4 过程控制
28.5 总结
参考文献
第29章 金融资产投资组合的建立:最优随机控制方法的一个应用
29.1 引言
29.2 Markowitz的均值一方差投资组合理论
29.3 建立收益关于时间的模型
29.4 多阶段离散时间投资组合问题的优化
29.5 连续时间投资组合问题的优化
29.6 最后的讨论
参考文献
第30章 土木建筑结构的地震响应控制
30.1 引言
30.2 地震干扰模型
30.3 控制设计的性能指标
30.4 控制设计
30.5 非理想的装置模型
30.6 例子
30.7 总结
参考文献
第31章 量子估计与控制
31.1 引言
31.2 若干量子力学知识
31.3 量子估计与控制方法
31.4 量子估计
31.5 最优量子反馈控制
致谢
参考文献
第32章 海上船舶的运动控制
32.1 系统结构与控制目标
32.2 海上船舶的刚体动力学
32.3 操纵性水动力学及其模型
32.4 耐波性水动力学及其模型
32.5 航道中的操纵性运动模型
32.6 船舶运动控制系统的设计
32.7 示例:水面船舶的定位控制
32.8 示例:水面船舶的航向保持自动驾驶仪
32.9 总结
参考文献
第33章 不稳定振荡流的控制
33.1 引言
33.2 燃烧振荡
33.3 冲击射流
致谢
参考文献
第34章 空调制冷系统的建模与控制
34.1 引言
34.2 AC&R系统的基本原理
34.3 基本的系统动力学
34.4 基本的控制方法
34.5 先进的控制设计
34.6 结束语
术语
参考文献