پيش‌گفتار
كتاب حاضر كه نتيجه سي و دو سال تدريس آقاي آناند كومار است، مباني درس سيستم‌هاي كنترل را به‌صورتي ساده و روان مطرح كرده است. دليل عمده انتخاب آن براي ترجمه علاوه بر خصوصيات فوق وجود تعداد زيادي مثال پس از بخش‌هاي مختلف هر فصل است، كه به درك بهتر مطلب توسط دانشجو كمك قابل توجهي نموده و آن‌را به صورت يك خودآموز در مي‌آورد.
وجود مجموعه‌اي از سئوالات در قالب‌هاي مختلف و تعدادي مسائل حل نشده در پايان هر فصل به دانشجو در ارزيابي خود از ميزان فراگيري مطلب كمك مي‌نمايد. پاسخ اين سئوال‌ها و مسائل نيز به دنبال آنها ارائه شده است.
كتاب را مي‌توان به‌عنوان مرجع براي درس سيستم‌هاي كنترل خطي در طول يك ترم براي دانشجويان گرايش‌هاي مختلف مهندسي برق در مقطع كارشناس استفاده نمود.
مطالب كتاب در قالب ده فصل تنظيم شده است، كه رئوس كلي مطالب آنها بشرح زير است؛
• در فصل اول لزوم استفاده از سيستم‌هاي كنترل، دسته‌بندي آنها و سرو‌مكانيزم‌هاي رايج مطرح شده است.
• در فصل دوم انواع سيستم‌هاي مكانيكي و تناظر آنها با سيستم‌هاي الكتريكي بحث شده است.
• روش‌هاي مختلف نمايش سيستم‌هاي كنترل نظير نمودار بلوكي و گراف جريان سيگنال و محاسبه تابع انتقال از روي آنها موضوع بحث فصل سوم است.
• تجزيه و تحليل سيستم‌هاي كنترل در حوزه زمان و مشخصات پاسخ گذرا و پاسخ حالت پايدار در فصل چهارم مورد بحث قرار گرفته است.
• پايداري مهمترين نياز پايه يك سيستم كنترل است. روش روث به‌عنوان ساده‌‌ترين روش امتحان پايداري، مشكلات روش و راه‌هاي غلبه بر آنها موضوع بحث فصل پنجم است.
• در فصل ششم مكان هندسي ريشه‌ها به‌عنوان يك روش توانمند حوزه زمان براي تجزيه و تحليل و طراحي سيستم‌هاي كنترل مورد بررسي قرار گرفته است.
• از آنجا كه تجزيه و تحليل و طراحي سيستم‌هاي كنترل در حوزه فركانس ساده‌تر از حوزه زمان است، رابطه بين پاسخ‌هاي زماني و فركانس يك سيستم مرتبه دوم، نمودارهاي قطبي و نمودارهاي بود در فصل هفتم مورد بحث قرار گرفته‌اند.
فهرست مطالب
فصل1 مقدمه‌ای بر سیستم‌های کنترل 1
1.1 مقدمه 2
1.2 دسته‌بندی سیستم‌های کنترل 3
1.3 پس خور چیست و اثرات آن چگونه است 10
1.4 سرو مکانیزم 13
فصل2 مدل‌های ریاضی سیستم‌های فیزیکی 23
2.1 مدل کردن عناصر سیستم مکانیکی 24
2.2 سیستم‌های الکتریکی 29
2.3 سیستم‌های متناظر 30
2.4 تابع انتقال: سیستم‌های تک - ورودی – تک – خروجی 32
2.5 تابع انتقال (سیستم‌های چند متغیره) 34
2.6 دستور العمل محاسبه تابع انتقال 36
2.7 سرو موتورها 67
2.8 سینکروها 81
2.9 قطارهای دنده 85
فصل 3 نمودار بلوکی و گراف‌های جریان سیگنال 103
3.1 نمودارهای بلوکی 104
3.2 گراف‌های جریان سیگنال 114
3.3 خصوصیات پایه گراف جریان سیگنال 120
فصل 4 تجزیه و تحلیل پاسخ زمانی 179
4.1 پاسخ زمانی سیستم‌های کنترل 180
4.2 سیگنال‌های آزمایش استاندارد 181
4.3 پاسخ زمانی سیستم‌های مرتبه اول 184
4.4 سیستم‌های مرتبه دوم 189
4.5 خطاهای حالت پایدار و ثابت‌های خطا 198
4.6 انواع سیستم‌های کنترل 200
4.7 اثر افزودن قطب و صفر به تابع انتقال 204
4.8 قطب‌های غالب تابع انتقال 205
4.9 پاسخ با کنترل کننده‌های P، PI، PS و PID 240
فصل 5 معیار پایداری مسیر 279
5.1 مقدمه 280
5.2 پایداری ورودی – کراندار، خروجی – کراندار 281
5.3 شرایط لازم برای پایداری 285
5.4 معیار پایداری روث 289
5.5 مشکلات در فرمول‌بندی جدول روث 291
5.6 کاربرد معیار پایداری روث در سیستم‌های پس خور خطی 305
5.7 تجزیه و تحلیل پایداری نسبی 323
فصل 6 تکنیک مکان هندسی ریشه‌ها 341
6.1 مقدمه 342
6.2 مفاهیم مکان هندسی ریشه‌ها 342
6.3 رسم مکان هندسی ریشه‌ها 347
6.4 قواعد رسم مکان هندسی ریشه‌ها 348
6.5 اثر افزودن قطب و صفر به 359
فصل 7 تجزیه و تحلیل پاسخ فرکانسی 415
7.1 مقدمه 416
7.2 همبستگی بین پاسخ زمانی و فرکانسی 417
7.3 نمودارهای قطبی 428
7.4 نمودارهای بود 440
7.5 سیستم‌های تمام گذر و حداقل فاز 457
7.6 محاسبه حاشیه بهره و حاشیه فاز 460
7.7 تعیین تجربی تابع انتقال 463
7.8 نمودارهای لگاریتم دامنه بر حسب فاز 464
7.9 پاسخ فرکانسی حلقه بسته 465
فصل 8 نمودار نایکویست 495
8.1 مقدمه 496
8.2 اصل منطق 496
8.3 معیار پایداری نایکویست 501
8.4 اعمال معیار پایداری نایکویست به نمودارهای قطبی معکوس 520
8.5 اثرات افزودن صفر و قطب به بر شکل نمودار نایکویست 523
8.6 ارزیابی پایداری نسبی با استفاده از معیار نایکویست 523
8.7 دوایر M و N ثابت 536
8.8 نقشه نیکولاس 540
فصل 9 جبران سازی 551
9.1 مقدمه 552
9.2 انواع جبران ساز 552
9.3 پیاده سازی جبران سازهای پایه 554
9.4 جبران سازی متوالی در حوزه فرکانس 561
9.5 کنترل کننده تناسبی، انتگرالی و مشتقی (PID) 576
فصل 10 تجزیه و تحلیل فضای حالت 587
10.1 نظریه کنترل مدرن 588
10.2 ایده‌های حالت، متغیرهای حالت و مدل حالت 590
10.3 نمایش فضای حالت 594
10.4 تجزیه توابع انتقال 619
10.5 قطری سازی 632
10.6 حل معادلات حالت: ماتریس گذر حالت و معادله گذر حالت 643
10.7 محاسبه ماتریس گذر حالت 645
10.8 تعیین تابع انتقال از روی مدل حالت 663
10.9 پایداری 665
10.10 کنترل‌پذیری سیستم‌های خطی 667
10.11 رویت پذیری سیستم‌های خطی 674
