控制系统工程：第六版——诺曼·N·尼斯

“Control Systems Engineering”是Norman S. Nise编写的第六版教材，专注于控制系统工程领域的知识。这本书深入探讨了控制系统的理论与实践，包括电机、反馈控制、信号放大等核心概念。 在控制系统工程中，一个典型的例子是天线方位角控制系统。如图所示，该系统包括一个用于设定目标方位角的电位器（Potentiometer），一个电机负责实际的转动，以及差分放大器和功率放大器来处理电信号。电机连接到一系列齿轮（N1, N2, N3）以提供必要的扭矩转换，以驱动负载（例如天线）到达所需的方位角θ。 电机的运动由输入信号i(t)控制，它经过差分放大器和功率放大器放大后，驱动电机旋转。电位器用于设定期望的方位角，并提供反馈信号o(t)，比较实际位置与设定值。整个系统的动态特性可以通过传递函数来描述，例如用s+a表示的惯性环节，其中s是拉普拉斯变换变量，a是系统的阻尼比。 在控制系统中，参数的选择对系统性能至关重要。例如，Ra代表电机的电阻，Ja是转动惯量，Da是电机的力矩常数，Kb是电机反电动势系数，Kt是电机的转矩常数。齿轮的齿数N1, N2, N3影响传动比，JL是负载的转动惯量，而DL是负载的转动阻力矩。这些参数在不同的配置（Configuration1, Configuration2, Configuration3）中有所不同，可以调整以优化系统的响应速度、稳定性和精度。 此外，书中还提到了电位器的传递函数Kpot，这关系到信号的放大和反馈效果。在不同的配置下，Kpot的值不同，表明电位器在不同情况下对系统性能的影响可能有所变化。而K和K1则可能是系统的增益参数，它们对系统的放大效果和稳定性有直接影响。 “Control Systems Engineering”第六版通过实例讲解了控制系统的构成、工作原理和参数设计，涵盖了电机控制、信号处理和系统分析的关键知识点，是学习控制系统工程的重要参考资料。