مهندسی کنترل/اوگاتا/ ویراست پنجم

این کتاب در مورد مفاهیم مهم تحلیل و طراحی سیستم‌های کنترل است. این کتاب برای کسی که آن را برای خواندن درس های سیستم‌های کنترل دانشگاهی به کار می برد ، روشن و قابل فهم است. این کتاب برای دانشجویان سالهای آخر رشته های مهندسی برق ، مکانیک ، هوا – فضا و مهندسی شیمی نوشته شده است. انتظار می رود خواننده پیش نیازهای زیر را گذرانده باشد: یک درس مقدمانی در مورد معادلات دیفرانسیل، تبدیل لاپلاس ، تحلیل برداری و ماتریسی، تحلیل مدار، مکانیک و ترمودینامیک مقدماتی.

تغییرات اصلی صورت گرفته در این ویراست به قرار زیر است :

• مبحث مربوط به کاربرد متلب برای یافتن پاسخ سیستم‌های کنترل به ورودی های مختلف مفصل تر شده است.
• فایده رهیافت محاسباتی بهینه سازی با استفاده از متلب نشان داده شده است.
• مثالهای جدیدی به کتاب افزوده شده است.
• مطالبی از ویراست‌های قبلی که اهمیت مرتبه اول نداشتند حذف شده‌اند تا جای بیشتری برای مطالب مهمتر فراهم شود. نمودارهای عبور سیگنال به طور کامل حذف شده‌اند فصل مربوط به تبدیل لاپلاس حذف شده است و به جای آن جدولهای تبدیل لاپلاس و روش بسط به کسرهای جزیی به کمک مطلب به ترتیب در پیوستهای الف و ب گنجانده شده‌اند.
• پیوست ج خلاصه ای فشرده از مطالب مربوط به تحلیل برداری – ماتریسی را در بردارد. به این ترتیب خواننده با مطالب پیشنیاز این مبحث که در تحلیل و طراحی سیستمهای کنترل ضروری است ، آشنا می شود.

این ویراست کتاب مهندسی کنترل در ده فصل سازماندهی شده است.

مطالب اصلی کتاب عبارت اند از :

در فصل ۱ سیستم های کنترل معرفی شده اند. فصل ۲ به مدلسازی ریاضی سیستم های کنترل اختصاص دارد. در انتهای این فصل یک روش خطی سازی برای مدلهای ریاضی غیرخطی معرفی شده است . در فصل ۳ مدل‌های ریاضی سیستم‌های مکانیکی و الکتریکی به دست آورده شده است. فصل ۴ به معرفی سیستم های سیالاتی ( مثل سیستم های سطح مایع ، سیستم های نیوماتیکی و سیستم های هیدرولیکی ) و سیستم های گرمایی اختصاص دارد.

فصل ۵ در مورد پاسخ گذراو تحلیل حالت ماندگار سیستم‌های کنترل است. در این فصل MATLAB برای یافتن منحنی های پاسخ گذرا فراوان به کار رفته است. معیار پایداری روث برای تحلیل پایداری سیستم‌های کنترل معرفی شده است. معیار پایداری هورویتز نیز معرفی شده است.

فصل ۶ به تحلیل و طراحی سیستم‌های کنترل با استفاده از رهیافت مکان هندسی ریشه‌ها اختصاص دارد. در این فصل در مورد رسم مکان هندسی ریشه های سیستم‌های دارای فیدبک مثبت نیز صحبت شده و کاربرد MATLAB در رسم نمودار مکان هندسی ریشه‌ها به طور مفصل توضیح داده شده است. طراحی جبرانسازهای پیشفاز ، پسفاز، و پسفاز-پسفاز به روش مکان هندسی ریشه‌ها نیز در این فصل قرار دارد.

فصل ۷ به تحلیل و طراحی سیستم‌های کنترل با استفاده از رهیافت پاسخ فرکانسی اختصاص دارد. معیار پایداری نایکوییست به شیوه ای ساده قابل فهم معرفی شده است. رهیافت نمودار بودی، برای طراحی جبرانسازی پیشفاز، پسفاز ، و پیشفاز – پسفاز بیان شده است.

فصل ۸ در مورد کنترل کننده های PID و PID  اصلاح شده است. رهیافت محاسباتی یافتن مقادیر پارامترهای کنترل کننده PID به تفصیل معرفی شده است ، خصوصاً برای مواردی که باید معیارهایی مربوط به مشخصات پاسخ پله برآورده شود.

فصل ۹ اصول پایه ای تحلیل سیستم  کنترل در فضای حالت بیان شده است . مفاهیم کنترل پذیری و مشاهده پذیری به تفصیل مورد بررسی قرارگرفته است.

فصل ۱۰ به طراحی سیستم کنترل در فضای حالت اختصاص دارد. جایدهی قطب مشاهده‌گر حالت و کنترل بهینه مرتبه  دو از مباحث این فصل است در انتهای فصل ۱۰ سیستم‌های کنترل مقاوم به اختصار مورد بررسی قرار گرفته‌اند.

آرایش کتاب به نحوی است که کار دانشجو در درک تدریجی نظریه کنترل را ساده کند. در معرفی مطالب کوشیده شده از مباحث ریاضی پیچیده پرهیز شود . اثبات مطالب تنها در صورتی ارائه شده که برای درک موضوع مورد بحث ضروری باشد.

کوشش بسیاری شده است تا مسائل نمونه در نقاط کلیدی کتاب گنجانده شود، طوری که خواننده درک روشنی از مطالب معرفی شده کسب کند همچنین تعدادی مسئله حل شده ( مسائل الف ) در انتهای هر فصل ، بجز فصل ۱ ، آورده شده است . خواننده را ترغیب می کنیم که این مسائل حل شده را به دقت مطالعه کند چنین کاری کمک می کند که درک عمیقتری از مباحث عنوان شده کسب شود. علاوه بر این مسائل ، مسائل دیگری ( بدون حل ) در انتهای فصلها ( باز هم به جز فصل ۱ ) آورده شده است. این مسائل می تواند به عنوان تکلیف درسی ، یا برای گرفتن کوییز مورد استفاده قرار گیرد.

اگر کتاب در یک درس نیمسالی به کار گرفته شود ( با حدود ۵۴ ساعت کلاس ) می توان بخش عمده ای از مطالب را درس داد، البته حذف بعضی عناوین ضروری است. به خاطر کثرت مثال و مسئله حل شده، این کتاب می تواند به صورت خودآموز نیز مورد استفاده قرار گیرد، خصوصاً برای مهندسین شاغلی که تمایل دارند در مورد اصول نظریۀ کنترل به مطالعه بپردازند.

انتشارات نص