کتاب سیستمهای کنترل - دیانی

کتاب سیستمهای کنترل تالیف محمود دیانی و بهرام کریمی توسط انتشارات نص به چاپ رسیده است.

این کتاب نیز مانند کتاب هایی که قبلاً از دوره ی کتاب های رهیافت حل مسئله منتشر شده، بر آن است تا در کنار کتاب های درسی اصلی کنترل، دانشجو را در کسب موفقیت بیشتر راهنمایی کند. کتاب با یک فصل مقدماتی کوتاه شروع می شود؛ در این فصل دانشجو باید تبدیل لاپلاس را مرور کرده و با اصول سیستم های فیدبک دار آشنا شود.

فصل دوم به مدلسازی مربوط می شود. این فصل نیز در حقیقت بخشی از دانش کنترل به حساب نمی آید و در واقع مقدمه ای از درس مدلسازی سیستم های دینامیکی می باشد. در این فصل هر دو دسته دانشجویان رشته های برق و مکانیک در نظر گرفته شده اند؛ تعداد مسائل در این قسمت آنقدر هست که هر کس بسته به نوع خود از بین آن ها به انتخاب دست بزند.

فصل سوم به ساده سازی سیستم های کنترل اختصاص دارد.

فصول چهارم و پنجم قلب درس کنترل را تشکیل می‌دهند و در آن ‌ها به مسائل پاسخ زمانی، پایداری و خطاهای حالت ماندگار پرداخته می شود.

فصل ششم در مورد مکان هندسی ریشه هاست. تعداد مسائل این فصل شاید زیاد به نظر برسد، ولی به خاطر نقش خاصی که مکان هندسی ریشه ها در تحلیل و طراحی سیستم های کنترل دارد و سختی تسلط بر روش ترسیم مکان هندسیِ ریشه ها برای برخی دانشجویان، ترجیح بر این بوده است تا مسائل زیادی در این فصل آورده شود.

فصل هشتم در مورد پاسخ فرکانسی است. تعدد مسائل این بخش به خاطر تعدد موضوعات مورد بحث می باشد.

فصول هفتم و نهم به طراحی سیستم کنترل مربوط می شود. در این دو فصل به جنبه‌های متعددی از طراحی پرداخته شده است؛ قدرت واقعی MATLAB در طراحی نشان داده می شود، جایی که سعی و خطاهای طراحی محاسبات متعددی را می‌طلبد.

و اما فصل آخر در راستای یکی از اهداف اصلی این کتاب، یعنی آمادگی دانشجویان برای امتحان می باشد. به همین جهت، دراین فصل برای سنجش میزان یادگیری دانشجویان، تعداد 11 امتحان در اختیار آنان قرار داده شده است. پس از بخش امتحانات، سوال های چند گزینه‌ای قرار دارد که بخشی از این سوال ها از امتحان های ورودی کارشناسی ارشد اقتباس شده است. و قابل ذکر است که در پایان هر فصل از کتاب حل همه ی مسائل در دسترس می باشند.

کتاب "رهیافت حل مسئله در سیستمهای کنترل" مشتمل بر ده فصل می باشد: 1- مقدمات 2- مدل سازی سیستم های فیزیکی 3- ساده کردن سیستم ها 4- پاسخ گذرا و پایداری 5-عملکرد سیستم های کنترل 6- مکان هندسی ریشه ها 7- طراحی به روش مکان هندسی ریشه ها 8- پاسخ فرکانسی 9- طراحی بر اساس روش پاسخ فرکانسی 10- چند امتحان و مسائل چند گزینه ای

برشی از متن کتاب

  فصل چهارم: پاسخ گذرا و پایداری سیستم کنترل خوب باید بتواند به فرمان های ورودی به سرعت و با دقت پاسخ دهد، ولی به خاطر وجود عناصر دارای اینرسی (یا ذخیره کننده ی انرژی) پاسخ نمی تواند آنی ‌باشد. اساس استنتاج رفتار گذرای سیستم از تابع تبدیل، تقریب با سیستم های مرتبه اول و مرتبه دوم است. در این فصل ابتدا باید با سیستم های مرتبه اول و دوم آشنا شویم. درک رابطه ی پاسخ گذرا و قطب‌های سیستم بسیار حیاتی است و در فصول بعد بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. فرمول های مربوط به این رابطه در انتهای کتاب داده شده است تا مراجعه به آنها ساده باشد. چون سیستم های بسیاری مرتبه ای بالاتر از 2 دارند، باید بتوانیم این سیستم‌ها را در صورت امکان با یک سیستم مرتبه 2 تقریب بزنیم. مسائل 23 تا 27 به این مطلب مربوط می‌شود. اساس یکی از این روش‌ها رفتار فرکانسی سیستم است، و چون پاسخ فرکانسی در فصل 8 مورد بحث قرار خواهد گرفت، مبنای این روش بیان نشده است و تنها از نتایج استفاده می‌کنیم. پایداری موضوع مهم دیگری است که در این فصل بر اساس روش روث - هورویتز به بررسی آن خواهیم پرداخت. نوشتاری راجع به مطالب قابل استنتاج از آرایه ی روث در این فصل گنجانده شده است. فصل پنجم: عملکرد سیستم های کنترل طراحی سیستم کنترل بر سه هدف عمده تأکید دارد: 1- ایجاد پاسخ گذرای مطلوب 2- دستیابی به پایداری 3- کاهش خطای حالت ماندگار با هدف های اول و دوم فصل 4 آشنا شدیم و در این فصل به مسئله ی خطای حالت ماندگار می پردازیم. سیستم فیدبک دار نسبت به سیستم بدون فیدبک مزایایی دارد، تمام این مزایا در یک ویژگی کلی خلاصه می شوند و آن دستیابی به مشخصه ی مطلوب، به رغم مطلوب نبودن اجزای تشکیل دهنده سیستم است. به بیانی دیگر برای داشتن سیستمی که به نحو مطلوب کار کند، لازم نیست اجزای سیستم رفتار ایده‌آلی داشته باشند؛ می‌توان با ایجاد ساختاری مناسب (فیدبک) اثرات نامطلوب اجزای تشکیل دهنده سیستم را جبران کرد، صد البته در برابر این امر باید هزینه پرداخت شود، در اکثر موارد این هزینه کاهش بهره است. درواقع کار مهندس کنترل این است که بتواند با کمترین هزینه از پس این امر بر آید. برای بررسی کمی بده بستان بین بهبودهای حاصله و هزینه ها از حساسیت استفاده می شود. حساسیت میزان تاثیرپذیری یک کمیت از کمیتی دیگر را نشان می دهد. در این فصل مسائل طراحی ساده ای را نیز در نظر می‌گیریم، در این مسایل عمدتاً باید یک پارامتر را برای دستیابی به مشخصات مطلوب تعیین کنیم. فصل ششم: مکان هندسی ریشه ها مکان هندسی ریشه ها یکی از ابزارهای پرقدرت و مهم در کنترل است! اگر این ترسیم برای شما مشکل است با دنبال کردن مسائل متعدد این فصل و تأمل در آن ها می توانید به تدریج درکی کامل از اصول پایه‌ای این ترسیم کسب کرده، آن را به کاری ساده برای خود تبدیل کنید. یافتن حساسیت قطب با استفاده از روش مکان هندسی ریشه ها در مسائل 37 و 38 مورد بحث قرار گرفته است. می‌توان گفت که در این مسائل قواعد رسم مکان هندسی ریشه ها را به صورت وارونه مورد استفاده قرار می‌دهیم. مسائل 39 تا 41 به رسم مسیر ریشه ها اختصاص دارد. در اینجا باید مکان هندسی ریشه های سیستمی را رسم کنیم که دو پارامتر متغیر دارد. تنها پس از کسب تبحر در رسم مکان هندسی ریشه ها به سراغ این مسائل بیایید. مسیر ریشه ها در طراحی سیستم های دارای دو پارامتر قابل تغییر به کار می آید؛ در فصل بعد یکی از این سیستم ها را در نظر خواهیم گرفت.  

فهرست

فصل 1       مقدمات مسائل حل مسائل فصل 2       مدل سازی سیستم های فیزیکی مسائل حل مسائل فصل 3       ساده کردن سیستم ها مسائل حل مسائل فصل 4        پاسخ گذرا و پایداری مسائل حل مسائل فصل 5       عملکرد سیستم های کنترل مسائل حل مسائل فصل 6       مکان هندسی ریشه ها مسائل حل مسائل فصل 7       طراحی به روش مکان هندسی ریشه ها مسائل حل مسائل فصل 8       پاسخ فرکانسی مسائل حل مسائل فصل 9       طراحی بر اساس روش پاسخ فرکانسی مسائل حل مسائل فصل 10     چند امتحان و مسائل چند گزینه ای مسائل حل مسائل    

نویسندگان: محمود دیانی - بهرام کریمی انتشارات: نص