پیشگفتار مولفین
یارفیق
درعاشقی گزیر نباشد ز ساز و سوز
استاده ام چو شمع مترسان زآتشم
تلاش اولیه بشر برای درک زمان و تعیین موقعیت خود در شبانه روز از اولین گام ها در طراحی سیستم های کنترل است که به ساخت ساعت های آبی منجر گردید. با وقوع انقلاب صنعتی در اروپا کورهها، بویلرها، موتورهای بخار پیشرفته و رگولاتورهای شناور طراحی شدند که امکان کنترل آنها توسط سیستم های ساده امکان پذیر نبود، لذا سیستم های کنترل پیشرفتهتری پس از انقلاب صنعتی طراحی شدند.
نظریه کنترل کلاسیک که در دهه های 1930 و 1940 بر مبنای تابع تبدیل سیستم ها و پاسخ فرکانسی به طراحی سیستم های کنترل با هدف پایدارسازی و کاهش خطای حالت ماندگار سیستم های ساده یک ورودی-یک خروجی می پرداخت، حاوی روش ها و اصولی است که شناخت و مطالعه آن ها به منظور ورود به مباحث پیشرفته کنترل لازم و ضروری می باشد.
درس سیستم های کنترل خطی که به تحلیل و طراحی سیستم های خطی تغییرناپذیر با زمان یک ورودی-یک خروجی می پردازد، در مقطع کارشناسی برای گرایش های مختلف مهندسی برق و رشته های مهندسی همچون مکانیک، شیمی و هوافضا ارائه می شود. این درس دروازه ورود به مطالعات پیشرفتهتر مهندسی کنترل همچون کنترل مدرن، کنترل بهینه، کنترل تطبیقی، کنترل مقاوم و بسیاری دروس دیگر در زمینه های دیگر مهندسی به ویژه مهندسی کنترل می باشد.
مطالب این کتاب در نه فصل مطابق با سرفصل های مصوب برای درس سیستم های کنترل خطی تدوین شده است. فصل اول به معرفی اصول و تعاریف اولیه در مهندسی کنترل می پردازد. در فصل دوم پس از معرفی انواع روش های نمایش به مدلسازی سیستم های فیزیکی پرداخته می شود. فصل سوم به بررسی و تحلیل پاسخ گذرای سیستم ها پرداخته و در فصل چهارم پس از معرفی آرایه روث به تحلیل پایداری سیستم ها خواهیم پرداخت. فصل پنجم به بررسی پاسخ حالت ماندگار سیستم ها و مفاهیم خطای حالت ماندگار اختصاص دارد. فصل ششم، تحلیل سیستم ها با استفاده از مکان هندسی ریشه ها را شرح می دهد. در فصل هفتم به بررسی پاسخ فرکانسی سیستم ها، انواع دیاگرام های پاسخ فرکانسی، تجزیه و تحلیل دیاگرام ها و بررسی پایداری به کمک پاسخ فرکانسی خواهیم پرداخت. پس از آشنایی کامل با روش های تحلیل سیستم ها، در فصل هشتم به بررسی ویژگی جبرانسازهای مختلف و ساختارهای مختلف کنترل پرداخته و فرآیند طراحی کنترل کننده را با هدف دستیابی به خواسته های طراحی پیش می گیریم. بخش اول از فصل نهم به معرفی مفاهیم اولیه، دستورات و توابع ریاضی در نرم افزار MATLAB اختصاص دارد و در بخش دوم به بررسی توابع و جعبه ابزارهای تحلیل سیستم های کنترل در نرم افزار MATLAB می پردازد.
شرح کامل مطالب درسی به زبانی ساده و روان، بررسی نزدیک به 100 مسئله با حل تشریحی کامل و انبوهی از مثال های نرم افزاری موجب می شود دانشجویان پس از مطالعه این کتاب از مطالعه سایر کتب بی نیاز شده، بر مباحث پایه ای در کنترل کلاسیک تسلط یافته و آماده فراگیری مباحث پیشرفته تر در مهندسی کنترل شوند.
کتاب حاضر می تواند به عنوان مرجع در درس سیستم های کنترل خطی راهگشای دانشجویان مقطع کارشناسی گرایش های مختلف مهندسی برق و سایر رشته های مهندسی باشد. همچنین دانشجویان محترم می توانند از فصل نهم این کتاب در درس آزمایشگاهی سیستم های کنترل خطی بهره ببرند.
از خوانندگان محترم انتظار می رود پیش از آغاز مطالعه این کتاب با مفاهیم ریاضیات پایه و عمومی، معادلات دیفرانسیل و تبدیل لاپلاس آشنایی کافی پیدا کنند. کتاب تبدیل لاپلاس ابزاری برای مهندسین به عنوان مکمل این کتاب می تواند یاری دهنده دانشجویان در درک مفاهیم تبدیل لاپلاس باشد.
از سرکار خانم مهندس زهرا مقیمی که پیش نویس های اولیه را مطالعه و نظرات سازنده ای در ویرایش نهایی کتاب ارائه نمودند، صمیمانه قدردانی و تشکر می شود. همچنین، از دانشجویان گرامی آقایان مهدی نیازکار، حامد کشتکار و سید مهدی حسینی که در فرآیند آماده سازی کتاب تلاش شایانی نمودند، تشکر به عمل میآید.
در خاتمه از جناب آقای علیرضا فرهمند، مدیریت محترم نشر دانشگاهی فرهمند که در فرآیند چاپ و نشر کتاب از هیچ کوششی دریغ نکردند، کمال تشکر و قدردانی را داریم.
در پایان از کلیه خوانندگان، استادان ارجمند، مهندسان گرامی و دانشجویان عزیز تقاضا داریم؛ نظرات، انتقادات، پیشنهادات و اشکالات احتمالی کتاب را از طریق وب سایت شخصی مهندس مجید زارع به آدرس www.majidzare.ir به اطلاع مولفین برسانند.
با آرزوی توفـیـق
مـجـیـد زارع - محمدرضا اکبری زاده
بهمن ماه 1396
