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目录 1

译者的话 1

前言 1

第一章　数字控制引论 1

1.1　系统控制的基本概念 1

1.2　用计算机做控制元件 4

1.3　单回路数字控制系统 6

1.4　为什么要用数字控制代替模拟量控制 7

参考文献 12

1.5　小结 12

第二章　线性差分方程和z变换 13

2.1　引言 13

2.2　标量差分方程 13

2.3　简单序列的z变换 16

2.4　关于z变换的一些有用的定理 21

2.5 z变换的反变换 23

2.6　部分分式展开法 25

2.7　利用z变换求解线性差分方程 30

2.8　z域传递函数与脉冲响应序列 32

2.9 z平面极点位置与时间序列特性之间的关系 34

2.10　离散-数据系统的频率响应 37

2.11　s域极点和采样函数的z域极点的关系 41

2.12　离散-时间的卷积和定理 45

2.13　终值定理 46

2.14　初探采样定理 48

2.15　小结 49

参考文献 50

习题 50

第三章　应用变换技术的数字控制系统常规设计方法 54

3.1 引言 54

3.2　模／数和数／模转换器 54

3.3 由零阶保持器驱动并具有采样输出的连续-时间装置 56

3.4　闭环的特征方程 66

3.5　控制系统常规设计的技术要求 69

3.6 z域设计的基本出发点 75

3.7　干扰对闭环系统的影响 80

3.8　有限调整时间和最小原型系统 83

3.9　普通的PID直接数字控制算法 88

3.10　小结 92

参考文献 93

习题 93

4.2　数字补偿器的常规设计方法 99

4.1　引言 99

第四章　数字滤波和数字补偿器的设计 99

4.3　直接微分差分化 102

4.4　零阶保持器近似法 104

4.5　极点零点对应法 105

4.6　双线性变换法 108

4.7　带有预修正作用的双线性变换 109

4.8　脉冲响应不变法 112

4.9　数字补偿器的z平面设计法 114

参考文献 123

习题 123

4.10　小结 123

第五章　脉冲采样及采样定理 127

5.1　引言 127

5.2　单位脉冲序列 128

5.3　脉冲采样模型 129

5.4　采样定理 132

5.5　小结 136

参考文献 136

习题 137

第六章　数字控制系统的状态变量表达式 140

6.1　引言 140

6.2　连续-时间状态变量问题 141

6.3　状态方程的解 143

6.4　矩阵指数级数法 149

6.5　离散状态方程的解 151

6.6　从状态变量表达式求传递函数 154

6.7　可控性 156

6.8　可观测性 159

6.9　离散系统的状态变量表达式 161

6.10　混合式控制系统的状态变量表达式 174

6.11　小结 177

习题 178

参考文献 178

第七章　量化和误差影响 182

7.1　引言 182

7.2　量化误差 183

7.3　数字滤波器对量化误差的响应 188

7.4　输出幅值界限 195

7.5　乘法误差 196

7.6　数字滤波器系数的有限字长表示法 200

7.7　根的灵敏度分析 203

7.8　小结 208

习题 209

参考文献 209

第八章　控制系统的状态空间设计方法 212

8.1　引言 212

8.2　状态变量反馈与系统设计 212

8.3　不完全状态反馈控制 216

8.4　开环估计器 218

8.5　渐近预报估计器 219

8.6　现时估计器 229

8.7　降维估计器 231

8.8　有限调整时间调节器的算法 232

8.9　围绕非零调整点输出的控制 235

8.10　小结 238

参考文献 239

习题 240

第九章　线性离散-时间最优控制 242

9.1　引言 242

9.2　离散线性调节器问题 244

9.3　最优控制的动态规划方法 252

9.4　倒特征值和倒根轨迹 256

9.5　稳态调节器问题的特征向量分解 260

9.6　围绕非零调整点的最优控制 265

9.7　采用估计状态反馈的次最优控制 269

9.8　小结 273

参考文献 274

习题 274

第十章　离散-时间随机系统 277

10.1　引言 277

10.2　概率及随机变量 277

10.3　期望算子和统计矩 281

10.4　相关性、独立性及条件概率 283

10.5　联合高斯随机变量 284

10.6　高斯随机变量的线性组合及线性变换 286

10.7　离散随机标量序列 288

10.8　马尔柯夫和纯随机序列 291

10.9　随机向量序列 293

10.10　离散-时间动态系统中的随机序列 294

10.11　平稳解 298

10.12　小结 300

参考文献 301

习题 301

第十一章　存在噪声时的状态估计 303

11.1 引言 303

11.2　离散-时间向量卡尔曼滤波器的推导 304

11.3　用特征向量分解法求稳态的卡尔曼滤波器增益 319

参考文献 322

11.4　小结 322

习题 323

第十二章　离散-时间随机控制系统 325

12.1　引言 325

12.2　有随机干扰和无量测噪声的最优控制 326

12.3　有随机干扰而量测又有噪声污染情况下系统的控制 327

12.4　被控系统的平均性能 337

12.5　稳定状态控制系统的动力学特性 341

参考文献 344

12.6　小结 344

习题 345

附录A z变换表和特性 347

A.1 z变换中复数反演积分的证明 347

附录B 系统辨识导论 351

B.1 引言 351

B.2　最小二乘法 352

B.3　用最小二乘法估计传递函数 354

B.4　量测噪声的影响 358

C.1　小型计算机数字控制程序包 359

附录C　数字控制实验室练习 359

C.2　熟悉A/D和D/A 361

C.3　一阶装置的比例控制 362

C.4　数字式比例加积分控制器的设计 364

C.5　液面高度控制系统 365

C.6　状态变量的反馈 367

C.7　估计状态反馈 369

C.8　线性二次型最优控制 370

附录D　数字控制中常用的计算机程序 371

D.1　引言 371

D.2　二次方程的求解程序 372

D.3　三次方程的求解程序 373

D.4　根据连续-时间状态方程建立离散-时间状态方程 375

D.5　有状态反馈的二阶系统的特征根 376

D.6　离散-时间黎卡提方程求解程序 378

附录E　代数特征值-特征向量问题 381

E.1　引言 381

E.2　问题的描述 381

E.3　特征值问题在离散-时间系统中的应用 383

E.4　可控性和可观测性 387

E.5　凯利-哈密尔顿定理 390

索引 392