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目录 1

第一章 绪论 1

1．前言　 1

2．取样在控制系统中的优点　 4

3．离散资料及数位控制系统的例子　 5

第二章　信号转换及处理 11

1．前言　 11

2．数位信号及编码　 12

3．资料转换及量化　 19

4．取样及保持装置　 22

5．数位至类比（D/A）转换　 27

6．类比至数位（A/D）转换　 32

7．取样过程的数学处理　 38

8．取样定理　 60

9．一些F（s）的s平面上之性质　 61

10．取样信号之重建　 64

11．零阶保持　 67

习题　 71

第三章　z变换 79

1．z变换的定义　 79

2．z变换的计算　 82

3．s平面与z平面间的映射　 86

4．反z变换　 90

5．z变换定理　 97

6．z变换法的限制　 107

7．脉波转换函数　 107

8．零阶保持之脉冲转换函数及G（s）与G（z）之关系　 112

9．取样瞬间的响应　 115

10．信号流程图法应用在数位系统上　 126

11．多重速率数位系统　 143

习题　 161

第四章　状态变数技术 173

1．前言　 173

2．连续资料系统的状态方程式及状态转移矩阵 173

3．具有取样及保持的数位系统状态方程式　 180

5．数位系统的状态转移方程式　 183

4．具有全数位元件之数位系统状态方程式　 183

6．数位非时变系统的状态转移方程式　 187

7．数位模拟及近似　 189

8．利用z变换解非时变离散状态方程式　 190

9．状态方程式与转换函数之间的关系　 194

10．特性方程式，固有值及固有向量　 198

11．A矩阵的对角化　 207

12．约旦标准形式　 211

13．计算状态转移矩阵的方法　 214

14．数位伴随系统　 224

15．状态方程式与高阶差分方程式之关系　 225

16．变换成相位变数标准形式　 228

17．状态图　 237

18．数位系统之分解　 245

19．取样资料控制系统之状态图　 251

20．利用状态法求得取样期间取样资料系统的响应　 258

21．多种速率、跳动速率及不同步取样的离散时间系统分析　 260

22．状态平面分析　 266

习题 279

第五章　数位控制系统的稳定性1．前言　 291

2．稳定性的定义 294

3．数位系统之稳定性测试　 303

4．利氏第二种方法〔2〕　 313

习题　 324

第六章　数位模拟及数位重设计1．前言 331

2．数位模拟—具有取样及保持的数位模式　 331

3．数位模拟—数值积分　 336

4．以z形式作数位模拟　 344

5．数位重设计　 350

习题　 370

第七章　时域分析 375

1．前言　 375

2．连续—资料与数位控制系统之时间响应比较　 377

3．在s平面及z—平面上时间响应与根位置的关系　 384

4．z—平面上极点与零点的配置对取样资料系统暂态响应之最大超越量及尖峰时间的影响　 387

5．数位控制系统的根轨迹　 397

6．数位控制系统的稳态误差分析　 404

习题　 413

第八章　频域分析 427

1．前言　 427

2．奈氏图〔1〕　 428

3．波第图〔1〕　 440

4．增益边限与相位边限〔1〕　 441

5．增益相位图与尼可图　 444

6．频带宽度的考虑　 445

7．用于频域作图之计算机程式　 449

习题　 454

第九章　可控制性与可观测性 454

1．前言　 457

2．可控制性的定义　 458

3．可控制性的定理（时变系统）　 460

4．可控制性的定理（非时变系统）　 463

5．可观测性的定义　 466

6．可观测性的定理（时变系统）　 467

7．可观测性的定理（非时变系统）　 469

8．可观测性与可控制性两者的对等关系　 471

9．可控制性、可观测性与转换函数之间的关系　 474

10．可控制性与可观测性对取样周期的关系　 476

11．实例说明　 477

12．可控制性之不变性定理　 483

习题　 488

第十章　数位控制系统的设计 488

1．前言　 493

2．利用连续资料控制器作串级补偿　 495

3．利用连续资料控制器作回馈补偿　 510

4．数位控制器　 514

5．以双线性变换来设计含有数位控制器的数位控制系统　 531

6．利用根轨迹图在z平面上设计　 539

7．数位PID控制器　 553

8．具有无震动响应之数位控制系统设计　 558

9．利用状态回馈作极点安置设计（单一输入） 573

10．利用状态回馈作极点安置设计（多输入） 584

11．利用不完全状态回馈或输出回馈作极点安置设计　 588

12．具有状态回馈与动态 598

输出回馈之数位控制系统设计　 598

13．利用动态控制器来完成状态回馈　 605

习题　 616

第十一章 采用最大化原理之设计 616

1．离散尤拉—拉贯吉方程式　 631

2．离散最大化（最小化）原理　 638

3．有能量限制的最佳时间控制　 644

习题　 652

第十二章　最佳线性数位调整器设计 652

1．前言　 657

2．线性数位调整器之设计（有限时间问题）　 659

3．线性数位调整器之设计（无限时间问题）　 666

4．最佳化原理与动态规划　 670

5．离散李卡提方程式的解　 675

6．取样周期灵敏度　 688

习题　 700

第十三章　数位状态观测器 709

1．前言　 709

2．全阶状态观测器的设计　 711

3．降阶状态观测器的设计　 723

习题　 732

第十四章　微处理机控制 735

1．前言　 735

2．基本的计算机架构　 736

3．机器语言程式规划　 744

4．控制系统的微处理机控制　 754

5．有关以微处理机为主之控制系统本身的限制所产生的影响　 758

6．有限字元长度对可控制性及闭回路极点安置的影响　 758

7．以微处理机为主体的控制系统之时间延迟　 763

8．量化的影响—量化误差的最小上限　 768

习题　 779

附录A 785

索引 789