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目录 1

第一章　绪论 1

1.1　引言 1

1.2　控制系统采样化的优点 3

1.3　离散数据系统和数字控制系统的例子 3

参考文献 6

第二章　信号转换和处理 7

2.1　引言 7

2.2　数字信号和编码 8

2.3　数据变换和量化 12

2.4　采样保持装置 14

2.5　数-模（D/A）转换 17

2.6　模-数（A/D）转换 20

2.7　采样过程的数学处理 24

2.8　采样定理 37

2.9 　F＊（s）在s平面上的几个性质 37

2.10　采样信号的重建 39

2.11　零阶保持器 41

参考文献 43

习题 44

第三章　z变换 49

3.1 z变换的定义 49

3.2　z变换的计算 50

3.3　s平面与z平面间的映射 53

3.4　z反变换 55

3.5　z变换定理 59

3.6　z变换法的限制 65

3.7　脉冲传递函数 66

3.8　零阶保持器的冲激传递函数以及G（s）和G（z）间关系 68

3.9　采样点间的响应 70

3.10　信号流图法在数字系统中的应用 76

3.11　多率数字系统 87

参考文献 96

习题 98

第四章　状态变量法 106

4.1 引言 106

4.2　连续数据系统的状态方程和状态转移方程 106

4.3　有采样-保持装置的数字系统的状态方程 110

4.5　数字时变系统的状态转移方程 112

4.4　具有全数字元件的数字系统的状态方程 112

4.6　数字定常系统的状态转移方程 114

4.7　数字仿真与逼近 115

4.8　用z变换求解定常离散状态方程 116

4.9　状态方程与传递函数间的关系 118

4.10　特征方程、特征值和特征向量 120

4.11　矩阵A的对角化 125

4.12　若当（Jordan）标准形 127

4.13　计算状态转移矩阵的方法 130

4.14　数字伴随系统 135

4.15　状态方程与高阶差分方程间的关系 136

4.16　变换成相变量标准形 138

4.17　状态图 143

4.18　数字系统的分解 148

4.19　采样数据控制系统的状态图 152

4.20　用状态变量法求采样数据系统在两个采样点间的响应 156

4.21　有多速、跳速和非同步采样的离散时间系统的分析 157

4.22　状态平面分析法 161

参考文献 169

习题 170

5.1　引言 178

第五章　数字控制系统的稳定性 178

5.2　稳定性的定义 179

5.3　数字系统稳定性准则 185

5.4　李雅普诺夫第二方法［2］ 191

参考文献 197

习题 199

6.1　引言 204

6.2　数字仿真-带采样和保持装置的数字仿真 204

第六章　数字仿真和数字再设计 204

6.3　数字仿真-数值积分 207

6.4　采用z型式的数字仿真 212

6.5　数字再设计 216

参考文献 228

习题 229

第七章　时域分析 232

7.1　引言 232

7.2　连续数据和数字控制系统的时域响应比较 233

7.3 时间响应和s平面及z平面上根位置之相互关系 238

最大超调量和暂态响应峰值时间的影响 240

7.4　在z平面上零极点位置对采样数据系统的 240

7.5　数字控制系统的根轨迹图 246

7.6　数字控制系统稳态误差分析 251

参考文献 255

习题 257

第八章　频域分析 265

8.1　引言 265

8.2　奈奎斯特图［1］ 266

8.3　伯德［1］ 273

8.4　增益裕量和相位裕量 274

8.5　增益-相位图和尼柯尔斯图线 276

8.6　带宽的研究 276

8.7　频域曲线的计算机程序 279

参考文献 284

习题 284

第九章　能控性和能观测性 286

9.1　引言 286

9.2　能控性的定义 287

9.3　关于能控性的定理（时变系统） 287

9.4　关于能控性的定理（定常系统） 289

9.5　能观测性的定义 292

9.6　关于能观测性的定理（时变系统） 292

9.7　关于能观测性的定理（定常系统） 293

9.8　能观测性与能控性间的对偶关系 295

9.9　能控性、能观测性与传递函数间的关系 296

9.10　能控性、能观测性与采样周期 298

9.11　例题 298

9.12　能控性的不变性定理 302

参考文献 304

习题 305

第十章 数字控制系统的设计 308

10.1　引言 308

10.2　利用连续数据控制器的级联分解 310

10.3　采用连续数据控制器的反馈校正 319

10.4　数字控制器 322

10.5　用双线性变换法设计带数字控制器的数字控制系统 333

10.6　利用根轨迹图的z平面设计法 338

10.7　数字PID控制器 348

10.8　设计带非周期响应＊的数字控制系统 351

10.9　利用状态反馈的极点配置设计法（单输入） 361

10.10　利用状态反馈的极点配置设计法（多输入） 367

10.11 利用不完全状态反馈或输出反馈的极点配置设计法 369

10.12　用状态反馈和动态输出反馈设计数字控制系统 375

10.13　用动态控制器实现状态反馈 380

参考文献 387

习题 387

第十一章　极大值原理设计法 396

11.1　离散欧拉-拉格朗日方程 396

11.2　离散极大值（极小值）原理 400

11.3　带能量约束的时间最优控制 404

参考文献 408

习题 409

第十二章　最优线性数字调节器设计 411

12.1　引言 411

12.2　线性数字调节器设计（有限时间问题） 412

12.3　线性数字调节器设计（无限时间问题） 416

12.4　最优性原理和动态规划 419

12.5　离散黎卡提方程的解 422

12.6　采样周期灵敏度 429

参考文献 436

习题 437

第十三章　数字化状态观测器 442

13.1　引言 442

13.2　全阶状态观测器的设计 443

13.3　降阶状态观测器的设计 451

参考文献 457

习题 457

14.2　基本的计算机结构………………………… 458

14.1　引言 458

第十四章　微处理器控制 458

14.3　机器语言编程 464

14.4　控制系统的微处理器控制 469

14.5　微处理器控制系统若干限制的影响之一般性讨论 472

14.6　有限字长对能控性和闭环极点配置的影响 472

14.7　以微处理器为基础的控制系统中的延时 476

14.8　量化的影响-量化误差的最小上限 479

参考文献 485

习题 487