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第1章 绪论 1

概述 1

计算机控制系统的组成及工作过程 2

计算机控制系统的构成及其与模拟控制系统的性能比较 6

计算机控制系统的分类、发展历程和发展趋势 10

计算机控制系统数字控制器的设计思路 18

习题一 20

第2章 通道、接口与信号转换技术 21

概述 21

模拟量输入通道 22

模拟量输入通道的组成与结构 22

A&D转换原理、转换器件及与计算机的接口 27

模拟信号的离散与量化 37

离散与量化的实质及数学描述 37

量化、量化误差及量化误差的统计特性 40

A&D转换的性能分析与器件的选择 44

模拟量输出通道 49

模拟量输出通道的组成与结构 49

D&A转换原理、转换器件及与计算机的接口 51

模拟信号的重构 59

数字量输入&输出通道 65

习题二 67

第3章 线性离散系统的数学描述 69

概述 69

线性离散系统的时域描述 71

差分方程 71

差分方程的解法 72

Z变换的定义、性质及Z反变换 75

Z变换的定义 75

Z变换的性质和定理 77

扩展的Z变换 78

Z反变换 80

用Z变换法解差分方程 83

线性离散系统的复频域描述 85

脉冲传递函数的概念 85

系统结构与脉冲传递函数 90

扩展的脉冲传递函数 95

离散系统的状态空间描述 98

状态空间的基本概念 98

离散状态空间模型的基本形式 100

离散状态方程的解法 102

状态方程与差分方程及脉冲传递函数之间的相互转换 107

离散控制系统的传递函数矩阵与特征方程 116

习题三 118

第4章 线性离散系统的性能分析 121

线性离散系统的稳定性分析 121

系统稳定性的基本概念 121

线性系统稳定的充要条件 123

稳定判据 127

系统极点在Z平面上的分布与系统单位冲激响应之间的关系 135

线性离散系统的输出响应分析 140

线性离散系统的动态响应分析 141

线性离散系统的稳态性能分析 146

线性离散系统的根轨迹分析法 151

线性离散系统的频率分析法 160

习题四 164

第5章 数字控制器的间接设计 167

概述 167

模拟控制算法的离散化 169

基本的PID控制算法 180

连续域中的PID控制算法 181

PID控制算法的离散化处理 184

饱和现象及其对系统性能的影响与抑制方法 187

饱和现象及其对系统性能的影响 187

抑制积分饱和效应的PID控制算法 188

抑制微分饱和效应的PID控制算法 191

其他PID控制算法 197

PID控制器的算法参数确定 201

确定PID控制器算法参数的理论方法 201

PID控制器算法参数实验整定法 202

用实验经验法确定PID控制器算法参数 204

采样周期的选择原则 206

习题五 208

第6章 数字控制器的直接设计 210

概述 210

针对理想被控对象的最少拍无差系统设计 214

相关的基本概念 214

系统响应的准确性及快速性分析 216

三种典型信号输入作用下的最少拍无差系统设计 218

Φ0（？）和Φe0（？）的一般形式 221

针对非理想被控对象的最少拍无差系统设计 222

数字控制器算法D（？）的物理可实现性分析及补偿设计 222

系统的稳定性分析及补偿设计 226

最少拍无差系统设计的一般原则 234

最少拍无差系统的局限性及其改进设计 234

最少拍无差系统的局限性 235

最少拍无纹波系统设计 238

改善对输入信号类型适应性的控制算法设计 243

非最少的有限拍控制算法设计 253

大林算法设计 256

数字控制器的根轨迹设计法和频域设计法 260

数字控制器的根轨迹设计法 260

数字控制器的频域设计法 263

数字控制器的程序实现及计算效率分析 274

习题六 280

第7章 数字控制器的现代设计 283

系统的可控性和可观性 284

线性离散系统的输出反馈设计 286

概述 287

单变量最少拍系统设计 292

多变量最少拍系统设计 300

基于状态反馈的极点配置设计 306

直接状态反馈下的极点配置设计 306

带状态观察器的极点配置设计 311

基于二次型性能指标最优的状态反馈设计 319

习题七 330

第8章 计算机控制系统的工程实现 334

计算机控制系统的设计原则和方法 334

计算机控制系统的设计步骤 336

计算机控制系统的硬件设计 339

计算机控制系统的软件设计 348

计算机控制系统中的抗干扰技术及可靠性设计 355

计算机控制系统设计实例 370

习题八 379

参考文献 380

附录A 常用信号的拉普拉斯变换、Z变换、扩展Z变换 381

附录B 线性离散系统根轨迹绘制法则 382

附录C 常见线性离散系统的根轨迹图 383