数字控制系统 分析、设计与实现PDF电子书下载

第1章　绪论 1

1.1　数字控制系统概述 1

1.2　数字控制系统的组成 4

1.3　数字控制系统的分类 6

1.4　数字控制系统的主要优点 10

1.5　数字控制系统的发展趋势 11

习题1 12

第2章　数字控制系统分析 13

2.1　数字信号的表示 13

2.1.1　信号的种类 13

2.1.2　数字控制 14

2.1.3　采样过程与Matlab仿真 17

2.1.4　采样周期的选取 24

2.1.5　保持器与Matlab仿真 25

2.2　数字控制系统的数学描述 34

2.2.1　线性差分方程描述 34

2.2.2　Z传递函数描述与Matlab仿真 42

2.2.3　状态空间描述与Matlab仿真 61

2.3　数字控制系统的性能分析 69

2.3.1　时域响应分析 69

2.3.2　根轨迹分析 77

2.3.3　频域响应分析 81

2.3.4　Matlab仿真——系统性能分析 91

2.3.5　稳定性分析 98

2.3.6　稳态误差分析 106

2.3.7　广义Z变换 108

习题2 114

第3章　离散状态空间分析 117

3.1　离散系统的状态空间表示与转换 117

3.1.1　差分方程化离散状态空间 117

3.1.2　Z传递函数化离散状态空间 120

3.1.3 传递函数化Z传递函数 134

3.1.4　连续与离散状态空间的相互转换 138

3.1.5　数字控制系统的状态空间表示 141

3.1.6　Matlab仿真——离散化方法 144

3.2　离散系统的可控性与可观测性 148

3.2.1　离散系统的可控性 148

3.2.2　离散系统的可观测性 150

3.2.3　Matlab仿真——可控性与可观测性 152

3.2.4　可控标准型与可观测标准型 153

3.2.5　Matlab仿真——模态转换 155

3.3　极点配置与状态观测器分析 157

3.3.1　极点配置 157

3.3.2　状态观测器 161

3.3.3　带状态观测器的反馈控制器 164

3.3.4　最优状态反馈设计——Lyapunov第二法 165

3.3.5　Matlab仿真——极点配置与状态观测器设计 168

3.4　几个相关矩阵的运算结果 176

习题3 177

第4章　数字仿真系统分析 181

4.1　连续系统的数字仿真分析 181

4.1.1　带采样和保持器的数字仿真 181

4.1.2　数值积分的数字仿真 184

4.1.3　Z型数字仿真 187

4.2　离散系统的数字仿真分析 190

4.2.1　离散系统Ⅰ型的数字仿真 191

4.2.2　离散系统Ⅱ型的数字仿真 194

4.2.3　离散系统Ⅲ型的数字仿真 200

习题4 205

第5章　数字控制系统的离散化设计 207

5.1　数字控制器的离散化设计 207

5.1.1　W变换设计法 207

5.1.2　直接设计法 209

5.1.3　根轨迹设计法 214

5.1.4　Matlab仿真——数字滤波器 216

5.2　最少拍系统设计 224

5.2.1　最少拍设计法 224

5.2.2　最少拍无波纹系统的设计 230

5.2.3　扰动系统的最少拍设计 233

5.3　最小均方误差系统的设计 236

5.4　纯滞后系统数字控制器设计 241

5.4.1　大林算法 241

5.4.2　纯滞后补偿控制器设计 247

习题5 254

第6章　数字控制系统的模拟化设计 256

6.1　数字控制器的模拟化设计 256

6.1.1　模拟化设计法 256

6.1.2　模拟控制器的离散化 258

6.1.3　Matlab仿真——数字控制器的模拟化设计 269

6.2　数字PID控制器设计 270

6.2.1　数字PID控制器的基本算法 270

6.2.2　数字PID控制器算法的改进 276

6.2.3　PID控制参数的整定 279

6.2.4　Matlab仿真——PID控制器设计 281

习题6 313

第7章　离散状态空间设计 317

7.1　概述 317

7.2　离散状态空间设计法 318

7.2.1　单输入-单输出系统的设计 318

7.2.2　多输入-多输出系统的设计 324

7.3　最小能量控制系统设计 329

7.4　二次型指标的最优控制设计 333

习题7 337

第8章　数字控制系统的应用 340

8.1　球-梁数字控制系统 340

8.2　倒立摆数字控制系统 348

参考文献 357