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第1章　绪论 1

1.1　概述 1

1.1.1 计算机控制系统 1

1.1.2　计算机控制系统组成 2

1.2　计算机控制系统的类型、特点 4

1.2.1 计算机控制系统的类型 4

1.2.2　计算机控制的主要特点 7

1.3　计算机控制的发展概况及趋势 8

1.4　计算机控制理论的发展 10

习题 13

第2章 计算机控制系统的信号特征 14

2.1　信息变换原理 14

2.1.1 数字控制系统方框图及系统信息 14

2.1.2　采样过程及理想采样信号的特征 15

2.1.3　采样定理 21

2.2　采样信号的恢复与保持器 24

2.2.1　理想滤波器 24

2.2.2　零阶保持器 26

2.2.3　一阶保持器 28

习题 32

第3章　z变换 33

3.1　z变换定义 33

3.1.1　z变换定义及表达式 33

3.1.2 简单函数的z变换 34

3.2　z变换的重要性质和定理 40

3.3　z反变换 47

3.3.1 幂级数展开法 47

3.3.2　部分分式法 49

3.3.3　反演积分法（留数法） 54

习题 56

第4章　计算机控制系统的数学描述及脉冲传递函数 59

4.1　离散系统 59

4.2　差分方程 60

4.2.1 线性常系数差分方程 60

4.2.2　差分方程求解 61

4.3　脉冲传递函数（z传递函数） 66

4.3.1 脉冲传递函数定义 66

4.3.2　脉冲传递函数的求取 67

4.4　计算机控制系统脉冲传递函数及系统方框图变换方法 69

4.4.1 计算机控制系统脉冲传递函数 69

4.4.2　计算机控制系统方框图分析 75

习题 80

第5章 计算机控制系统特性分析 83

5.1 计算机控制系统稳定性分析 83

5.1.1 连续系统稳定性及稳定条件 83

5.1.2 s平面与z平面的映射关系 84

5.1.3　计算机控制系统的稳定性 85

5.2　计算机控制系统的稳定性判定方法 88

5.2.1 通过双线性变换进行稳定性分析 88

5.2.2　朱里（Jury）稳定性准则 92

5.2.3　采样周期对闭环系统稳定性的影响 97

5.3　计算机控制系统动态过程 99

5.3.1 闭环离散系统的暂态响应 100

5.3.2　修正z变换 103

5.3.3　含有滞后环节的计算机控制系统的输出响应 107

5.3.4 利用修正z变换求采样点之间的信息 109

5.4　计算机控制系统的稳态误差分析 112

5.4.1 计算机控制系统的稳态误差与稳态误差常数 112

5.4.2　计算机控制系统对干扰输入作用的响应 117

习题 119

第6章　计算机控制系统连续域-离散化设计方法 121

6.1 连续域-离散化设计的基本原理 121

6.2　连续控制器的离散化方法 123

6.2.1　后向差分法 124

6.2.2　前向差分法 126

6.2.3　双线性变换法 127

6.2.4　具有频率预畸的双线性变换 128

6.2.5 脉冲响应不变法 132

6.2.6　阶跃响应不变法 133

6.2.7 匹配零、极点映射法 134

6.3　数字PID控制器设计 139

6.3.1　典型PID控制 139

6.3.2　数字PID控制器参数的整定 146

6.3.3　数字PID控制器算法的改进 149

习题 153

第7章　计算机控制系统的直接设计方法 155

7.1 最少拍数字控制器设计方法 156

7.1.1　控制量初值不加规定的最少拍数字控制器设计 156

7.1.2　规定控制量的最少拍数字控制器设计 162

7.2　最少拍数字控制器的一般设计方法 166

7.2.1 最少拍有纹波系统确定闭环脉冲传递函数φ（z）的一般方法 166

7.2.2　最少拍无纹波系统设计 171

7.3 纯滞后系统数字控制器的设计（Dahlin算法） 175

7.3.1 数字控制器D（z）的形式 175

7.3.2　振铃现象及其消除 177

7.3.3　具有纯滞后系统数字控制器直接设计的步骤 181

7.4　施密斯（Smith）预估补偿算法 182

7.5　滞后过程的预估控制系统设计 185

习题 189

第8章　数字控制器的实现 192

8.1　直接结构法 192

8.1.1 直接程序法 192

8.1.2　标准程序法 193

8.2　间接结构法 195

8.2.1 串联程序法 195

8.2.2　并联程序法 196

8.2.3　梯形程序法 197

8.3 无限脉冲响应数字控制器和有限脉冲响应数字控制器 201

8.3.1　无限脉冲响应数字控制器 201

8.3.2　有限脉冲响应数字控制器 202

8.3.3 有限脉冲响应数字控制器的实现 202

习题 206

第9章　线性离散系统的离散状态空间分析、设计方法 208

9.1 线性离散系统的离散状态空间分析法 208

9.1.1 线性离散系统的离散状态空间表达式 208

9.1.2 由差分方程导出离散状态空间表达式 210

9.1.3 线性离散系统状态方程的求解 215

9.1.4 线性离散系统的z传递矩阵 218

9.1.5 线性离散系统的z特征方程 219

9.1.6　计算机控制系统的离散状态空间表达式 222

9.1.7 用离散状态空间法分析系统的稳定性 226

9.2　线性系统离散状态空间设计方法 228

9.2.1 离散系统的能控性和能观测性 228

9.2.2 离散状态空间有限拍系统设计法 233

习题 244

习题参考答案 247

第2章 247

第3章 248

第4章 250

第5章 251

第6章 251

第7章 254

第8章 256

第9章 258

参考文献 261