计算机控制技术PDF电子书下载

1.1 机电系统的概念及其研究价值 1

1.2 机电系统计算机控制的概念及组成 1

第1章 概论 1

1.3 计算机控制技术的发展 3

1.4 计算机控制理论 4

1.5 计算机控制系统的分类 7

小结 12

习题 12

第2章 机电系统的数学模型及传递函数 14

2.1.1 传感器 14

2.1.2 执行器 16

2.2 机电系统数学模型的建立 19

2.3 用拉普拉斯变换求解线性微分方程 24

2.3.1 拉普拉斯变换的定义 24

2.3.2 常用函数的拉氏变换 24

2.3.3 拉氏变换的基本定理 25

2.3.4 拉氏反变换 25

2.3.5 用拉普拉斯变换求解线性微分方程 26

2.4 传递函数和方框图 27

2.4.1 传递函数的定义 28

2.4.2 简单方框图的传递函数 30

2.5 状态空间分析法 36

2.5.1 状态空间分析法的基本概念 36

2.5.2 线性系统的状态空间表达式 37

2.5.3 状态空间表达式的建立 39

2.5.4 状态空间分析的MATLAB实现 43

2.6 机电系统未建动力学模型 45

小结 49

习题 50

第3章 连续时间信号和数字信号之间的转换 52

3.1 概述 52

3.2 信号的采样 53

3.3 采样定理及采样周期的选择 54

3.4 采样信号的复现和采样保持器 56

3.5 D/A转换器（DAC）原理及应用 58

3.6 A/D转换器（ADC）原理及应用 62

小结 67

习题 67

第4章 线性离散控制系统的数学描述方法 68

4.1 Z变换的定义 68

4.2 Z变换的基本定理 71

4.3 Z反变换 73

4.4 差分方程 78

4.5 用Z变换求解差分方程 79

4.6 脉冲传递函数 80

4.6.1 脉冲传递函数的概念 80

4.6.2 开环脉冲传递函数 82

4.6.3 闭环脉冲传递函数 85

4.7 Z平面 88

小结 90

习题 90

第5章 控制系统的性能指标描述 92

5.1 计算机控制系统的性能及其指标 92

5.1.1 计算机控制系统的稳定性 92

5.1.2 计算机控制系统的能控性和能观测性 93

5.1.3 动态指标 93

5.1.4 稳态指标 94

5.1.5 综合指标 94

5.2 线性离散系统的稳定性分析 95

5.2.1 Z平面的稳定性条件 96

5.2.2 朱里（Jury）稳定判据 97

5.2.3 双线性变换的劳斯（Routh）稳定判据 98

5.3 线性离散系统的稳态误差分析 100

5.4 线性离散系统的动态响应分析 103

5.5 线性离散系统的根轨迹分析法 107

5.5.1 根轨迹图 107

5.5.2 Z平面上的等阻尼线 110

5.6 线性离散系统的频率特性分析法 111

5.6.1 对数频率特性 111

5.6.2 极坐标频率特性 112

小结 114

习题 114

第6章 计算机控制系统的经典控制理论设计 115

6.1 概述 115

6.2 数字控制器的等价离散化设计 116

6.2.1 各种离散化方法 116

6.2.2 各种离散方法的比较 121

6.3 对数频率特性法校正 126

6.4 数字PID控制 129

6.4.1 模拟PID控制规律的离散化 129

6.4.2 PID控制器的脉冲传递函数 130

6.4.3 PID控制器参数对控制系统性能的影响 131

6.4.4 PID控制规律的选择 135

6.4.5 PID控制算法的改进 135

6.4.6 PID控制参数的确定 137

6.5 数字控制器的离散化设计法 139

6.5.1 数字控制器的解析设计法 139

2.1 常用的传感器和执行器 142

6.5.2 时间最优控制系统 143

6.5.3 有限拍无纹波系统的设计 149

6.5.4 有限拍无纹波设计的改进 152

6.5.5 扰动系统的有限拍设计 155

6.5.6 时间最优控制系统设计的小结 157

6.6 纯滞后对象的控制 157

6.6.1 大林算法 158

6.6.2 纯滞后补偿（Smith预估）控制 161

6.7 复合计算机控制系统 163

6.8 串级控制系统的设计 165

6.9 采样频率的选择 166

小结 168

习题 169

第7章 计算机控制系统的现代控制理论设计 170

7.1 线性离散系统的离散状态空间表达式 170

7.1.1 离散状态空间表达式的建立 170

7.1.2 线性离散系统的Z特征方程及Z传递矩阵 175

7.1.3 线性离散系统离散状态方程的求解 177

7.2 线性离散系统的可控性及可观测性 177

7.2.1 离散系统的可控性 178

7.2.2 离散系统的可观测性 180

7.3 离散状态空间设计法 181

7.4 极点配置设计法 187

7.5 状态观测器设计 189

7.6 降阶观测器 192

7.7 线性定常离散系统二次型最优控制 193

7.7.1 最优控制的基本概念 193

7.7.2 线性二次型最优控制 195

小结 199

习题 200

第8章 辨识及智能控制系统 201

8.1 系统辨识的基本问题 201

8.2 被控对象或过程的辨识 202

8.3 智能控制系统 212

8.4 仿人智能控制 214

小结 223

习题 223

第9章 计算机网络控制技术 225

9.1 概述 225

9.1.1 控制网络和信息网络的区别 225

9.1.2 控制网络的类型及其相互关系 225

9.2 现场总线控制技术 227

9.2.1 现场总线技术简介 227

9.2.2 现场总线系统的结构和特点 227

9.2.3 几种有影响的现场总线 228

9.3.2 分布式控制系统控制方案 231

9.3.1 分布式控制系统概述 231

9.3 分布式控制网络技术 231

9.3.3 分布式控制网络的结构 233

9.4 集散型控制系统 236

9.5 控制网络与信息网络的集成技术简介 239

9.6 网络控制系统实例 240

小结 243

习题 243

第10章 控制系统计算机辅助设计、分析及仿真 244

10.1 CACSD软件环境及新技术简介 244

10.2.2 MATLAB的组成 245

10.2 MATLAB简介 245

10.2.1 MATLAB的历史 245

10.2.3 MATLAB的桌面 247

10.2.4 MATLAB的基本语法 248

10.3 控制系统的数学描述与建模 250

10.3.1 控制系统的数学模型 250

10.3.2 数学模型的转换 251

10.3.3 第四种系统数学模型 253

10.3.4 控制系统模型的典型连接 253

10.4 连续系统模型的离散化 254

10.5.1 控制系统的稳定性分析 255

10.5 控制系统的分析方法 255

10.5.2 控制系统的时域分析 256

10.5.3 控制系统的频域分析 258

10.5.4 根轨迹图 260

10.6 控制系统的设计与仿真 261

10.6.1 经典控制理论设计 262

10.6.2 现代控制理论设计 266

10.7 Simulink仿真 268

10.7.1 Simulink简介 268

10.7.2 Simulink的环境与建模 268

小结 270

习题 271

第11章 计算机控制系统的设计与工程实现 273

11.1 组建计算机控制系统 273

11.2 计算机控制系统对环境的适应性 273

11.3 计算机控制系统数字控制器的实现方法 282

11.4 数字控制器的程序设计 291

11.5 机械手的一个终端执行器的微机控制 291

11.6 磁盘驱动器的磁头臂的微机控制 300

小结 305

习题 305

附录A 控制系统工具箱（ToolboxControl）函数清单 308

参考文献 312