多容惯性标准传递函数控制器 设计理论及应用技术PDF电子书下载

绪论 1

0.1 标准传递函数及控制器设计的研究发展历程（1953～2013） 1

0.2 标准传递函数及控制器设计的研究进展评述 8

1 ITAE和butterworth标准传递函数 12

1.1 性能最优的闭环控制系统及常用的标准传递函数 12

1.2 ITAE标准传递函数及改进型 13

1.3 Butterworth标准传递函数及改进型 18

2 多容惯性（MCP）标准传递函数 22

2.1 1型次的n阶多容惯性标准传递函数的构建 22

2.2 M型次的n阶多容惯性标准传递函数的构建 24

2.3 M型次多容惯性标准传递函数的系统型次论证 25

2.4 多容惯性标准传递函数的特性分析 27

2.4.1 1型多容惯性标准传递函数系统的阶跃响应 27

2.4.2 2型多容惯性标准传递函数系统的斜坡响应 29

2.5 多容惯性标准传递函数与传统标准传递函数的特性比较 31

2.5.1 典型动态响应比较 32

2.5.2 系统极点比较 34

2.5.3 其他特点比较 35

2.6 多容惯性标准传递函数的惯性单元时间与调整时间的关系 36

3 标准传递函数控制器设计理论 40

3.1 标准传递函数控制器设计的基本步骤 40

3.2 标准传递函数控制器设计的基本理论问题 42

3.2.1 标准传递函数控制器是线性系统控制器 42

3.2.2 标准传递函数系统特性实现的前提条件 43

3.2.3 标准传递函数系统型次实现的前提条件 44

3.2.4 标准传递函数控制器的可实现性约束准则 44

3.2.5 标准传递函数控制器的稳定性约束准则 45

3.3 串联校正型标准传递函数控制器设计 45

3.3.1 控制器结构已定时的设计 45

3.3.2 控制器结构待定时的设计 47

3.4 反馈校正型标准传递函数控制器设计 48

3.5 状态反馈型标准传递函数控制器设计 49

3.6 被控过程的不期望零点补偿设计 50

3.7 被控过程中的纯迟延环节的线性化模型 52

3.8 小结 56

4 PID控制器的多容惯性（MCP）标准传递函数法设计 58

4.1 典型被控过程的线性化模型 58

4.2 PID控制系统特征多项式推导 59

4.3 PID参数整定公式 60

4.4 算例验证 61

4.5 小结 64

5 状态变量控制器的多容惯性（MCP）标准传递函数法设计 65

5.1 通用状态反馈控制系统的构建 65

5.2 M型次多容惯性标准传递函数的确定 67

5.3 状态反馈控制器设计 68

5.4 状态观测器设计 69

5.5 状态观测器设计公式的推导和验证 70

5.6 小结 73

6 实用串联校正与状态反馈协调型标准传递函数控制器设计 74

6.1 受控过程的无零点和标幺化增益补偿 74

6.2 采用降维状态观测和全维的状态反馈 76

6.3 状态观测器的开环设计和闭环校正 77

6.4 采用单位反馈串联校正控制结构 78

6.5 实用串联校正与状态反馈协调型标准传递函数控制器 78

6.6 状态观测系统与状态反馈系统的自然振荡频率协调准则 83

6.7 控制系统与被控过程的自然振荡频率协调准则 85

6.8 小结 86

7 电站锅炉汽温控制应用案例（状态反馈型MCP控制器应用） 88

7.1 锅炉汽温状态控制方案设计 89

7.2 锅炉汽温过程模型案例 90

7.3 锅炉汽温状态反馈型MCP控制器设计 91

7.4 锅炉汽温状态控制仿真试验 92

7.5 小结 93

8 检定炉炉温控制应用案例（串联校正型MCP控制器应用） 95

8.1 管式检定炉动态特性数学模型 95

8.2 串联校正型多容惯性标准传递函数控制器设计 96

8.3 检定炉炉温控制仿真试验 97

8.4 小结 98

9 核电站反应堆功率控制应用案例（协调型MCP控制器应用） 99

9.1 一个反应堆功率受控过程模型及常规控制系统 100

9.2 核电站堆功率串联校正与状态反馈协调型MCP控制器设计 101

9.3 核电站堆功率状态反馈控制仿真试验 103

9.4 小结 104

10 电机转速控制应用案例（多种MCP控制器应用比较） 105

10.1 电机过程模型及单位阶跃响应 105

10.2 用MCP法整定的PID控制器设计 107

10.3 串联校正型MCP控制器设计 108

10.4 状态反馈型MCP控制器设计 109

10.5 串联校正与状态反馈协调型MCP控制器设计 110

10.6 电机转速控制的四类MCP控制器应用仿真试验 112

10.7 小结 117

11 检定炉炉温实时控制案例（协调型MCP控制器应用） 118

11.1 管式检定炉炉温自动控制系统装置 118

11.2 串联校正与状态反馈协调型MCP标准传递函数控制器设计 120

11.3 检定炉炉温实时控制试验 122

11.4 小结 123

12 结论与展望 125

12.1 结论 125

12.1.1 60年的研究历史和进展 125

12.1.2 多容惯性（MCP）标准传递函数 125

12.1.3 标准传递函数控制器设计基本理论 126

12.1.4 典型标准传递函数控制器设计 127

12.1.5 标准传递函数控制器应用举例和性能验证 129

12.2 展望 130

参考文献 132