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第1章 绪论 1

1.1计算机控制系统概述 1

1.1.1自动控制系统 1

1.1.2计算机控制系统 2

1.1.3计算机控制系统的特点 3

1.2计算机控制系统的组成 4

1.3计算机控制系统的分类 5

1.4计算机控制系统发展趋势 8

习题1 9

第2章 计算机控制理论基础 10

2.1信号的采样与恢复 10

2.1.1信号的采样过程 11

2.1.2采样定理 13

2.1.3信号的恢复过程和零阶保持器 16

2.2 Z变换 18

2.2.1 Z变换的定义 18

2.2.2常用信号的Z变换 21

2.2.3 Z变换的基本定理 22

2.2.4 Z反变换 29

2.2.5广义Z变换 32

2.3线性定常离散系统的差分方程及其解 34

2.4 Z传递函数 35

2.4.1 Z传递函数的定义 35

2.4.2 Z传递函数的物理可实现性 43

2.4.3在扰动作用下的线性离散系统 44

2.4.4广义Z传递函数 45

习题2 46

第3章 计算机控制系统分析 48

3.1 S平面与Z平面的关系 48

3.2离散系统的稳定性分析 50

3.2.1离散系统输出响应的一般关系式 50

3.2.2离散系统稳定性判据 51

3.2.3离散系统开环增益、采样周期与稳定性的关系 56

3.3离散系统的过渡响应分析 57

3.4离散系统的稳态准确度分析 61

3.5离散系统的输出响应 66

3.5.1离散系统在采样点间的输出响应 67

3.5.2被控对象含延时的输出响应 68

3.6离散系统的根轨迹分析 69

3.7离散系统的频率分析 72

习题3 75

第4章 计算机控制系统的离散化设计 77

4.1最少拍控制系统的设计 77

4.1.1最少拍系统设计的基本原则 78

4.1.2任意广义对象的最少拍控制器设计 87

4.1.3最少拍系统的改进 90

4.2无波纹最少拍控制系统设计 96

4.3在扰动作用下控制系统设计 100

4.3.1针对扰动作用的设计 100

4.3.2抑制扰动作用的设计 101

4.3.3复合控制系统设计 103

4.4数字控制器的根轨迹设计法 105

4.5数字控制器的频域设计法 108

4.6数字控制器的计算机程序实现 110

4.6.1直接程序法 111

4.6.2串行程序法 112

4.6.3并行程序法 113

习题4 115

第5章 计算机控制系统的模拟化设计 118

5.1概述 118

5.2模拟控制器的离散化方法 120

5.2.1脉冲响应不变法 120

5.2.2阶跃响应不变法 121

5.2.3差分变换法 122

5.2.4双线性变换法 125

5.2.5频率预畸变双线性变换法 127

5.2.6零极点匹配法 129

5.3数字PID控制 130

5.3.1 PID控制的基本形式及数字化 130

5.3.2数字PID控制器的控制效果 132

5.3.3数字PID控制算法 134

5.4数字PID控制算法的改进 136

5.4.1积分分离PID算法 136

5.4.2不完全微分PID算法 137

5.4.3微分先行PID算法 138

5.4.4带死区PID算法 139

5.4.5抗积分饱和PID算法 139

5.5数字PID控制器的参数整定 140

5.5.1凑试法 141

5.5.2扩充临界比例度法 142

5.5.3扩充响应曲线法 143

习题5 144

第6章 线性离散系统状态空间分析 145

6.1线性离散系统状态方程 146

6.1.1由高阶差分方程求状态方程 146

6.1.2由Z传递函数求状态方程 147

6.2连续状态方程的离散化 152

6.3计算机控制系统闭环离散状态方程 154

6.4线性离散系统的传递函数矩阵与特征值 156

6.5线性离散状态方程的求解 158

6.5.1递推法 158

6.5.2 Z变换法 161

6.6线性离散系统的稳定性、可控性和可测性 162

6.6.1线性离散系统的稳定性 162

6.6.2线性离散系统的可控性 165

6.6.3线性离散系统的可测性 166

6.6.4可控标准型与可测标准型 167

6.6.5可控性、可测性与传递函数矩阵的关系 170

习题6 172

第7章 线性离散系统状态空间设计 175

7.1线性离散系统输出反馈设计 175

7.1.1在单位阶跃信号作用下单变量最少拍系统设计 175

7.1.2在单位速度信号作用下单变量最少拍系统设计 181

7.1.3在单位阶跃信号作用下多变量最少拍系统设计 183

7.2线性离散系统的极点配置与观测器 188

7.2.1用状态反馈实现指定的极点配置 188

7.2.2状态观测器 193

7.3 Liapunov最优状态反馈设计 199

7.4最小能量控制系统设计 202

7.5离散最优控制 205

7.5.1离散极小值原理 205

7.5.2离散动态规划法 209

习题7 214

第8章 复杂控制规律系统设计 216

8.1纯滞后补偿控制系统设计 216

8.1.1大林算法 216

8.1.2史密斯预估算法 224

8.1.3纯滞后信号的产生 229

8.2串级控制系统设计 230

8.3前馈控制系统设计 234

8.4解耦控制系统设计 237

8.4.1解耦控制原理 238

8.4.2解耦控制器设计 239

习题8 241

第9章 预测控制系统设计 242

9.1概述 242

9.2模型算法控制 244

9.3动态矩阵控制 246

习题9 249

第10章 智能控制系统设计 250

10.1模糊控制系统设计 250

10.1.1模糊控制原理 250

10.1.2模糊控制器设计 255

10.2专家控制系统设计 262

10.2.1专家控制系统基本原理 263

10.2.2专家控制系统设计 265

10.3神经网络控制系统设计 272

10.3.1神经网络的模型与算法 273

10.3.2神经网络控制系统的设计 277

习题10 282

第11章 计算机控制系统设计与实现 284

11.1计算机控制系统设计原则 284

11.2计算机控制系统设计步骤 286

11.3计算机控制系统输入输出通道设计 293

11.3.1过程输入输出通道的组成与功能 293

11.3.2过程输入输出通道的控制方式 293

11.3.3输入通道 295

11.3.4输出通道 297

11.4计算机控制系统抗干扰技术 298

11.4.1干扰的来源 299

11.4.2干扰的抑制方法 300

11.5计算机控制系统应用实例 305

习题11 310

参考文献 311