第一章 绪论 1
§1-1 计算机控制系统概述 1
目录 1
§1-2 计算机控制系统的发展简况 2
§1-3 典型计算机控制系统的组成及特点 3
1．典型计算机控制系统的组成 3
2．计算机控制系统中的信号特点 4
第二章 采样与Z变换理论 6
§2-1 采样定理及讨论 6
1．采样定理 6
2．重构式的讨论及脉冲采样概念 7
3．脉冲调制函数f*（t）的频率特性F*（jω）、星号变换及运算法则 9
5．采样定理的一些推广 11
4．应用采样定理的实际困难 11
§2-2 实际采样保持结构 12
1．实际的采样过程 12
2．采样保持装置与τ因子的消失 13
3．关于零阶保持器 15
§2-3 采样频率的选取 18
1．根据闭环频带ω？选取ωs 18
2．按系统的开环传递函数G（s）选取ωs 19
3．由阶跃响应上升时间tr选取T 20
4．生产过程的经验选取 21
§2-4 Z变换 21
1．Z变换的定义 21
2．由F（s）求F（z）的方法 24
1．线性性质 26
§2-5 Z变换的性质和定理 26
2．平移定理 27
3．复域尺度变换定理 28
4．差分Z变换定理 28
5．叠分Z变换定理 29
6．初值定理 30
7．终值定理 30
8．复域微分定理 31
9．复域积分定理 33
10．时域折积定理 34
11．复域折积定理 34
14．周期序列的Z变换 35
12．参数偏微分定理 35
13．参数极限定理 35
15．时域尺度变换定理 36
16．倍速定理 37
17．分速定理 38
§2-6 Z反变换 42
1．幂级数展开法 42
2．部分分式展开法 43
3．反演积分法 44
4．求Z反变换的极限形式 45
§2-7 用Z变换对求解差分方程 46
1．ADC 51
§3-1 典型系统环节的数学模型 51
第三章 计算机控制系统的描述与分析 51
2．计算机算法 52
3．DAC 53
§3-2 Z域传递函数（或输出）的计算 58
1．简单的串、并、反馈结构 59
2．梅森公式在混合系统中的应用 62
3．由环节的权序列计算Z传递函数 66
4．系统环节以状态空间方式给出 68
§3-3 求离散状态空间表达式 70
1．差分方程的状态实现 70
2．Z传递函数的状态实现 72
3．关于状态实现的进一步讨论 77
4．由连续状态空间模型到离散状态空间模型 80
§3-4 计算机控制系统的稳定性分析 84
1．概述 84
2．平面映射？和G？G（z）与G（？）极、零点关系 85
3．判断稳定性的劳斯（Routh）判据 88
4．雷伯尔（Raibel）稳定判据 89
5．修正的舒尔—科恩（Schur-Cohn）判据 91
6．乃奎斯特（Nyquist）判据 92
7．根轨迹法 93
8．李雅普诺夫（Ляпунов）方法 95
§3-5 计算机控制系统的系统误差分析 96
1．对于参考输入的静态系统误差 96
2．e？和K？与对应的连续系统的关系 98
3．动态误差级数与动态误差系数 100
4．对干扰输入的静态系统误差 102
§3-6 计算机控制系统的整量化误差分析 102
1．ADC量化误差的影响 103
2．乘法算法误差e？（k）的影响 104
3．系数存贮误差△？的影响 104
4．关于字长问题 106
§3-7 数字死带与极限环 108
1．计算机算法的取整模型 108
2．死带 109
3．极限环 111
4．死带与极限环的消除 117
1．修正Z变换（M-Z-T） 118
§3-8 修正Z变换在计算机控制系统分析中的应用 118
2．用M-Z-T分析采样点之间的值 120
3．用M-Z-T分析具有纯时延的系统 121
4．非同步采样、程序时延等的处理 122
§3-9 双速采样系统分析 123
1．开关分解分析法 124
2．用倍速、分速定理分析双速系统 128
第四章 计算机控制系统设计（一）—模拟设计法 134
§4-1 连续环节离散化的一般问题 134
1．加虚拟保持器的Z变换方法 135
2．近似Z型代换离散方法 139
3．w平面转折点对应离散法 144
5．极零点匹配变换法 145
4．脉冲不变法 145
6．离散化应用：计算机控制系统数字仿真 146
§4-2 数字PID控制器 147
§4-3 具有纯时延系统的设计 148
1．大林数字控制器设计 149
2．史密斯数字控制器设计 151
§4-4 近似连续模型设计法 152
§4-5 零阶保持器的补偿器设计 154
1．同速补偿器的设计 154
2．倍速补偿器的设计 154
§4-6 伯德图与根轨迹设计 155
1．伯德图设计法 155
2．根轨迹法设计 156
1．准则与基本关系 158
第五章 计算机控制系统设计（二）——离散设计法 158
§5-1 采样点无差最速跟踪系统设计 158
2．对W？（z）的要求和基本设计结果 159
3．最小拍系统的响应特性 160
4．保证最小拍数字控制器因果性的条件 163
5．保证最小拍系统闭环稳定的附加条件 164
6．驱动器的饱和问题 166
7．最小拍系统的中间设计 166
8．最小时延复现系统 167
§5-2 最小拍系统的附加极点修正 168
§5-3 最速完全无差跟踪系统设计 169
2．点间波动的根源和无纹波控制系统设计 170
1．最小拍系统的采样点间分析 170
3．无纹波系统对输入的适应性 173
§5-4 复合控制系统设计 173
1．引自参考输入的前馈控制 174
2．引自干扰输入的前馈控制 175
§5-5 极点配置设计 176
1．简单反馈结构的极点配置设计 176
2．前馈、反馈结构的极点配置设计 180
§5-6 输出最小方差控制系统 184
1．平稳随机序列的自噪声表示 184
2．最小方差控制 187
1．状态可控性 191
§6-1 可控性与可观性 191
第六章 计算机控制系统设计（三）——状态空设计法 191
2．输出可控性 192
3．状态可观性 192
§6-2 状态模型的最小拍系统设计 193
1．按阶跃矢量输入设计 194
2．按速度矢量输入设计 195
§6-3 状态模型的无纹波设计 197
1．按阶跃矢量输入设计 197
2．按速度矢量输入设计 202
§6-4 最速调节系统 206
1．开环控制方案 207
2．状态反馈方案 208
§6-5 最小能耗调节系统 210
§6-6 二次性能指标最优控制 212
1．变分方法 213
2．动态规划法 215
3．N＝∞和闭环稳定性 219
§6-7 状态反馈极点配置设计 221
1．零状态调节系统 221
2．输出恒定目标调节系统 225
3．干扰存在时的极点配置设计 226
4．不完全状态反馈与极点配置 226
§6-8 状态观测器与状态反馈 227
2．渐近预卜状态观测器 228
1．开环观测器 228
3．渐近现行状态观测器 233
4．降阶观测器 235
5．状态计算器 237
6．最优状态观测器——卡尔曼滤波器 239
第七章 系统的参数辨识 242
§7-1 最小二乘辨识的一般原理 242
1．一次参数辨识公式 243
2．最小二乘辨识结果的讨论 244
3．递推参数辨识 245
4．递推初值的简化处理 246
5．简单的阶检验 247
§7-2 时变参数的辨识 247
1．基本最小二乘法的困难 249
§7-3 修正最小二乘辨识 249
2．广义最小二乘辨识 251
3．多级最小二乘辨识 253
§7-4 权序列的辨识 256
1．模型假定 256
2．g？的最小二乘解 257
3．用相关分析法求解g？ 258
4．最小二乘解和相关解的关系 259
5．由估计的权序列求a？、b？ 260
6．双输入、双输出对象的权序列辨识 262
7．权序列的实际测试 263
§7-5 闭环参数辨识和简单的自适应控制 269
1．闭环参数辨识的条件 270
2．最小方差自校正控制 272
3．设定的预报模型的辨识 274
4．极点配置自校正控制 276
附录（一） 单板机简单介绍 278
1．TP—801的基本组成 278
2．TP—801的技术指标与功能简介 279
3．重要片子简介 280
4．Z80指令系统 291
5．操作要点 302
6．简单控制程序结构 302
附录（二）习题 305
附录（三）Z变换（单边）简表 331
附录（四）参考资料 334