第1章 绪论 1
1.1计算机控制系统的基本概念 1
1.2计算机控制系统的组成 2
1.3计算机控制系统的发展 3
1.4计算机控制理论与设计的基本内容 6
1.5计算机控制系统的分类 7
第2章 计算机控制系统的数学模型与性能指标 9
2.1传递函数模型 9
2.1.1由差分方程求z传递函数模型 9
2.1.2由连续对象模型求z传递函数模型 10
2.1.3由单位脉冲响应序列求z传递函数模型 12
2.2状态空间模型 13
2.2.1不带延时的连续被控对象模型的离散化 13
2.2.2包含延时的连续被控对象模型的离散化 14
2.2.3矩阵指数及其积分的计算 17
2.3稳定性分析 18
2.3.1离散系统稳定性与计算机控制系统稳定性问题 18
2.3.2计算机控制系统的稳定性分析 20
2.3.3基于传递函数模型的稳定性判据 22
2.3.4基于状态空间模型的稳定性判据 25
2.4性能指标描述 29
2.4.1稳态指标 29
2.4.2动态指标 33
2.4.3抗干扰性能 34
第3章 经典控制器设计方法 35
3.1模拟化设计方法 35
3.1.1连续控制器的离散化方法 35
3.1.2数字PID控制器设计 41
3.2离散化设计方法 42
3.2.1根轨迹设计法 42
3.2.2频率响应设计法 47
3.2.3解析设计法 54
3.3最小拍控制设计法 60
3.3.1最小拍有纹波控制系统设计 61
3.3.2最小拍无纹波控制系统设计 64
第4章 复合系统控制器设计方法 68
4.1串级控制 68
4.1.1串级控制的基本概念 68
4.1.2串级控制主副控制器的设计 70
4.2前馈控制 71
4.2.1前馈控制的工作原理 71
4.2.2前馈控制的类型 72
4.2.3前馈控制的使用原则 75
4.3纯滞后补偿控制 75
4.3.1史密斯预估控制 76
4.3.2大林算法 77
4.4多变量解耦控制 82
4.4.1解耦控制原理 82
4.4.2多变量解耦控制的综合方法 84
第5章 基于极点配置方法的控制器设计 86
5.1极点配置设计方法的原理 86
5.1.1性能指标与闭环系统零极点之间的关系 86
5.1.2极点配置设计方法的原理与相关概念 88
5.2极点配置状态反馈控制器的设计 89
5.2.1状态可测时按极点配置设计控制律 89
5.2.2按极点配置设计状态观测器 97
5.2.3状态不可测时控制器的设计 104
5.3极点配置复合控制器的设计 111
5.3.1复合控制器的设计分析 111
5.3.2丢番图方程 115
5.3.3一般形式的复合控制器的设计 118
第6章 基于最优化方法的控制器设计 126
6.1最优控制设计方法的原理 126
6.1.1最优控制的基本概念 126
6.1.2线性二次型最优控制问题 127
6.2最优化状态反馈控制器的设计 128
6.2.1确定性系统LQ控制器的设计 128
6.2.2状态最优估计器的设计 137
6.2.3随机系统LQG控制器的设计 142
6.3最小方差控制器的设计 146
6.3.1随机干扰模型及性能指标 146
6.3.2最小方差控制器的设计 150
6.3.3广义最小方差控制器的设计 161
第7章 基于模型辨识策略的控制器设计 165
7.1引言 165
7.2自适应控制 166
7.2.1概述 166
7.2.2系统辨识的最小二乘法 168
7.2.3模型参考自适应控制 173
7.2.4自校正控制 176
7.3神经网络控制 179
7.3.1概述 180
7.3.2 BP神经元网络 185
7.3.3神经网络自校正控制 189
7.3.4神经网络PID控制 192
第8章 基于参数修正策略的控制器设计 194
8.1引言 194
8.2预测控制 194
8.2.1概述 194
8.2.2模型算法控制 196
8.2.3动态矩阵控制 200
8.2.4广义预测控制 203
8.3模糊控制 206
8.3.1概述 206
8.3.2模糊控制原理 206
8.3.3基本模糊控制器设计 210
8.3.4模糊自适应PID控制器设计 215
8.4滑模变结构控制 217
8.4.1概述 217
8.4.2滑模变结构控制原理 218
8.4.3滑模变结构控制器设计 221
第9章 基于结构与稳定策略的控制器设计 225
9.1引言 225
9.2内模控制 225
9.2.1概述 225
9.2.2内模控制原理 226
9.2.3内模控制器设计 229
9.3鲁棒控制 233
9.3.1概述 233
9.3.2 H∞优化与鲁棒控制 234
9.3.3标准H∞控制问题 237
9.3.4离散系统的H∞状态反馈控制 240
第10章 网络控制系统控制器的设计 243
10.1网络控制系统的设计问题 243
10.1.1网络控制系统的概念 243
10.1.2网络控制系统的设计方法 245
10.2网络控制系统的模型分析 246
10.2.1单包传输网络控制系统的建模 246
10.2.2多包传输网络控制系统的建模 252
10.3网络控制系统控制器的设计 254
10.3.1控制律的设计 255
10.3.2状态观测器的设计 255
10.3.3控制器的设计 257
第11章 数字控制器的工程化设计与实现 260
11.1数字控制器的程序设计方法 260
11.1.1直接程序设计法 260
11.1.2串行程序设计法 261
11.1.3并行程序设计法 263
11.2数字控制器应用中的问题 264
11.2.1一般性问题及其解决方法 264
11.2.2量化误差问题 271
11.3数字控制器饱和现象及其抑制方法 275
11.3.1饱和现象及其对系统性能的影响 275
11.3.2抑制积分饱和效应的控制算法 277
11.3.3抑制微分饱和效应的控制算法 279
11.4数字控制器的工程化实现 284
11.5数字程序控制器的设计 288
11.5.1数字程序控制基础 288
11.5.2逐点比较法插补原理 290
参考文献 296