計算機控制技術（高等學校教材計算機應用）

第1章緒論1
1.1計算機控制系統(tǒng)概述1
1.1.1計算機控制系統(tǒng)的一般概念1
1.1.2計算機控制系統(tǒng)的組成3
1.1.3計算機控制系統(tǒng)的分類5
1.1.4計算機控制系統(tǒng)的特點8
1.2信號的采樣與恢復8
1.2.1信號的采樣過程9
1.2.2采樣定理10
1.2.3信息的恢復過程和零階保持器13
1.3計算機控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢15
習題16
第2章Z變換及Z傳遞函數(shù)18
2.1Z變換定義與常用函數(shù)Z變換18
2.1.1Z變換的定義18
2.1.2常用信號的Z變換20
2.2Z變換的性質和定理21
2.3Z反變換25
2.4廣義Z變換27
2.5線性定常離散系統(tǒng)的差分方程及其解29
2.6Z傳遞函數(shù)30
2.6.1Z傳遞函數(shù)的定義31
2.6.2Z傳遞函數(shù)與脈沖響應函數(shù)的關系31
2.6.3Z傳遞函數(shù)的求法32
2.6.4開環(huán)Z傳遞函數(shù)33
2.6.5閉環(huán)Z傳遞函數(shù)35
2.6.6Z傳遞函數(shù)的物理可實現(xiàn)性37
2.6.7在擾動作用下的線性離散系統(tǒng)38
2.7廣義Z傳遞函數(shù)39
習題40
第3章計算機控制系統(tǒng)的分析42
3.1離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析42
3.1.1S平面與Z平面的關系42
3.1.2離散系統(tǒng)輸出響應的一般關系式43
3.1.3Routh穩(wěn)定性準則在離散系統(tǒng)的應用44
3.2離散系統(tǒng)的過渡響應分析46
3.3離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)準確度分析49
3.4離散系統(tǒng)的輸出響應51
3.4.1離散系統(tǒng)在采樣點間的響應52
3.4.2被控對象含延時的輸出響應53
3.4.3離散最少拍系統(tǒng)55
3.5離散系統(tǒng)的根軌跡分析法55
3.6離散系統(tǒng)的頻率分析法58
習題59
第4章計算機控制系統(tǒng)的離散化設計61
4.1最少拍計算機控制系統(tǒng)的設計61
4.1.1最少拍系統(tǒng)設計的基本原則62
4.1.2阻尼因子法67
4.1.3任意廣義對象的最少拍控制器設計69
4.2無波紋最少拍計算機控制系統(tǒng)設計72
4.3誤差平方和最小系統(tǒng)的設計77
4.4在擾動作用下計算機控制系統(tǒng)的設計80
4.4.1針對擾動作用的設計80
4.4.2抑制擾動作用的設計81
4.5復合控制系統(tǒng)設計83
4.6數(shù)字控制器的根軌跡設計法84
4.7數(shù)字控制器的頻域設計法87
4.7.1W變換87
4.7.2數(shù)字控制器的頻率特性88
4.7.3W變換法的設計步驟90
4.8數(shù)字控制器的計算機程序實現(xiàn)91
4.8.1直接程序法91
4.8.2串行程序法93
4.8.3并行程序法94
習題96
第5章計算機控制系統(tǒng)的模擬化設計99
5.1概述99
5.2模擬控制器的離散化方法102
5.2.1沖激不變法103
5.2.2加零階保持器的Z變換法104
5.2.3差分變換法104
5.2.4雙線性變換法107
5.2.5頻率預畸變雙線性變換法109
5.2.6零極點匹配法110
5.3數(shù)字PID控制111
5.3.1PID控制的基本形式及數(shù)字化111
5.3.2數(shù)字PID控制器的控制效果113
5.3.3數(shù)字PID控制算法116
5.4數(shù)字PID控制算法的改進117
5.4.1積分分離PID算法117
5.4.2不完全微分PID算法118
5.4.3微分先行PID算法120
5.4.4帶死區(qū)PID算法120
5.4.5抗積分飽和PID算法121
5.5數(shù)字PID控制器的參數(shù)整定122
5.5.1試湊法122
5.5.2擴充臨界比例度法123
5.5.3擴充響應曲線法125
習題125
第6章離散系統(tǒng)狀態(tài)空間分析127
6.1線性離散系統(tǒng)狀態(tài)方程127
6.1.1由高階差分方程求狀態(tài)方程127
6.1.2由Z傳遞函數(shù)求狀態(tài)方程130
6.2連續(xù)狀態(tài)方程的離散化136
6.3計算機控制系統(tǒng)的閉環(huán)離散狀態(tài)方程141
6.4離散系統(tǒng)的傳遞函數(shù)矩陣與特征值144
6.5離散狀態(tài)方程的求解146
6.5.1遞推法146
6.5.2Z變換法149
6.6線性離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性.可控性和可測性150
6.6.1線性離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性151
6.6.2線性離散系統(tǒng)的可控性154
6.6.3線性離散系統(tǒng)的可測性155
6.6.4可控性.可測性與傳遞函數(shù)矩陣的關系156
習題157
第7章離散系統(tǒng)狀態(tài)空間設計160
7.1線性離散系統(tǒng)輸出反饋設計160
7.1.1在單位階躍信號作用下單變量最少拍系統(tǒng)設計161
7.1.2在單位速度信號作用下單變量最少拍系統(tǒng)設計167
7.1.3在單位階躍信號作用下多變量最少拍系統(tǒng)設計169
7.2線性離散系統(tǒng)狀態(tài)反饋設計174
7.2.1設計單輸入二階系統(tǒng)的坐標變換法174
7.2.2n階單輸入系統(tǒng)的坐標變換法178
7.2.3設計單輸入系統(tǒng)的遞推法183
7.2.4多輸入n階系統(tǒng)的遞推法186
7.3離散的極點配置與觀測器190
7.3.1用狀態(tài)反饋實現(xiàn)指定的極點配置190
7.3.2狀態(tài)觀測器195
7.4Liapunov最優(yōu)狀態(tài)反饋設計202
7.5最小能量控制系統(tǒng)設計205
7.6離散最優(yōu)控制208
7.6.1離散極小值原理208
7.6.2離散動態(tài)規(guī)劃法211
習題216
第8章復雜控制規(guī)律系統(tǒng)設計219
8.1純滯后補償控制系統(tǒng)219
8.1.1大林算法219
8.1.2史密斯預估算法227
8.1.3純滯后信號的產生231
8.2串級控制233
8.3前饋控制237
8.3.1基本原理及控制算法237
8.3.2前饋控制的應用場合240
8.4解耦控制241
8.4.1解耦控制原理241
8.4.2解耦控制器設計243
8.5模糊控制技術244
8.5.1模糊控制的數(shù)學基礎245
8.5.2模糊控制原理247
8.5.3模糊控制器設計250
習題253
第9章計算機控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)254
9.1計算機控制系統(tǒng)設計原則254
9.2計算機控制系統(tǒng)設計步驟256
9.3計算機控制系統(tǒng)輸入輸出通道設計263
9.3.1過程輸入輸出通道的組成與功能263
9.3.2過程輸入輸出通道的控制方式264
9.3.3輸入通道265
9.3.4輸出通道268
9.4計算機控制系統(tǒng)抗干擾技術269
9.4.1干擾的來源270
9.4.2干擾的抑制方法271
9.5計算機控制系統(tǒng)應用實例276
習題282
參考文獻283