數(shù)字控制系統(tǒng)分析與設計

第1章 引言與連續(xù)控制系統(tǒng)回顧
1.1 引言
1.1.1 數(shù)字控制器的應用領域
1.1.2 數(shù)字控制系統(tǒng)的基本構成與特點
1.2 連續(xù)控制系統(tǒng)及其動態(tài)特性
1.2.1 微分方程
1.2.2 拉氏變換與傳遞函數(shù)
1.2.3 反饋控制的基本特性
1.2.4 反饋系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
1.2.5 時間域設計指標
1.2.6 PID控制
1.3 根軌跡設計法
1.3.1 s域設計指標
1.3.2 根軌跡及其畫圖規(guī)則
1.3.3 基于根軌跡的控制器設計
1.4 頻率響應設計法
1.4.1 頻域設計指標
1.4.2 基于波特圖的控制器設計
1.5 狀態(tài)空間設計法
1.5.1 極點配置方法
1.5.2 狀態(tài)觀測器的設計
1.5.3 極點配置與觀測器的組合：調節(jié)器的設計
1.5.4 參考輸入與積分控制
1.6 本章小結
習題1
參考文獻

第2章 離散時間系統(tǒng)分析
2.1 線性差分方程
2.1.1 數(shù)字化與差分方程
2.1.2 差分方程的求解
2.2 z變換與離散傳遞函數(shù)
2.2.1 z變換及其性質
2.2.2 z變換法求解差分方程
2.2.3 結構圖描述與分析
2.2.4 離散傳遞函數(shù)
2.3 離散傳遞函數(shù)與脈沖響應的關系
2.4 BIBO穩(wěn)定
2.5 本章小結
習題2
參考文獻

第3章 采樣數(shù)據(jù)系統(tǒng)
3.1 采樣與保持
3.1.1 對采樣數(shù)據(jù)的分析
3.1.2 采樣信號的頻譜
3.2 信號重構
3.2.1 數(shù)據(jù)外推技術
*3.2.2 零階保持對輸出信號的影響
3.3 采樣數(shù)據(jù)系統(tǒng)的結構圖分析
3.4 離散模型
3.4.1 基于多項式的z變換的離散模型
*3.4.2 基于狀態(tài)空間表達的離散模型
3.5 本章小結
習題3
參考文獻

第4章 基于傳遞函數(shù)的數(shù)字系統(tǒng)分析與數(shù)字控制器設計
4.1 s平面對z平面的映射
4.2 離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性
4.2.1 閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
4.2.2 絕對穩(wěn)定性的檢驗方法
4.2.3 相對穩(wěn)定性的檢驗方法
4.3 數(shù)字控制器的仿真設計
4.3.1 離散等價方法
4.3.2 仿真設計及對設計的評價
4.4 數(shù)字控制器的根軌跡直接設計
4.4.1 z域設計指標
4.4.2 數(shù)字控制器的根軌跡直接設計
4.5 數(shù)字控制器的頻率響應直接設計
4.5.1 離散系統(tǒng)的頻率響應及其特性
4.5.2 雙線性變換與頻域設計指標
4.5.3 數(shù)字控制器的波特圖直接設計
*4.6 數(shù)字控制器的解析設計
4.7 模擬PID控制器的數(shù)字化
4.7.1 數(shù)字PID控制的基本算法
4.7.2 數(shù)字PID控制器的參數(shù)整定
4.7.3 數(shù)字PID控制的改進算法
4.8 數(shù)字控制器的實現(xiàn)
4.8.1 直接程序實現(xiàn)法
4.8.2 串行程序實現(xiàn)法
4.8.3 并行程序實現(xiàn)法
4.8.4 嵌套程序實現(xiàn)法
4.8.5 采樣周期的選擇
4.9 本章小結
習題4
參考文獻

第5章 基于極點配置與狀態(tài)估計的數(shù)字控制器設計
5.1 離散時間系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析
5.1.1 離散時間系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達
5.1.2 離散時間狀態(tài)空間系統(tǒng)的求解
5.1.3 脈沖傳遞函數(shù)矩陣
5.1.4 離散時間狀態(tài)空間系統(tǒng)的穩(wěn)定性
5.2 極點配置
5.2.1 能控性
5.2.2 能觀性
5.2.3 采樣周期與能控性和能觀性
5.2.4 離散時間狀態(tài)空間系統(tǒng)的極點配置
5.3 狀態(tài)觀測器設計
5.3.1 全階觀測器
*5.3.2 降階觀測器
5.4 帶狀態(tài)觀測器的極點配置
5.4.1 分離原理
5.4.2 控制器特性與系統(tǒng)特性
5.4.3 帶狀態(tài)觀測器的離散系統(tǒng)極點配置
5.5 帶參考輸入的離散系統(tǒng)極點配置
5.6 本章小結
習題5
參考文獻
附錄A 拉普拉斯變換與z變換表
附錄B 本書中用到的部分數(shù)學公式
附錄C 本書中用到的部分MATLAB指令和部分Simulink模塊
附錄D 部分習題參考答案