计算机控制技术（高等学校教材计算机应用）

　　本书系统地阐述了计算机控制系统的分析方法、设计方法以及工程实际的应用。其主要内容有：计算机控制系统组成及分类、信号的采样与恢复、计算机控制系统性能及指标、计算机控制系统的发展概况及趋势；Z变换、Z传递函数、Z变换的性质和定理、广义Z变换；计算机控制系统分析；计算机控制系统离散化设计方法；计算机控制系统模拟化设计方法；线性离散系统状态空间分析法；线性离散系统状态空间设计；复杂控制规律系统设计；计算机控制系统设计与实现的设计原则、步骤、输入/输出通道设计、抗干扰技术以及应用实例。本书既注重理论体系的完整性，又注重工程实际的应用性；既注重理论联系实际，又重视解决工程实际中常出现的问题。本书可作为高等院校计算机、电子、自动控制及自动化专业的本科教材，同时也可作为有关科研技术人员的参考书。本书特色◆系统地阐述了计算机控制系统的分析方法、设计方法及在工程实践中的实用。◆既注重理论体系完整性，又注重工程实践的应用性。◆可作为高等学校计算机、电子、自动控制及自动化专业的本科教材，同时也可作为有关科研技术人员的参考书。

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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计算机控制系统的一般概念1
1.1.2计算机控制系统的组成3
1.1.3计算机控制系统的分类5
1.1.4计算机控制系统的特点8
1.2信号的采样与恢复8
1.2.1信号的采样过程9
1.2.2采样定理10
1.2.3信息的恢复过程和零阶保持器13
1.3计算机控制系统发展趋势15
习题16
第2章Z变换及Z传递函数18
2.1Z变换定义与常用函数Z变换18
2.1.1Z变换的定义18
2.1.2常用信号的Z变换20
2.2Z变换的性质和定理21
2.3Z反变换25
2.4广义Z变换27
2.5线性定常离散系统的差分方程及其解29
2.6Z传递函数30
2.6.1Z传递函数的定义31
2.6.2Z传递函数与脉冲响应函数的关系31
2.6.3Z传递函数的求法32
2.6.4开环Z传递函数33
2.6.5闭环Z传递函数35
2.6.6Z传递函数的物理可实现性37
2.6.7在扰动作用下的线性离散系统38
2.7广义Z传递函数39
习题40
第3章计算机控制系统的分析42
3.1离散系统的稳定性分析42
3.1.1S平面与Z平面的关系42
3.1.2离散系统输出响应的一般关系式43
3.1.3Routh稳定性准则在离散系统的应用44
3.2离散系统的过渡响应分析46
3.3离散系统的稳态准确度分析49
3.4离散系统的输出响应51
3.4.1离散系统在采样点间的响应52
3.4.2被控对象含延时的输出响应53
3.4.3离散最少拍系统55
3.5离散系统的根轨迹分析法55
3.6离散系统的频率分析法58
习题59
第4章计算机控制系统的离散化设计61
4.1最少拍计算机控制系统的设计61
4.1.1最少拍系统设计的基本原则62
4.1.2阻尼因子法67
4.1.3任意广义对象的最少拍控制器设计69
4.2无波纹最少拍计算机控制系统设计72
4.3误差平方和最小系统的设计77
4.4在扰动作用下计算机控制系统的设计80
4.4.1针对扰动作用的设计80
4.4.2抑制扰动作用的设计81
4.5复合控制系统设计83
4.6数字控制器的根轨迹设计法84
4.7数字控制器的频域设计法87
4.7.1W变换87
4.7.2数字控制器的频率特性88
4.7.3W变换法的设计步骤90
4.8数字控制器的计算机程序实现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
习题96
第5章计算机控制系统的模拟化设计99
5.1概述99
5.2模拟控制器的离散化方法102
5.2.1冲激不变法103
5.2.2加零阶保持器的Z变换法104
5.2.3差分变换法104
5.2.4双线性变换法107
5.2.5频率预畸变双线性变换法109
5.2.6零极点匹配法110
5.3数字PID控制111
5.3.1PID控制的基本形式及数字化111
5.3.2数字PID控制器的控制效果113
5.3.3数字PID控制算法116
5.4数字PID控制算法的改进117
5.4.1积分分离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带死区PID算法120
5.4.5抗积分饱和PID算法121
5.5数字PID控制器的参数整定122
5.5.1试凑法122
5.5.2扩充临界比例度法123
5.5.3扩充响应曲线法125
习题125
第6章离散系统状态空间分析127
6.1线性离散系统状态方程127
6.1.1由高阶差分方程求状态方程127
6.1.2由Z传递函数求状态方程130
6.2连续状态方程的离散化136
6.3计算机控制系统的闭环离散状态方程141
6.4离散系统的传递函数矩阵与特征值144
6.5离散状态方程的求解146
6.5.1递推法146
6.5.2Z变换法149
6.6线性离散系统的稳定性.可控性和可测性150
6.6.1线性离散系统的稳定性151
6.6.2线性离散系统的可控性154
6.6.3线性离散系统的可测性155
6.6.4可控性.可测性与传递函数矩阵的关系156
习题157
第7章离散系统状态空间设计160
7.1线性离散系统输出反馈设计160
7.1.1在单位阶跃信号作用下单变量最少拍系统设计161
7.1.2在单位速度信号作用下单变量最少拍系统设计167
7.1.3在单位阶跃信号作用下多变量最少拍系统设计169
7.2线性离散系统状态反馈设计174
7.2.1设计单输入二阶系统的坐标变换法174
7.2.2n阶单输入系统的坐标变换法178
7.2.3设计单输入系统的递推法183
7.2.4多输入n阶系统的递推法186
7.3离散的极点配置与观测器190
7.3.1用状态反馈实现指定的极点配置190
7.3.2状态观测器195
7.4Liapunov最优状态反馈设计202
7.5最小能量控制系统设计205
7.6离散最优控制208
7.6.1离散极小值原理208
7.6.2离散动态规划法211
习题216
第8章复杂控制规律系统设计219
8.1纯滞后补偿控制系统219
8.1.1大林算法219
8.1.2史密斯预估算法227
8.1.3纯滞后信号的产生231
8.2串级控制233
8.3前馈控制237
8.3.1基本原理及控制算法237
8.3.2前馈控制的应用场合240
8.4解耦控制241
8.4.1解耦控制原理241
8.4.2解耦控制器设计243
8.5模糊控制技术244
8.5.1模糊控制的数学基础245
8.5.2模糊控制原理247
8.5.3模糊控制器设计250
习题253
第9章计算机控制系统设计与实现254
9.1计算机控制系统设计原则254
9.2计算机控制系统设计步骤256
9.3计算机控制系统输入输出通道设计263
9.3.1过程输入输出通道的组成与功能263
9.3.2过程输入输出通道的控制方式264
9.3.3输入通道265
9.3.4输出通道268
9.4计算机控制系统抗干扰技术269
9.4.1干扰的来源270
9.4.2干扰的抑制方法271
9.5计算机控制系统应用实例276
习题282
参考文献283