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目录1

译者的话1

前言1

第一章　数字控制引论1

1.1　系统控制的基本概念1

1.2　用计算机做控制元件4

1.3　单回路数字控制系统6

1.4　为什么要用数字控制代替模拟量控制7

参考文献12

1.5　小结12

第二章　线性差分方程和z变换13

2.1　引言13

2.2　标量差分方程13

2.3　简单序列的z变换16

2.4　关于z变换的一些有用的定理21

2.5 z变换的反变换23

2.6　部分分式展开法25

2.7　利用z变换求解线性差分方程30

2.8　z域传递函数与脉冲响应序列32

2.9 z平面极点位置与时间序列特性之间的关系34

2.10　离散-数据系统的频率响应37

2.11　s域极点和采样函数的z域极点的关系41

2.12　离散-时间的卷积和定理45

2.13　终值定理46

2.14　初探采样定理48

2.15　小结49

参考文献50

习题50

第三章　应用变换技术的数字控制系统常规设计方法54

3.1 引言54

3.2　模／数和数／模转换器54

3.3 由零阶保持器驱动并具有采样输出的连续-时间装置56

3.4　闭环的特征方程66

3.5　控制系统常规设计的技术要求69

3.6 z域设计的基本出发点75

3.7　干扰对闭环系统的影响80

3.8　有限调整时间和最小原型系统83

3.9　普通的PID直接数字控制算法88

3.10　小结92

参考文献93

习题93

4.2　数字补偿器的常规设计方法99

4.1　引言99

第四章　数字滤波和数字补偿器的设计99

4.3　直接微分差分化102

4.4　零阶保持器近似法104

4.5　极点零点对应法105

4.6　双线性变换法108

4.7　带有预修正作用的双线性变换109

4.8　脉冲响应不变法112

4.9　数字补偿器的z平面设计法114

参考文献123

习题123

4.10　小结123

第五章　脉冲采样及采样定理127

5.1　引言127

5.2　单位脉冲序列128

5.3　脉冲采样模型129

5.4　采样定理132

5.5　小结136

参考文献136

习题137

第六章　数字控制系统的状态变量表达式140

6.1　引言140

6.2　连续-时间状态变量问题141

6.3　状态方程的解143

6.4　矩阵指数级数法149

6.5　离散状态方程的解151

6.6　从状态变量表达式求传递函数154

6.7　可控性156

6.8　可观测性159

6.9　离散系统的状态变量表达式161

6.10　混合式控制系统的状态变量表达式174

6.11　小结177

习题178

参考文献178

第七章　量化和误差影响182

7.1　引言182

7.2　量化误差183

7.3　数字滤波器对量化误差的响应188

7.4　输出幅值界限195

7.5　乘法误差196

7.6　数字滤波器系数的有限字长表示法200

7.7　根的灵敏度分析203

7.8　小结208

习题209

参考文献209

第八章　控制系统的状态空间设计方法212

8.1　引言212

8.2　状态变量反馈与系统设计212

8.3　不完全状态反馈控制216

8.4　开环估计器218

8.5　渐近预报估计器219

8.6　现时估计器229

8.7　降维估计器231

8.8　有限调整时间调节器的算法232

8.9　围绕非零调整点输出的控制235

8.10　小结238

参考文献239

习题240

第九章　线性离散-时间最优控制242

9.1　引言242

9.2　离散线性调节器问题244

9.3　最优控制的动态规划方法252

9.4　倒特征值和倒根轨迹256

9.5　稳态调节器问题的特征向量分解260

9.6　围绕非零调整点的最优控制265

9.7　采用估计状态反馈的次最优控制269

9.8　小结273

参考文献274

习题274

第十章　离散-时间随机系统277

10.1　引言277

10.2　概率及随机变量277

10.3　期望算子和统计矩281

10.4　相关性、独立性及条件概率283

10.5　联合高斯随机变量284

10.6　高斯随机变量的线性组合及线性变换286

10.7　离散随机标量序列288

10.8　马尔柯夫和纯随机序列291

10.9　随机向量序列293

10.10　离散-时间动态系统中的随机序列294

10.11　平稳解298

10.12　小结300

参考文献301

习题301

第十一章　存在噪声时的状态估计303

11.1 引言303

11.2　离散-时间向量卡尔曼滤波器的推导304

11.3　用特征向量分解法求稳态的卡尔曼滤波器增益319

参考文献322

11.4　小结322

习题323

第十二章　离散-时间随机控制系统325

12.1　引言325

12.2　有随机干扰和无量测噪声的最优控制326

12.3　有随机干扰而量测又有噪声污染情况下系统的控制327

12.4　被控系统的平均性能337

12.5　稳定状态控制系统的动力学特性341

参考文献344

12.6　小结344

习题345

附录A z变换表和特性347

A.1 z变换中复数反演积分的证明347

附录B 系统辨识导论351

B.1 引言351

B.2　最小二乘法352

B.3　用最小二乘法估计传递函数354

B.4　量测噪声的影响358

C.1　小型计算机数字控制程序包359

附录C　数字控制实验室练习359

C.2　熟悉A/D和D/A361

C.3　一阶装置的比例控制362

C.4　数字式比例加积分控制器的设计364

C.5　液面高度控制系统365

C.6　状态变量的反馈367

C.7　估计状态反馈369

C.8　线性二次型最优控制370

附录D　数字控制中常用的计算机程序371

D.1　引言371

D.2　二次方程的求解程序372

D.3　三次方程的求解程序373

D.4　根据连续-时间状态方程建立离散-时间状态方程375

D.5　有状态反馈的二阶系统的特征根376

D.6　离散-时间黎卡提方程求解程序378

附录E　代数特征值-特征向量问题381

E.1　引言381

E.2　问题的描述381

E.3　特征值问题在离散-时间系统中的应用383

E.4　可控性和可观测性387

E.5　凯利-哈密尔顿定理390

索引392