計算機控制原理與應用

第1章 引 論
　1.1 計算機控制系統(tǒng)的基本概念
　　1.1.1 計算機控制系統(tǒng)
　　1.1.2 控制系統(tǒng)的分類
　　1.1.3 計算機控制系統(tǒng)的分類
　　1.1.4 計算機控制系統(tǒng)實現(xiàn)中的實際問題
　1.2 計算機控制系統(tǒng)的研究內容和對系統(tǒng)的基本要求
　　1.2.1 計算機控制系統(tǒng)的研究內容
　　1.2.2 對計算機控制系統(tǒng)的基本要求
　1.3 歷史回顧
　1.4 計算機集成制造系統(tǒng)
　習題
第2章 線性連續(xù)控制系統(tǒng)
　2.1 引 言
　　2.1.1 單輸入單輸出控制系統(tǒng)
　　2.1.2 常用輸入信號
　2.2 拉普拉斯變換
　　2.2.1 拉普拉斯變換的定義
　　2.2.2 拉普拉斯變換定理
　　2.2.3 拉普拉斯逆變換
　　2.2.4 用拉普拉斯變換法解線性常系數(shù)微分方程
　2.3 物理系統(tǒng)的數(shù)學模型
　　2.3.1 線性元件的微分方程
　　2.3.2 隨動系統(tǒng)的微分方程
　2.4 傳遞函數(shù)和方框圖
　　2.4.1 傳遞函數(shù)和微分方程
　　2.4.2 電子網(wǎng)絡的傳遞函數(shù)
　　2.4.3 簡單方框圖的傳遞函數(shù)
　　2.4.4 方框圖簡化
　2.5 傳遞函數(shù)和信號流圖
　　2.5.1 信號流圖定義
　　2.5.2 梅遜增益公式
　2.6 控制系統(tǒng)的時域分析
　　2.6.1 脈沖響應和階躍響應
　　2.6.2 時域性能指標
　　2.6.3 一階系統(tǒng)的動態(tài)響應
　　2.6.4 二階系統(tǒng)的動態(tài)響應
　　2.6.5 高階系統(tǒng)分析
　　2.6.6 穩(wěn)態(tài)誤差分析
　　2.6.7 用MATLAB繪制單位階躍響應和單位脈沖響應
　　2.6.8 穩(wěn)定性分析
　2.7 根軌跡
　　2.7.1 根軌跡法
　　2.7.2 根軌跡圖的繪制
　　2.7.3 用MATLAB繪制根軌跡圖
　2.8 頻率響應的概念
　　2.8.1 頻率響應法
　　2.8.2 頻率特性的圖形表示
　　2.8.3 典型環(huán)節(jié)的對數(shù)頻率特性
　　2.8.4 頻域性能指標
　　2.8.5 開環(huán)傳遞函數(shù)的頻率特性
　　2.8.6 時域和頻域響應之間的關系
　　2.8.7 用MATLAB進行頻域分析
　2.9 復合控制系統(tǒng)
　　2.9.1 對輸入前饋補償?shù)膹秃峡刂葡到y(tǒng)
　　2.9.2 對擾動前饋補償?shù)膹秃峡刂葡到y(tǒng)
　2.10 控制系統(tǒng)設計
　　2.10.1 校正裝置的結構
　　2.10.2 校正裝置的特性
　　2.10.3 根軌跡校正
　　2.10.4 頻率校正
　習題
第3章 非線性控制系統(tǒng)
　3.1 非線性數(shù)學模型的線性化
　3.2 控制系統(tǒng)中的典型非線性特性
　3.3 非線性系統(tǒng)的特性
　　3.3.1 疊加原理不成立
　　3.3.2 穩(wěn)定性問題
　　3.3.3 極限環(huán)（自激振蕩）
　　3.3.4 畸變現(xiàn)象
　3.4 非線性系統(tǒng)的分析方法
　　3.4.1 描述函數(shù)法
　　3.4.2 相平面法
　　3.4.3 李雅普諾夫方法
　　3.4.4 反饋線性化方法
　　3.4.5 計算機仿真
　3.5 描述函數(shù)法
　　3.5.1 描述函數(shù)法的基本概念
　　3.5.2 典型非線性環(huán)節(jié)的描述函數(shù)
　　3.5.3 用描述函數(shù)法分析非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性
　3.6 相平面法
　　3.6.1 相平面法的基本概念
　　3.6.2 相軌跡的性質
　　3.6.3 相軌跡圖的繪制
　　3.6.4 由相軌跡求時間信息
　　3.6.5 非線性系統(tǒng)的相平面分析
　3.7 用MATLAB分析非線性系統(tǒng)
　　3.7.1 用MATLAB進行描述函數(shù)法分析
　　3.7.2 用MATLAB進行相平面分析
　習題
第4章 線性離散時間系統(tǒng)
　4.1 引 言
　4.2 差分方程
　4.3 采樣定理
　　4.3.1 采樣過程及采樣信號的頻譜
　　4.3.2 香農采樣定理
　　4.3.3 零階保持器
　4.4 z變換
　　4.4.1 z變換定義
　　4.4.2 z變換定理
　　4.4.3 z逆變換
　　4.4.4 用z變換求解差分方程
　4.5 離散系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和方框圖
　　4.5.1 離散傳遞函數(shù)與差分方程
　　4.5.2 開環(huán)z傳遞函數(shù)
　　4.5.3 閉環(huán)z傳遞函數(shù)
　　4.5.4 離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差
　4.6 離散系統(tǒng)的極點、零點和穩(wěn)定性
　　4.6.1 離散系統(tǒng)的極點與零點
　　4.6.2 s平面到z平面的映射
　　4.6.3 離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性
　　4.6.4 雙線性變換
　　4.6.5 勞斯穩(wěn)定性判據(jù)
　　4.6.6 朱利穩(wěn)定性判據(jù)
　4.7 離散系統(tǒng)的根軌跡
　　4.7.1 根軌跡圖
　　4.7.2 z平面上的等阻尼比線
　4.8 離散系統(tǒng)的頻率響應
　　4.8.1 對數(shù)頻率特性
　　4.8.2 極坐標頻率特性
　　4.8.3 用MATLAB繪制離散系統(tǒng)的頻率特性曲線
　4.9 利用Simulink對離散系統(tǒng)進行建模和仿真
　習題
第5章 計算機控制系統(tǒng)設計
　5.1 引 言
　　5.1.1 濾波器的基本原理與設計
　　5.1.2 計算機控制系統(tǒng)連續(xù)化設計方法
　　5.1.3 計算機控制系統(tǒng)離散化設計方法
　5.2 有限拍控制
　　5.2.1 有限拍控制系統(tǒng)設計
　　5.2.2 有限拍無波紋控制系統(tǒng)
　　5.2.3 有限拍設計的改進
　5.3 根軌跡法
　5.4 雙線性變化法
　5.5 帶純滯后被控對象的控制系統(tǒng)設計
　　5.5.1 大林算法
　　5.5.2 史密斯預報器
　習題
第6章 PID控制
　6.1 引 言
　6.2 模擬和數(shù)字PID算法
　　6.2.1 模擬PID算法
　　6.2.2 數(shù)字PID算法
　6.3 數(shù)字PID的改進算法
　　6.3.1 積分分離PID控制算法
　　6.3.2 不完全微分PID控制算法
　　6.3.3 帶死區(qū)的PID控制算法
　6.4 模擬和數(shù)字PID參數(shù)整定
　　6.4.1 模擬PID參數(shù)整定
　　6.4.2 數(shù)字PID參數(shù)整定
　　6.4.3 PID控制的自整定方法
　6.5 模擬和數(shù)字PDF和PDFF算法
　　6.5.1 PDF算法
　　6.5.2 PDFF算法
　　6.5.3 PID、PDF和PDFF控制系統(tǒng)
　6.6 PDF和PDFF參數(shù)整定
　　6.6.1 用標準濾波器進行參數(shù)整定
　　6.6.2 被控對象為單積分
　　6.6.3 被控對象為雙積分
　習題
第7章 可編程序控制器
　7.1 引 言
　7.2 可編程序控制器的組成和工作原理
　　7.2.1 可編程序控制器的組成
　　7.2.2 可編程序控制器的工作原理
　7.3 可編程序控制器的編程方式
　　7.3.1 可編程序控制器的編程語言
　　7.3.2 梯形圖的主要特點及編程元件
　　7.3.3 可編程序控制器的指令及編程方法
　7.4 可編程序控制器通信與網(wǎng)絡功能
　　7.4.1 可編程序控制器的通信功能
　　7.4.2 可編程序控制器網(wǎng)絡
　習題
第8章 狀態(tài)空間法
　8.1 數(shù)學基礎——矩陣
　　8.1.1 向量及向量運算
　　8.1.2 矩陣及矩陣運算
　8.2 狀態(tài)空間法的基本概念
　8.3 連續(xù)系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型
　　8.3.1 由微分方程建立狀態(tài)空間模型
　　8.3.2 多輸入多輸出系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型
　　8.3.3 非線性定常系統(tǒng)與非線性時變系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型
　　8.3.4 狀態(tài)方程求解
　　8.3.5 狀態(tài)空間模型與傳遞函數(shù)之間的等效轉換
　　8.3.6 傳遞矩陣
　8.4 離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型
　　8.4.1 由差分方程建立離散狀態(tài)空間模型
　　8.4.2 多輸入多輸出離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型
　　8.4.3 離散狀態(tài)方程的求解
　　8.4.4 離散狀態(tài)空間模型與z傳遞函數(shù)之間的等效轉換
　　8.4.5 z傳遞函數(shù)矩陣
　8.5 能控性和能觀測性
　　8.5.1 能控性和能觀測性的基本概念
　　8.5.2 連續(xù)系統(tǒng)能控性和能觀測性判據(jù)
　　8.5.3 離散系統(tǒng)能控性和能觀測性判據(jù)
　　8.5.4 對偶原理
　8.6 控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間設計
　　8.6.1 連續(xù)系統(tǒng)的狀態(tài)反饋控制器設計
　　8.6.2 離散系統(tǒng)的狀態(tài)反饋控制器設計
　習題
附錄 部分習題參考答案
參考文獻