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本書系統地闡述了計算機控制系統分析、設計的基本理論和方法，全書分9章。本次修訂和第1版比較，沒有改變章節結構，在論述內容方面進行適當修改、補充；增加了習題參考答案。本書主要內容有：討論計算機控制系統中信號的類型，數學基礎——z變換，計算機控制系統的數學描述及脈沖傳遞函數，差分方程及求解，離散系統方框圖變換方法，系統特性分析及系統穩定性判定方法。講述數字控制器設計問題，包括連續控制器離散化方法，數字PID控制器的設計及改進，快速被控對象的最少拍控制系統的設計以及具有大慣性、純滯后被控對象的慢速系統的直接設計方法，對一些有效的預估控制決策進行了探討，論述了建立預估模型的工程方法。本書還討論了數字控制器的實現問題以及計算機控制系統的離散狀態空間分析方法和有限拍控制系統設計。書中例題、各章習題參考答案大部分采用MATLAB軟件仿真和計算，具有解題、設計新思路。 本書可作為高等學校自動化、電氣工程及其自動化、測控技術以及自動控制等相關專業的本科生教材，也可供有關工程技術人員和教師參考。
目次
第1章 緒論
1.1 概述
1.1.1 計算機控制系統
1.1.2 計算機控制系統組成
1.2 計算機控制系統的類型、特點
1.2.1 計算機控制系統的類型
1.2.2 計算機控制的主要特點
1.3 計算機控制的發展概況及趨勢
1.4 計算機控制理論的發展
習題
第2章 計算機控制系統的信號特徵
2.1 信息變換原理
2.1.1 數字控制系統方框圖及系統信息
2.1.2 采樣過程及理想采樣信號的特徵
2.1.3 采樣定理
2.2 采樣信號的恢復與保持器
2.2.1 理想濾波器
2.2.2 零階保持器
2.2.3 一階保持器
習題
第3章 z變換
3.1 z變換定義
3.1.1 z變換定義及表達式
3.1.2 簡單函數的z變換
3.2 z變換的重要性質和定理
3.3 z反變換
3.3.1 冪級數展開法
3.3.2 部分分式法
3.3.3 反演積分法(留數法)
習題
第4章 計算機控制系統的數學描述及脈沖傳遞函數
4.1 離散系統
4.2 差分方程
4.2.1 線性常系數差分方程
4.2.2 差分方程求解
4.3 脈沖傳遞函數(z傳遞函數)
4.3.1 脈沖傳遞函數定義
4.3.2 脈沖傳遞函數的求取
4.4 計算機控制系統脈沖傳遞函數及系統方框圖變換方法
4.4.1 計算機控制系統脈沖傳遞函數
4.4.2 計算機控制系統方框圖分析
習題
第5章 計算機控制系統特性分析
5.1 計算機控制系統穩定性分析
5.1.1 連續系統穩定性及穩定條件
5.1.2 s平面與z平面的映射關係
5.1.3 計算機控制系統的穩定性
5.2 計算機控制系統的穩定性判定方法
5.2.1 通過雙線性變換進行穩定性分析
5.2.2 朱里(Jury)穩定性準則
5.2.3 采樣周期對閉環系統穩定性的影響
5.3 計算機控制系統動態過程
5.3.1 閉環離散系統的暫態響應
5.3.2 修正z變換
5.3.3 含有滯后環節的計算機控制系統的輸出響應
5.3.4 利用修正z變換求采樣點之間的信息
5.4 計算機控制系統的穩態誤差分析
5.4.1 計算機控制系統的穩態誤差與穩態誤差常數
5.4.2 計算機控制系統對干擾輸入作用的響應
習題
第6章 計算機控制系統連續域-離散 化設計方法
6.1 連續域-離散化設計的基本原理
6.2 連續控制器的離散化方法
6.2.1 后向差分法
6.2.2 前向差分法
6.2.3 雙線性變換法
6.2.4 具有頻率預畸的雙線性變換
6.2.5 脈沖響應不變法
6.2.6 階躍響應不變法
6.2.7 匹配零、極點映射法
6.3 數字PID控制器設計
6.3.1 典型PID控制
6.3.2 數字PID控制器參數的整定
6.3.3 數字PID控制器算法的改進
習題
第7章 計算機控制系統的直接設計方法
7.1 最少拍數字控制器設計方法
7.1.1 控制量初值不加規定的最少拍數字控制器設計
7.1.2 規定控制量的最少拍數字控制器設計
7.2 最少拍數字控制器的一般設計方法
7.2.1 最少拍有紋波系統確定閉環脈沖傳遞函數φ(z)的一般方法
7.2.2 最少拍無紋波系統設計
7.3 純滯后系統數字控制器的設計(Dahlin算法)
7.3.1 數字控制器D(z)的形式
7.3.2 振鈴現象及其消除
7.3.3 具有純滯后系統數字控制器直接設計的步驟
7.4 施密斯(Smith)預估補償算法
7.5 滯后過程的預估控制系統設計
習題
第8章 數字控制器的實現
8.1 直接結構法
8.1.1 直接程序法
8.1.2 標準程序法
8.2 間接結構法
8.2.1 串聯程序法
8.2.2 并聯程序法
8.2.3 梯形程序法
8.3 無限脈沖響應數字控制器和有限脈沖響應數字控制器
8.3.1 無限脈沖響應數字控制器
8.3.2 有限脈沖響應數字控制器
8.3.3 有限脈沖響應數字控制器的實現
習題
第9章 線性離散系統的離散狀態空間分析、設計方法
9.1 線性離散系統的離散狀態空間分析法
9.1.1 線性離散系統的離散狀態空間表達式
9.1.2 由差分方程導出離散狀態空間表達式
9.1.3 線性離散系統狀態方程的求解
9.1.4 線性離散系統的z傳遞矩陣
9.1.5 線性離散系統的z特徵方程
9.1.6 計算機控制系統的離散狀態空間表達式
9.1.7 用離散狀態空間法分析系統的穩定性
9.2 線性系統離散狀態空間設計方法
9.2.1 離散系統的能控性和能觀測性
9.2.2 離散狀態空間有限拍系統設計法
習題
習題參考答案
第2章
第3章
第4章
第5章
第6章
第7章
第8章
第9章
參考文獻
1.1 概述
1.1.1 計算機控制系統
1.1.2 計算機控制系統組成
1.2 計算機控制系統的類型、特點
1.2.1 計算機控制系統的類型
1.2.2 計算機控制的主要特點
1.3 計算機控制的發展概況及趨勢
1.4 計算機控制理論的發展
習題
第2章 計算機控制系統的信號特徵
2.1 信息變換原理
2.1.1 數字控制系統方框圖及系統信息
2.1.2 采樣過程及理想采樣信號的特徵
2.1.3 采樣定理
2.2 采樣信號的恢復與保持器
2.2.1 理想濾波器
2.2.2 零階保持器
2.2.3 一階保持器
習題
第3章 z變換
3.1 z變換定義
3.1.1 z變換定義及表達式
3.1.2 簡單函數的z變換
3.2 z變換的重要性質和定理
3.3 z反變換
3.3.1 冪級數展開法
3.3.2 部分分式法
3.3.3 反演積分法(留數法)
習題
第4章 計算機控制系統的數學描述及脈沖傳遞函數
4.1 離散系統
4.2 差分方程
4.2.1 線性常系數差分方程
4.2.2 差分方程求解
4.3 脈沖傳遞函數(z傳遞函數)
4.3.1 脈沖傳遞函數定義
4.3.2 脈沖傳遞函數的求取
4.4 計算機控制系統脈沖傳遞函數及系統方框圖變換方法
4.4.1 計算機控制系統脈沖傳遞函數
4.4.2 計算機控制系統方框圖分析
習題
第5章 計算機控制系統特性分析
5.1 計算機控制系統穩定性分析
5.1.1 連續系統穩定性及穩定條件
5.1.2 s平面與z平面的映射關係
5.1.3 計算機控制系統的穩定性
5.2 計算機控制系統的穩定性判定方法
5.2.1 通過雙線性變換進行穩定性分析
5.2.2 朱里(Jury)穩定性準則
5.2.3 采樣周期對閉環系統穩定性的影響
5.3 計算機控制系統動態過程
5.3.1 閉環離散系統的暫態響應
5.3.2 修正z變換
5.3.3 含有滯后環節的計算機控制系統的輸出響應
5.3.4 利用修正z變換求采樣點之間的信息
5.4 計算機控制系統的穩態誤差分析
5.4.1 計算機控制系統的穩態誤差與穩態誤差常數
5.4.2 計算機控制系統對干擾輸入作用的響應
習題
第6章 計算機控制系統連續域-離散 化設計方法
6.1 連續域-離散化設計的基本原理
6.2 連續控制器的離散化方法
6.2.1 后向差分法
6.2.2 前向差分法
6.2.3 雙線性變換法
6.2.4 具有頻率預畸的雙線性變換
6.2.5 脈沖響應不變法
6.2.6 階躍響應不變法
6.2.7 匹配零、極點映射法
6.3 數字PID控制器設計
6.3.1 典型PID控制
6.3.2 數字PID控制器參數的整定
6.3.3 數字PID控制器算法的改進
習題
第7章 計算機控制系統的直接設計方法
7.1 最少拍數字控制器設計方法
7.1.1 控制量初值不加規定的最少拍數字控制器設計
7.1.2 規定控制量的最少拍數字控制器設計
7.2 最少拍數字控制器的一般設計方法
7.2.1 最少拍有紋波系統確定閉環脈沖傳遞函數φ(z)的一般方法
7.2.2 最少拍無紋波系統設計
7.3 純滯后系統數字控制器的設計(Dahlin算法)
7.3.1 數字控制器D(z)的形式
7.3.2 振鈴現象及其消除
7.3.3 具有純滯后系統數字控制器直接設計的步驟
7.4 施密斯(Smith)預估補償算法
7.5 滯后過程的預估控制系統設計
習題
第8章 數字控制器的實現
8.1 直接結構法
8.1.1 直接程序法
8.1.2 標準程序法
8.2 間接結構法
8.2.1 串聯程序法
8.2.2 并聯程序法
8.2.3 梯形程序法
8.3 無限脈沖響應數字控制器和有限脈沖響應數字控制器
8.3.1 無限脈沖響應數字控制器
8.3.2 有限脈沖響應數字控制器
8.3.3 有限脈沖響應數字控制器的實現
習題
第9章 線性離散系統的離散狀態空間分析、設計方法
9.1 線性離散系統的離散狀態空間分析法
9.1.1 線性離散系統的離散狀態空間表達式
9.1.2 由差分方程導出離散狀態空間表達式
9.1.3 線性離散系統狀態方程的求解
9.1.4 線性離散系統的z傳遞矩陣
9.1.5 線性離散系統的z特徵方程
9.1.6 計算機控制系統的離散狀態空間表達式
9.1.7 用離散狀態空間法分析系統的穩定性
9.2 線性系統離散狀態空間設計方法
9.2.1 離散系統的能控性和能觀測性
9.2.2 離散狀態空間有限拍系統設計法
習題
習題參考答案
第2章
第3章
第4章
第5章
第6章
第7章
第8章
第9章
參考文獻
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