計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)基礎(chǔ)

第1章 引 論
 1.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本概念(1)
 1.1.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(1)
 1.1.2 控制系統(tǒng)的分類(1)
 1.1.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分類(7)
 1.1.4 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中的實(shí)際問題(11)
 1.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的研究內(nèi)容和對系統(tǒng)的基本要求
 1.2.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的研究內(nèi)容(15)
 1.2.2 對計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本要求(16)
 1.3 歷史回顧(16)
 1.4 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(20)
 習(xí) 題(21)

第2章 連續(xù)控制系統(tǒng)
 2.1 引 言(22)
 2.1.1 單輸入單輸出控制系統(tǒng)(22)
 2.1.2 常用輸入信號(23)
 2.2 拉普拉斯變換(28)
 2.2.1 拉普拉斯變換的定義(28)
 2.2.2 拉普拉斯變換定理(30)
 2.2.3 拉普拉斯反變換(36)
 2.2.4 用拉普拉斯變換法解線性常系數(shù)微分方程(45)
 2.3 物理系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型(46)
 2.3.1 線性元件的微分方程(47)
 2.3.2 隨動(dòng)系統(tǒng)的微分方程(51)
 2.4 傳遞函數(shù)和方框圖(53)
 2.4.1 傳遞函數(shù)和微分方程(53)
 2.4.2 電子網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)(54)
 2.4.3 簡單方框圖的傳遞函數(shù)(55)
 2.4.4 方框圖簡化(59)
 2.5 傳遞函數(shù)和信號流圖(64)
 2.5.1 信號流圖定義(64)
 2.5.2 梅遜增益公式(65)
 2.6 控制系統(tǒng)的時(shí)域分析(69)
 2.6.1 沖擊響應(yīng)和階躍響應(yīng)(69)
 2.6.2 時(shí)域性能指標(biāo)(70)
 2.6.3 一階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)(72)
 2.6.4 二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)(74)
 2.6.5 高階系統(tǒng)分析(83)
 2.6.6 穩(wěn)態(tài)誤差分析(85)
 2.6.7 用MATLAB繪制單位階躍響應(yīng)和沖擊響應(yīng)曲線
 2.6.8 穩(wěn)定性分析(94)
 2.7 根軌跡(101)
 2.7.1 根軌跡法(101)
 2.7.2 根軌跡圖的繪制(103)
 2.7.3 用MATLAB繪制根軌跡圖(106)
 2.8 頻率響應(yīng)的概念(111)
 2.8.1 頻率響應(yīng)法(112)
 2.8.2 頻率特性的圖形表示(114)
 2.8.3 典型環(huán)節(jié)的頻率特性(116)
 2.8.4 頻域性能指標(biāo)(122)
 2.8.5 開環(huán)傳遞函數(shù)的頻率特性(124)
 2.8.6 時(shí)域和頻域響應(yīng)之間的關(guān)系(132)
 2.8.7 用MATLAB進(jìn)行頻域分析(134)
 * 2.9 復(fù)合控制系統(tǒng)(141)
 2.9.1 對輸入前饋補(bǔ)償?shù)膹?fù)合控制系統(tǒng)(141)
 2.9.2 對擾動(dòng)前饋補(bǔ)償?shù)膹?fù)合控制系統(tǒng)(142)
 2.10 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(143)
 2.10.1 校正裝置的結(jié)構(gòu)(143)
 2.10.2 校正裝置的特性(144)
 2.10.3 根軌跡校正(151)
 2.10.4 頻率校正(156)
習(xí) 題(164)

第3章 離散時(shí)間系統(tǒng)
 3.1 引 言(170)
 3.2 差分方程(173)
 3.3 采樣定理(174)
 3.3.1 采樣過程及采樣信號的頻譜(174)
 3.3.2 香農(nóng)采樣定理(178)
 3.3.3 零階保持器(178)
 3.4 z變換(181)
 3.4.1 z變換定義(181)
 3.4.2 z變換定理(182)
 3.4.3 z反變換(187)
 3.4.4 用z變換求解差分方程(190)
 3.5 離散系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和方框圖(191)
 3.5.1 離散傳遞函數(shù)與差分方程(191)
 3.5.2 開環(huán)Z傳遞函數(shù)(194)
 3.5.3 閉環(huán)Z傳遞函數(shù)(197)
 3.5.4 離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差(205)
 3.6 離散系統(tǒng)的極點(diǎn)、零點(diǎn)和穩(wěn)定性(207)
 3.6.1 離散系統(tǒng)的極點(diǎn)與零點(diǎn)(207)
 3.6.2 S平面到Z平面的映射(208)
 3.6.3 離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性(209)
 3.6.4 雙線性變換(212)
 3.6.5 勞斯穩(wěn)定性判據(jù)(213)
 3.6.6 朱利穩(wěn)定性判據(jù)(215)
 3.7 離散系統(tǒng)的根軌跡(219)
 3.7.1 根軌跡圖(219)
 3.7.2 Z平面上的等阻尼比線(221)
 3.8 離散系統(tǒng)的頻率響應(yīng)(222)
 3.8.1 對數(shù)頻率特性(223)
 3.8.2 極坐標(biāo)頻率特性(224)
 3.8.3 用MATLAB繪制離散系統(tǒng)的頻率特性曲線
 習(xí) 題

第4章 數(shù)字濾波器的基本原理與設(shè)計(jì)
 4.1 引 言(233)
 4.2 數(shù)字濾波器原理(233)
 4.3 模擬濾波器(235)
 4.3.1 巴特沃斯濾波器(236)
 4.3.2 二項(xiàng)式濾波器(238)
 4.3.3 ITAE和貝塞爾濾波器(238)
 4.3.4 其它類型的模擬濾波器(239)
 4.4 IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)(240)
 4.4.1 沖擊不變性方法(240)
 4.4.2 階躍不變性方法(241)
 4.4.3 極零點(diǎn)匹配法(242)
 4.4.4 雙線性變換法(243)
 習(xí) 題(246)

第5章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
 5.1 引 言(247)
 5.1.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)連續(xù)化設(shè)計(jì)方法(247)
 5.1.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)離散化設(shè)計(jì)方法(251)
 5.2 有限拍控制(252)
 5.2.1 有限拍控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(252)
 5.2.2 有限拍無紋波控制系統(tǒng)(264)
 5.2.3 有限拍設(shè)計(jì)的改進(jìn)(266)
 *5.3 根軌跡法(269)
 5.4 雙線性變換法(272)
 *5.5 參數(shù)優(yōu)化法(276)
 *5.6 帶純滯后被控對象的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(276)
 5.6.1 大林算法(277)
 5.6.2 史密斯預(yù)報(bào)器(282)
 習(xí) 題(284)

第6章 PID控制
 6.1 引 言(286)
 6.2 模擬和數(shù)字PID算法(289)
 6.2.1 模擬PID算法(289)
 6.2.2 數(shù)字PID算法(290)
 6.3 數(shù)字PID的改進(jìn)算法(293)
 6.3.1 積分分離PID控制算法(293)
 6.3.2 不完全微分PID控制算法(293)
 6.3.3 帶死區(qū)的PID控制算法(296)
 6.4 模擬和數(shù)字PID參數(shù)整定(297)
 6.4.1 模擬PID參數(shù)整定(297)
 6.4.2 數(shù)字PID參數(shù)整定(303)
 6.4.3 PID控制的自整定方法(305)
 6.5 模擬和數(shù)字PDF與PDFF算法(305)
 6.5.1 PDF算法(305)
 6.5.2 PDFF算法(306)
 6.5.3 PID，PDF和PDFF控制系統(tǒng)(309)
 6.6 PDF和PDFF參數(shù)整定(313)
 6.6.1 用標(biāo)準(zhǔn)濾波器進(jìn)行參數(shù)整定(313)
 6.6.2 被控對象為單積分(314)
 6.6.3 被控對象為雙積分(316)
 習(xí) 題(317)

第7章 可編程序控制器
 7.1 引 言(318)
 7.2 可編程序控制器的組成和工作原理(319)
 7.2.1 可編程序控制器的組成(319)
 7.2.2 可編程序控制器的工作原理(320)
 7.3 可編程序控制器的編程方式(320)
 7.3.1 可編程序控制器的編程語言(320)
 7.3.2 可編程序控制器的指令及編程方法(322)
 7.4 可編程序控制器通信與網(wǎng)絡(luò)功能(333)
 7.4.1 可編程序控制器與計(jì)算機(jī)構(gòu)成控制系統(tǒng)
 7.4.2 可編程序控制器網(wǎng)絡(luò)(333)
 7.4.3 制造自動(dòng)化協(xié)議(334)
 習(xí) 題(334)

附錄 部分習(xí)題參考答案（336）

參考文獻(xiàn)（341）