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第1章 绪论1

1.1计算机控制系统的基本概念1

1.2计算机控制系统的组成2

1.3计算机控制系统的发展3

1.4计算机控制理论与设计的基本内容6

1.5计算机控制系统的分类7

第2章 计算机控制系统的数学模型与性能指标9

2.1传递函数模型9

2.1.1由差分方程求z传递函数模型9

2.1.2由连续对象模型求z传递函数模型10

2.1.3由单位脉冲响应序列求z传递函数模型12

2.2状态空间模型13

2.2.1不带延时的连续被控对象模型的离散化13

2.2.2包含延时的连续被控对象模型的离散化14

2.2.3矩阵指数及其积分的计算17

2.3稳定性分析18

2.3.1离散系统稳定性与计算机控制系统稳定性问题18

2.3.2计算机控制系统的稳定性分析20

2.3.3基于传递函数模型的稳定性判据22

2.3.4基于状态空间模型的稳定性判据25

2.4性能指标描述29

2.4.1稳态指标29

2.4.2动态指标33

2.4.3抗干扰性能34

第3章 经典控制器设计方法35

3.1模拟化设计方法35

3.1.1连续控制器的离散化方法35

3.1.2数字PID控制器设计41

3.2离散化设计方法42

3.2.1根轨迹设计法42

3.2.2频率响应设计法47

3.2.3解析设计法54

3.3最小拍控制设计法60

3.3.1最小拍有纹波控制系统设计61

3.3.2最小拍无纹波控制系统设计64

第4章 复合系统控制器设计方法68

4.1串级控制68

4.1.1串级控制的基本概念68

4.1.2串级控制主副控制器的设计70

4.2前馈控制71

4.2.1前馈控制的工作原理71

4.2.2前馈控制的类型72

4.2.3前馈控制的使用原则75

4.3纯滞后补偿控制75

4.3.1史密斯预估控制76

4.3.2大林算法77

4.4多变量解耦控制82

4.4.1解耦控制原理82

4.4.2多变量解耦控制的综合方法84

第5章 基于极点配置方法的控制器设计86

5.1极点配置设计方法的原理86

5.1.1性能指标与闭环系统零极点之间的关系86

5.1.2极点配置设计方法的原理与相关概念88

5.2极点配置状态反馈控制器的设计89

5.2.1状态可测时按极点配置设计控制律89

5.2.2按极点配置设计状态观测器97

5.2.3状态不可测时控制器的设计104

5.3极点配置复合控制器的设计111

5.3.1复合控制器的设计分析111

5.3.2丢番图方程115

5.3.3一般形式的复合控制器的设计118

第6章 基于最优化方法的控制器设计126

6.1最优控制设计方法的原理126

6.1.1最优控制的基本概念126

6.1.2线性二次型最优控制问题127

6.2最优化状态反馈控制器的设计128

6.2.1确定性系统LQ控制器的设计128

6.2.2状态最优估计器的设计137

6.2.3随机系统LQG控制器的设计142

6.3最小方差控制器的设计146

6.3.1随机干扰模型及性能指标146

6.3.2最小方差控制器的设计150

6.3.3广义最小方差控制器的设计161

第7章 基于模型辨识策略的控制器设计165

7.1引言165

7.2自适应控制166

7.2.1概述166

7.2.2系统辨识的最小二乘法168

7.2.3模型参考自适应控制173

7.2.4自校正控制176

7.3神经网络控制179

7.3.1概述180

7.3.2 BP神经元网络185

7.3.3神经网络自校正控制189

7.3.4神经网络PID控制192

第8章 基于参数修正策略的控制器设计194

8.1引言194

8.2预测控制194

8.2.1概述194

8.2.2模型算法控制196

8.2.3动态矩阵控制200

8.2.4广义预测控制203

8.3模糊控制206

8.3.1概述206

8.3.2模糊控制原理206

8.3.3基本模糊控制器设计210

8.3.4模糊自适应PID控制器设计215

8.4滑模变结构控制217

8.4.1概述217

8.4.2滑模变结构控制原理218

8.4.3滑模变结构控制器设计221

第9章 基于结构与稳定策略的控制器设计225

9.1引言225

9.2内模控制225

9.2.1概述225

9.2.2内模控制原理226

9.2.3内模控制器设计229

9.3鲁棒控制233

9.3.1概述233

9.3.2 H∞优化与鲁棒控制234

9.3.3标准H∞控制问题237

9.3.4离散系统的H∞状态反馈控制240

第10章 网络控制系统控制器的设计243

10.1网络控制系统的设计问题243

10.1.1网络控制系统的概念243

10.1.2网络控制系统的设计方法245

10.2网络控制系统的模型分析246

10.2.1单包传输网络控制系统的建模246

10.2.2多包传输网络控制系统的建模252

10.3网络控制系统控制器的设计254

10.3.1控制律的设计255

10.3.2状态观测器的设计255

10.3.3控制器的设计257

第11章 数字控制器的工程化设计与实现260

11.1数字控制器的程序设计方法260

11.1.1直接程序设计法260

11.1.2串行程序设计法261

11.1.3并行程序设计法263

11.2数字控制器应用中的问题264

11.2.1一般性问题及其解决方法264

11.2.2量化误差问题271

11.3数字控制器饱和现象及其抑制方法275

11.3.1饱和现象及其对系统性能的影响275

11.3.2抑制积分饱和效应的控制算法277

11.3.3抑制微分饱和效应的控制算法279

11.4数字控制器的工程化实现284

11.5数字程序控制器的设计288

11.5.1数字程序控制基础288

11.5.2逐点比较法插补原理290

参考文献296