數(shù)字控制

內(nèi)容概要

本書(shū)共13章。主要內(nèi)容有：第1章緒言；第2～4章線(xiàn)性數(shù)字控制系統(tǒng)的建模與分析；第5～8章數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的兩類(lèi)方法；第9、10、12章數(shù)字控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；第11章快速采樣數(shù)字控制系統(tǒng)；第13章Matlab應(yīng)用實(shí)例。    本書(shū)可作為高等工科院校自動(dòng)控制、工業(yè)自動(dòng)化、探測(cè)制導(dǎo)與控制技術(shù)等專(zhuān)業(yè)高年級(jí)本科生、相關(guān)學(xué)科研究生的教材或教學(xué)參考書(shū)，也可供從事計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、應(yīng)用的工程技術(shù)人員閱讀。

書(shū)籍目錄

前言第1章  緒言  1.1  數(shù)字控制系統(tǒng)概述  1.2  數(shù)字控制對(duì)計(jì)算機(jī)（系統(tǒng)）的要求第2章  采樣過(guò)程與信號(hào)重構(gòu)  2.1  引言  2.2  采樣過(guò)程  2.3  采樣定理  2.4  信號(hào)重構(gòu)  2.5  采樣周期的選擇第3章  線(xiàn)性離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述  3.1  引言  3.2  線(xiàn)性常系數(shù)差分方程  3.3  脈沖響應(yīng)與卷積和  3.4  Z變換  3.5  脈沖傳遞函數(shù)  3.6  離散狀態(tài)空間表達(dá)式第4章  數(shù)字控制系統(tǒng)建模與分析  4.1  引言  4.2  改進(jìn)Z變換  4.3  帶零階保持器的連續(xù)對(duì)象的Z傳遞函數(shù)  4.4  數(shù)字控制系統(tǒng)閉環(huán)Z傳遞函數(shù)  4.5  連續(xù)狀態(tài)方程的離散化  4.6  零極點(diǎn)分布與系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)  4.7  穩(wěn)態(tài)誤差分析  4.8  系統(tǒng)頻率響應(yīng)特性  4.9  穩(wěn)定性分析  4.10  二階系統(tǒng)分析例  4.11  擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的影響第5章  數(shù)字控制系統(tǒng)的連續(xù)-離散化設(shè)計(jì)  5.1  引言  5.2  數(shù)字濾波器法  5.3  匹配Z變換  5.4  系統(tǒng)設(shè)計(jì)例  5.5  數(shù)字PID控制第6章  數(shù)字控制系統(tǒng)的離散化設(shè)計(jì)———Z域法  6.1  引言  6.2  有限拍控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)  6.3  有限拍無(wú)振蕩控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)  6.4  根軌跡法  6.5  對(duì)象具有時(shí)延的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)  6.6  直接設(shè)計(jì)法  6.7  復(fù)合控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)  6.8  小結(jié)第7章  數(shù)字控制系統(tǒng)的離散化設(shè)計(jì)———狀態(tài)空間法  7.1  引言  7.2  能控性與能觀測(cè)性  7.3  狀態(tài)反饋極點(diǎn)配置調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)  7.4  狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)  7.5  有觀測(cè)器的狀態(tài)反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)  7.6  有輸入的系統(tǒng)設(shè)計(jì)  7.7  小結(jié)第8章  最優(yōu)設(shè)計(jì)方法———狀態(tài)空間法  8.1  引言  8.2  最優(yōu)調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)  8.3  有輸入的系統(tǒng)設(shè)計(jì)  8.4  最優(yōu)隨機(jī)控制  8.5  小結(jié)第9章  數(shù)字控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)  9.1  引言  9.2  微型計(jì)算機(jī)  9.3  模擬輸入/輸出通道  9.4  開(kāi)關(guān)量輸入/輸出接口  9.5  實(shí)時(shí)時(shí)鐘第10章  數(shù)字控制器的實(shí)現(xiàn)  10.1  引言  10.2  控制器的運(yùn)算結(jié)構(gòu)  10.3  量量化誤差  10.4  A/D轉(zhuǎn)換量化分析  10.5  運(yùn)算過(guò)程量化分析  10.6  系數(shù)量化分析  10.7  溢出與計(jì)算時(shí)延  10.8  字長(zhǎng)的選擇  10.9  小結(jié)第11章  快速采樣數(shù)字控制系統(tǒng)  11.1  引言  11.2  δ變換  11.3  基于δ變換的系統(tǒng)描述與分析  11.4  基于δ變換的系統(tǒng)設(shè)計(jì)  11.5  基于δ變換的量化分析第12章  數(shù)字控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)  12.1  實(shí)時(shí)軟件設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題  12.2  高精度角位置伺服系統(tǒng)第13章  Matlab應(yīng)用實(shí)例  例M-1  由Z傳遞函數(shù)，求在典型信號(hào)作用下的響應(yīng)（1）  例M-2  由Z傳遞函數(shù)，求在典型信號(hào)作用下的響應(yīng)（2）  例M-3  由信號(hào)的Z變換，求Z反變換  例M-4  模擬到數(shù)字濾波器的轉(zhuǎn)換：脈沖不變法  例M-5  模擬到數(shù)字濾波器的轉(zhuǎn)換：梯形積分（雙線(xiàn)性變換）  例M-6  PID控制系統(tǒng)分析  例M-7  由Z傳遞函數(shù)求頻率特性  例M-8  模擬與數(shù)字濾波器的頻率特性  例M-9  畫(huà)根軌跡圖  例M-10  求連續(xù)系統(tǒng)的離散化狀態(tài)方程  例M-11  變分法設(shè)計(jì)線(xiàn)性二次型調(diào)節(jié)器（1）  例M-12  變分法設(shè)計(jì)線(xiàn)性二次型調(diào)節(jié)器（2）思考與練習(xí)參考文獻(xiàn)附錄  拉普拉斯變換和Z變換

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   2.5采樣周期的選擇 采樣定理只是指出了對(duì)于有限帶寬的連續(xù)信號(hào)，選擇采樣頻率的下限原則。對(duì)于數(shù)字控制系統(tǒng)，采樣周期也是系統(tǒng)中一個(gè)重要參數(shù)，如何確定它，需進(jìn)一步討論，并在以后的章節(jié)中都會(huì)涉及這一問(wèn)題。 由數(shù)控系統(tǒng)的組成與功能可知，若采樣周期越小，也就是采樣頻率越高，對(duì)系統(tǒng)的控制就越及時(shí)，這對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能有利，但若T選得過(guò)小，一方面，給計(jì)算機(jī)增加過(guò)多的負(fù)擔(dān)，且可能達(dá)不到實(shí)時(shí)性的要求，見(jiàn)式（1—2—1）、式（1—2—2）；另一方面，在Z平面上使系統(tǒng)的極點(diǎn)→1，對(duì)系統(tǒng)性能產(chǎn)生不利影響。 T過(guò)大對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性不利，甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。 在一般工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)中，經(jīng)過(guò)人們大量的實(shí)踐，對(duì)采樣周期的選擇已經(jīng)總結(jié)出經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)可供參考，見(jiàn)表2—5—1。 對(duì)于伺服系統(tǒng)，不同的設(shè)計(jì)方法，也有不同的選擇采樣周期的依據(jù)。如在連續(xù)一離散化設(shè)計(jì)方法中，考慮到閉環(huán)系統(tǒng)的頻率特性具有低通濾浦特性，當(dāng)輸人信號(hào)之頻率高于閉環(huán)諧振頻率ωr時(shí)，信號(hào)通過(guò)系統(tǒng)會(huì)很快衰減，而一般情況下，ωr又與開(kāi)環(huán)剪切頻率ωr很接近，即ωr≈ωc，見(jiàn)圖2—5—1，故可按下式選擇采樣角頻率： （ωs≥6～10ωc （2—5—1） 也可從時(shí)域角度考慮，在閉環(huán)系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)的上升時(shí)間tr里，采樣次數(shù)取 N=2～4次 （2—5—2） 在實(shí)際中遇到的困難是，連續(xù)信號(hào)的頻譜在某一給定頻帶之外為零是不可能的，由于采樣出現(xiàn)混疊，高頻可能以低頻形式出現(xiàn)。為了解決這一問(wèn)題，可在采樣之前設(shè)置一前置濾波器，這樣，高于奈奎斯特頻率ωN的頻率就不會(huì)由于頻率混疊而變成低頻成分。 第3章  線(xiàn)性離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述 3.1 引言 離散系統(tǒng)(discrete system)是離散時(shí)間系統(tǒng)(discrete-time system)的簡(jiǎn)稱(chēng)。 本章闡述線(xiàn)性定常離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述及其求解方法，這是分析和設(shè)計(jì)數(shù)字控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。 線(xiàn)性離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型有四種表示形式，它們分別與線(xiàn)性連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的四種表示形式相對(duì)應(yīng)： 線(xiàn)性離散系統(tǒng)：差分方程脈沖響應(yīng) Z傳遞函數(shù)離散狀態(tài)空間表達(dá)式 線(xiàn)性連續(xù)系統(tǒng)：微分方程脈沖過(guò)渡函數(shù)S傳遞函數(shù)連續(xù)狀態(tài)空間表達(dá)式 數(shù)字控制系統(tǒng)中既有工作于離散狀態(tài)下的數(shù)字控制器，又有工作于連續(xù)狀態(tài) 下的對(duì)象。前者可直接用離散模型表示，后者需經(jīng)過(guò)離散化過(guò)程（將在第4章闡述）。這之后，整個(gè)數(shù)字控制系統(tǒng)就可以用離散系統(tǒng)模型描述了。

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