數(shù)字控制系統(tǒng)

前言

本書是在作者原來編著的《數(shù)字控制系統(tǒng)》講義基礎(chǔ)上，根據(jù)最近幾年的教學(xué)實踐和科研成果，并參考國內(nèi)外相關(guān)優(yōu)秀教材編著而成。書中內(nèi)容反映了數(shù)字控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，講述了數(shù)字控制系統(tǒng)基本理論與方法，并通過較多的例題和Matlab仿真實現(xiàn)來闡述難以理解的各種理論和方法，使讀者達(dá)到事半功倍的效果。本書首先對計算機(jī)控制系統(tǒng)的主要特征、發(fā)展現(xiàn)狀和實際應(yīng)用給出了基本的闡述，使得讀者對計算機(jī)控制系統(tǒng)有一個初步的認(rèn)識。然后講述本書的基礎(chǔ)理論——數(shù)字控制系統(tǒng)分析，包括數(shù)字信號的表示，數(shù)字控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述——差分方程、Z傳遞函數(shù)、狀態(tài)方程描述，以及基于時域、頻域和根軌跡分析的數(shù)字控制系統(tǒng)動態(tài)分析，穩(wěn)定性分析和穩(wěn)態(tài)誤差分析。同時，還通過Matlab控制箱和用于離散系統(tǒng)分析的RPI函數(shù)庫對相關(guān)理論和方法給予系統(tǒng)仿真，使得讀者加深理解本部分內(nèi)容。在此基礎(chǔ)理論分析之上，將分章講述相對獨立的離散狀態(tài)空間分析和數(shù)字仿真系統(tǒng)分析，以及數(shù)字控制系統(tǒng)的離散化設(shè)計、數(shù)字控制系統(tǒng)的模擬化設(shè)計、離散狀態(tài)空間設(shè)計和兩個具體的數(shù)字控制系統(tǒng)應(yīng)用實例。本教材特點是，講解通俗易懂，深入淺出，將一個復(fù)雜、抽象的概念或原理孕育于簡單實例之中，同時配有大量的典型例題、Matlab仿真實現(xiàn)的應(yīng)用軟件，以及常用的數(shù)字控制系統(tǒng)實驗和多媒體教學(xué)資料。多媒體教學(xué)使學(xué)生感到生動形象，而且易于理解、便于記憶。

內(nèi)容概要

　　《十一五規(guī)劃教材·數(shù)字控制系統(tǒng)：分析、設(shè)計與實現(xiàn)》比較系統(tǒng)地闡述了數(shù)字控制系統(tǒng)分析、設(shè)計與實現(xiàn)的基本理論與方法，并且每一章都配有Matlab仿真實現(xiàn)，可以幫助加深理解這些理論與方法。全書共分8章，其主要內(nèi)容包括：數(shù)字控制系統(tǒng)的組成與分類，數(shù)字控制系統(tǒng)的發(fā)展概況與趨勢；采樣定理與采樣過程，數(shù)字信號的生成與表示；數(shù)字控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述——脈沖傳遞函數(shù)、差分方程和狀態(tài)方程；數(shù)字控制系統(tǒng)的動態(tài)性能分析；離散狀態(tài)空間分析；數(shù)字仿真系統(tǒng)分析；數(shù)字控制系統(tǒng)的離散化設(shè)計；數(shù)字控制系統(tǒng)的模擬化設(shè)計；離散狀態(tài)空間設(shè)計；數(shù)字控制系統(tǒng)的實現(xiàn)?！妒晃逡?guī)劃教材·數(shù)字控制系統(tǒng)：分析、設(shè)計與實現(xiàn)》結(jié)合理論講解大量的例題，將深奧的理論通過例題理解有事半功倍之效。同時，每章配有習(xí)題為讀者進(jìn)一步學(xué)習(xí)之用?！妒晃逡?guī)劃教材·數(shù)字控制系統(tǒng)：分析、設(shè)計與實現(xiàn)》另配有多媒體課件和Matlab仿真實現(xiàn)源程序。

書籍目錄

第1章 緒論
1.1 數(shù)字控制系統(tǒng)概述
1.2 數(shù)字控制系統(tǒng)的組成
1.3 數(shù)字控制系統(tǒng)的分類
1.4 數(shù)字控制系統(tǒng)的主要優(yōu)點
1.5 數(shù)字控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
習(xí)題1
第2章 數(shù)字控制系統(tǒng)分析
2.1 數(shù)字信號的表示
2.1.1 信號的種類
2.1.2 數(shù)字控制
2.1.3 采樣過程與Matlab仿真
2.1.4 采樣周期的選取
2.1.5 保持器與Matlab仿真
2.2 數(shù)字控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述
2.2.1 線性差分方程描述
2.2.2 Z傳遞函數(shù)描述與Matlab仿真
2.2.3 狀態(tài)空間描述與Matlab仿真
2.3 數(shù)字控制系統(tǒng)的性能分析
2.3.1 時域響應(yīng)分析
2.3.2 根軌跡分析
2.3.3 頻域響應(yīng)分析
2.3.4 Matlab仿真——系統(tǒng)性能分析
2.3.5 穩(wěn)定性分析
2.3.6穩(wěn)態(tài)誤差分析
2.3.7 廣義Z變換
習(xí)題2
第3章 離散狀態(tài)空間分析
3.1 離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間表示與轉(zhuǎn)換
3.1.1 差分方程化離散狀態(tài)空間
3.1.2 Z傳遞函數(shù)化離散狀態(tài)空間
3.1.3 傳遞函數(shù)化Z傳遞函數(shù)
3.1.4 連續(xù)與離散狀態(tài)空間的相互轉(zhuǎn)換
3.1.5 數(shù)字控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間表示
3.1.6 Matlab仿真——離散化方法
3.2 離散系統(tǒng)的可控性與可觀測性
3.2.1 離散系統(tǒng)的可控性
3.2.2 離散系統(tǒng)的可觀測性
3.2.3 Matlab仿真——可控性與可觀測性
3.2.4 可控標(biāo)準(zhǔn)型與可觀測標(biāo)準(zhǔn)型
3.2.5 Matlab仿真——模態(tài)轉(zhuǎn)換
3.3 極點配置與狀態(tài)觀測器分析
3.3.1 極點配置
3.3.2 狀態(tài)觀測器
3.3.3 帶狀態(tài)觀測器的反饋控制器
3.3.4 最優(yōu)狀態(tài)反饋設(shè)計——Lyapunov第二法
3.3.5 Matlab仿真——極點配置與狀態(tài)觀測器設(shè)計
3.4 幾個相關(guān)矩陣的運算結(jié)果
習(xí)題3
第4章 數(shù)字仿真系統(tǒng)分析
4.1 連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)字仿真分析
4.1.1 帶采樣和保持器的數(shù)字仿真
4.1.2 數(shù)值積分的數(shù)字仿真
4.1.3 Z型數(shù)字仿真
4.2 離散系統(tǒng)的數(shù)字仿真分析
4.2.1 離散系統(tǒng)I型的數(shù)字仿真
4.2.2 離散系統(tǒng)Ⅱ型的數(shù)字仿真
4.2.3 離散系統(tǒng)Ⅲ型的數(shù)字仿真
習(xí)題4
第5章 數(shù)字控制系統(tǒng)的離散化設(shè)計
5.1 數(shù)字控制器的離散化設(shè)計
5.1.1 W變換設(shè)計法
5.1.2 直接設(shè)計法
5.1.3 根軌跡設(shè)計法
5.1.4 Matlab仿真——數(shù)字濾波器
5.2 最少拍系統(tǒng)設(shè)計
5.2.1 最少拍設(shè)計法
5.2.2 最少拍無波紋系統(tǒng)的設(shè)計
5.2.3 擾動系統(tǒng)的最少拍設(shè)計
5.3 最小均方誤差系統(tǒng)的設(shè)計
5.4 純滯后系統(tǒng)數(shù)字控制器設(shè)計
5.4.1 大林算法
5.4.2 純滯后補(bǔ)償控制器設(shè)計
習(xí)題5
第6章 數(shù)字控制系統(tǒng)的模擬化設(shè)計
6.1 數(shù)字控制器的模擬化~~Stit。
6.1.1 模擬化設(shè)計法
6.1.2 模擬控制器的離散化
6.1.3 Matlab仿真——數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計
6.2 數(shù)字PID控制器設(shè)計
6.2.1 數(shù)字PID控制器的基本算法
6.2.2 數(shù)字PID控制器算法的改進(jìn)
6.2.3 PII)控制參數(shù)的整定
6.2.4 Matlab仿真——PID控制器設(shè)計
習(xí)題6
第7章 離散狀態(tài)空間設(shè)計
7.1 概述
7.2 離散狀態(tài)空間設(shè)計法
7.2.1 單輸入一單輸出系統(tǒng)的設(shè)計
7.2.2 多輸入一多輸出系統(tǒng)的設(shè)計
7.3 最小能量控制系統(tǒng)設(shè)計
7.4 二次型指標(biāo)的最優(yōu)控制設(shè)計
習(xí)題7
第8章 數(shù)字控制系統(tǒng)的應(yīng)用
8.1 球一梁數(shù)字控制系統(tǒng)
8.2 倒立擺數(shù)字控制系統(tǒng)
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

1．5數(shù)字控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢計算機(jī)控制的發(fā)展和計算機(jī)本身的發(fā)展密不可分，計算機(jī)的每一次更新?lián)Q代，都會促使計算機(jī)控制的進(jìn)步。自從1946年誕生世界上第一臺電子計算機(jī)以來，無數(shù)的科研人員就設(shè)想將計算機(jī)用于系統(tǒng)控制，例如飛機(jī)、導(dǎo)彈系統(tǒng)等。但是，由于當(dāng)時的計算機(jī)體積和功耗太大，可靠性差，穩(wěn)定性也不盡人意，所以還不能用于控制系統(tǒng)。因此，當(dāng)時的較長一段時間里，計算機(jī)主要還是用于科學(xué)計算和數(shù)據(jù)處理。計算機(jī)控制首先在工業(yè)過程控制領(lǐng)域獲得成功。20世紀(jì)50年代中期，美國科技人員開始對化工過程控制的計算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，并于1959年3月，成功地制造出了世界上第一個過程計算機(jī)控制系統(tǒng)——德克薩斯煉油計算機(jī)控制系統(tǒng)，美國這一開創(chuàng)性的工作，使得人們對計算機(jī)控制產(chǎn)生極大的興趣，從此計算機(jī)控制系統(tǒng)的研究與開發(fā)進(jìn)入正軌。早期的計算機(jī)是電子管計算機(jī)，20世紀(jì)60年代初，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的興起，晶體管計算機(jī)取代了電子管計算機(jī)，計算機(jī)的可靠性和各個性能指標(biāo)都得到了較大的提高，計算機(jī)控制系統(tǒng)開始采用直接數(shù)字控制(DDC)。但是，由于當(dāng)時的計算機(jī)價格太貴，可靠性不能完全滿足生產(chǎn)過程控制的要求，因此，計算機(jī)控制的推廣受到很大限制。20世紀(jì)60年代后期，隨著集成電路技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展，出現(xiàn)了小型計算機(jī)，小型計算機(jī)的出現(xiàn)加快了數(shù)字控制系統(tǒng)的發(fā)展。但當(dāng)時的小型計算機(jī)價格比較貴，只有對大規(guī)模的控制系統(tǒng)才可能采用計算機(jī)控制，對一般控制應(yīng)用仍然是可望不可及的事。計算機(jī)控制的快速發(fā)展是在20世紀(jì)70年代初期，出現(xiàn)了微型計算機(jī)之后才開始的。隨著大規(guī)模集成電路(LSI)技術(shù)的發(fā)展，微型計算機(jī)于1971年問世，微型計算機(jī)的出現(xiàn)使得計算機(jī)控制進(jìn)入了一個嶄新的發(fā)展階段。由于微型計算機(jī)具有運算速度快、可靠性高、價格低和體積小等特點，因此消除了長期阻礙數(shù)字控制系統(tǒng)發(fā)展的問題。20世紀(jì)70年代中期出現(xiàn)了集散控制系統(tǒng)(DCS)，成功地解決了傳統(tǒng)集中控制系統(tǒng)整體可靠性差的矛盾，從而使得計算機(jī)控制系統(tǒng)得到大規(guī)模的推廣應(yīng)用。20世紀(jì)80年代以后，隨著超大規(guī)模集成電路(VLSI)技術(shù)的高速發(fā)展，計算機(jī)朝著超小型化、軟件固化和控制智能化方向發(fā)展，同時多傳感器測量系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等也越來越自動化、智能化。

編輯推薦

《十一五規(guī)劃教材?數(shù)字控制系統(tǒng):分析、設(shè)計與實現(xiàn)》可以作為高等學(xué)校計算機(jī)、電子、信息工程自動化和機(jī)械電子專業(yè)的本科生教材，同時也可作為有關(guān)科研技術(shù)人員的參考書。

圖書封面

圖書標(biāo)簽Tags

無

評論、評分、閱讀與下載

---

    數(shù)字控制系統(tǒng) PDF格式下載

---