計算機控制技術

本書系統地闡述了計算機控制系統的分析方法、設計方法及工程實際的應用，主要內容包括計算機控制系統的組成及分類、信號的採樣與恢復、性能及指標、發展概況及趨勢，Z變換、Z傳遞函數、Z變換的性質和定理、廣義Z變換，計算機控制系統分析，計算機控制系統離散化設計方法和模擬化設計方法，線性離散系統狀態空間分析方法，線性離散系統狀態空間設計，複雜控制規律系統設計，模糊控制系統設計，專家控制系統設計，神經網路控制系統設計，計算機控制系統設計與實現的設計原則、步驟、輸入輸出通道設計、抗干擾技術以及應用實例。

第1章緒論

1.1計算機控制系統概述

1.1.1計算機控制系統的一般概念

1.1.2計算機控制系統的組成

1.1.3計算機控制系統的分類

1.1.4計算機控制系統的特點

1.2信號的採樣與恢復

1.2.1信號的採樣過程

1.2.2採樣定理

1.2.3信息的恢復過程和零階保持器

1.3計算機控制系統發展趨勢

習題

第2章Z變換及Z傳遞函數

2.1Z變換定義與常用函數Z變換

2.1.1Z變換的定義

2.1.2常用信號的Z變換

2.2Z變換的性質和定理

2.3Z反變換

2.4廣義Z變換

2.5線性定常離散系統的差分方程及其解

2.6Z傳遞函數

2.6.1Z傳遞函數的定義

2.6.2Z傳遞函數與脈衝響應函數的關係

2.6.3Z傳遞函數的求法

2.6.4開環Z傳遞函數

2.6.5閉環Z傳遞函數

2.6.6Z傳遞函數的物理可實現性

2.6.7在擾動作用下的線性離散系統

2.7廣義Z傳遞函數

習題

第3章計算機控制系統的分析

3.1離散系統的穩定性分析

3.1.1S平面與Z平面的關係

3.1.2離散系統輸出響應的一般關係式

3.1.3Routh穩定性準則在離散系統中的應用

3.2離散系統的過渡響應分析

3.3離散系統的穩態準確度分析

3.4離散系統的響應

3.4.1離散系統在採樣點間的響應

3.4.2被控對象含延時的輸出響應

3.4.3離散最少拍系統

3.5離散系統的根軌跡分析法

3.6離散系統的頻率分析法

習題

第4章計算機控制系統的離散化設計

4.1最少拍計算機控制系統的設計

4.1.1最少拍系統設計的基本原則

4.1.2阻尼因子法

4.1.3任意廣義對象的最少拍控制器設計

4.2無波紋最少拍計算機控制系統設計

4.3誤差平方和最小系統的設計

4.4在擾動作用下計算機控制系統的設計

4.4.1針對擾動作用的設計

4.4.2抑制擾動作用的設計

4.5複合控制系統設計

4.6數字控制器的根軌跡設計法

4.7數字控制器的頻域設計法

4.7.1W變換

4.7.2數字控制器的頻率特性

4.7.3W變換法的設計步驟

4.8數字控制器的計算機程序實現

4.8.1直接程序設計法

4.8.2串列程序設計法

4.8.3并行程序設計法

習題

第5章計算機控制系統的模擬化設計

5.1概述

5.2模擬控制器的離散化方法

5.2.1衝激不變法

5.2.2加零階保持器的Z變換法

5.2.3差分變換法

5.2.4雙線性變換法

5.2.5頻率預畸變雙線性變換法

5.2.6零、極點匹配法

5.3數字PID控制

5.3.1PID控制的基本形式及數字化

5.3.2數字PID控制器的控制效果

5.3.3數字PID控制演演算法

5.4數字PID控制演演算法的改進

5.4.1積分分離PID演演算法

5.4.2不完全微分PID演演算法

5.4.3微分先行PID演演算法

5.4.4帶死區PID演演算法

5.4.5抗積分飽和PID演演算法

5.5數字PID控制器的參數整定

5.5.1試湊法

5.5.2擴充臨界比例度法

5.5.3擴充響應曲線法

習題

第6章線性離散系統狀態空間分析

6.1線性離散系統狀態方程

6.1.1由高階差分方程求狀態方程

6.1.2由Z傳遞函數求狀態方程

6.2連續狀態方程的離散化

6.3計算機控制系統的閉環離散狀態方程

6.4線性離散系統的傳遞函數矩陣與特徵值

6.5線性離散狀態方程的求解

6.5.1遞推法

6.5.2Z變換法

6.6線性離散系統的穩定性、可控性和可測性

6.6.1線性離散系統的穩定性

6.6.2線性離散系統的可控性

6.6.3線性離散系統的可測性

6.6.4可控性、可測性與傳遞函數矩陣的關係

習題

第7章線性離散系統狀態空間設計

7.1線性離散系統輸出反饋設計

7.1.1在單位階躍信號作用下單變數最少拍系統設計

7.1.2在單位速度信號作用下單變數最少拍系統設計

7.1.3在單位階躍信號作用下多變數最少拍系統設計

7.2線性離散系統狀態反饋設計

7.2.1設計單輸入二階系統的坐標變換法

7.2.2n階單輸入系統的坐標變換法

7.2.3設計單輸入系統的遞推法

7.2.4多輸入n階系統的遞推法

7.3線性離散系統的極點配置與觀測器

7.3.1用狀態反饋實現指定的極點配置

7.3.2狀態觀測器

7.4Liapunov最優狀態反饋設計

7.5最小能量控制系統設計

7.6離散最優控制

7.6.1離散極小值原理

7.6.2離散動態規劃法

習題

第8章複雜控制規律系統設計

8.1純滯後補償控制系統

8.1.1大林演演算法

8.1.2史密斯預估演演算法

8.1.3純滯后信號的產生

8.2串級控制

8.3前饋控制

8.3.1基本原理及控制演演算法

8.3.2前饋控制的應用場合

8.4解耦控制

8.4.1解耦控制原理

8.4.2解耦控制器設計

習題

第9章模糊控制系統設計

9.1模糊控制的數學基礎

9.1.1模糊集合與隸屬函數

9.1.2模糊關係和模糊矩陣

9.1.3模糊邏輯

9.1.4模糊推理

9.2模糊控制原理

9.2.1模糊控制系統的組成

9.2.2模糊控制原理

9.3模糊控制器設計

9.3.1模糊控制器的結構設計

9.3.2模糊控制規則的設計

習題

第10章專家控制系統設計

10.1專家控制系統的知識表示

10.1.1產生式規則表示法

10.1.2語義網路表示法

10.1.3框架表示法

10.1.4狀態空間表示法

10.1.5黑板模型結構

10.1.6與或圖表示法

10.1.7綜合知識的表達方法

10.2專家控制系統的基本原理

10.2.1專家控制系統與專家系統的區別

10.2.2專家控制系統的結構

10.3專家控制系統的設計

10.3.1專家控制系統的設計原則

10.3.2直接專家控制系統的設計

10.3.3間接專家控制系統的設計

習題

第11章神經網路控制系統設計

11.1神經網路理論基礎

11.1.1人工神經網路的特點

11.1.2人工神經網路原理

11.1.3MP神經元模型與人工神經網路的構成

11.1.4神經網路的學習方法

11.2神經網路的模型與演演算法

11.2.1感知器網路

11.2.2多階層網路與誤差逆傳播演演算法

11.2.3Hopfield神經網路

11.2.4局部遞歸型神經網路

11.3神經網路控制系統的設計

11.3.1神經網路控制的多種結構

11.3.2神經自校正控制

11.3.3神經PID控制

習題

第12章計算機控制系統設計與實現

12.1計算機控制系統設計原則

12.2計算機控制系統設計步驟

12.3計算機控制系統輸入輸出通道設計

12.3.1過程輸入輸出通道的組成與功能

12.3.2過程輸入輸出通道的控制方式

12.3.3輸入通道

12.3.4輸出通道

12.4計算機控制系統抗干擾技術

12.4.1干擾的來源

12.4.2干擾的抑制方法

12.5計算機控制系統應用實例

習題

參考文獻