《計算機控制基礎（第3版）》是2014年中國科學技術大學出版社出版的圖書，作者是李嗣福。
基本介紹
- 書名：計算機控制基礎（第3版）
- 作者：李嗣福
- ISBN：978-7-312-03550-0
- 定價：51.00元
- 出版社：中國科學技術大學出版社
- 出版時間：2014年7月
- 裝幀：平裝
- 叢書名：中國科學技術大學精品教材
- 版本：3
內容簡介,目錄,
內容簡介
本書系統地闡述了計算機控制系統分析、設計與工程實現的基本理論和方法，以及模型預測控制的基本原理和算法。全書共8章，主要內容有：信號轉換與Z變換、計算機控制系統數學描述、動態分析、基於輸入輸出模型設計、基於狀態空間模型設計、模型預測控制算法及設計和計算機控制系統的工程實現技術。其中，“模型預測控制算法及設計”一章系統講述基於系統時間回響序列（即系統單位脈衝或單位階躍回響序列）的各種模型預測控制算法及其設計方法，也包括一些作者多年來在這方面的研究成果。模型預測控制是20世紀70年代末發展起來的一類新型的最具適用意義和廣泛套用前景的計算機控制策略。這章內容也是本書有別於同類教材的一個重要特點。
本書可作為高等學校自動化和電子技術及相關專業的本科生、研究生教材，也可供有關科技人員和教師參考。
目錄
總序（Ⅰ）
第3版前言（Ⅲ）
第2版前言（Ⅴ）
前言（Ⅶ）
第1章計算機控制系統概述（1）
1.1計算機控制系統的組成（1）
1.1.1計算機反饋控制系統及其中信號類型（1）
1.1.2計算機控制系統的組成（3）
1.2計算機控制系統的類型和特點（5）
1.2.1計算機控制系統的類型（5）
1.2.2計算機控制的主要特點（8）
1.3計算機控制系統的分析設計理論簡介（9）
1.4計算機控制的發展概況及趨勢（12）
習題（14）
第2章信號轉換與Z變換（15）
2.1數位訊號和A/D轉換（15）
2.2採樣信號（19）
2.2.1理想採樣信號（19）
2.2.2實際採樣信號（22）
2.2.3採樣信號分析（23）
2.3採樣定理與採樣周期選取（26）
2.3.1採樣定理（26）
2.3.2重構公式說明（27）
2.3.3採樣周期T選取（29）
2.4信號恢復與保持器（32）
2.4.1零階保持器特性分析（33）
2.4.2一階保持器特性分析（35）
2.5Z變換（37）
2.5.1採樣信號拉氏變換（37）
2.5.2Z變換定義與說明（41）
2.5.3Z平面與S平面的映射關係（44）
2.6Z變換性質、定理和Z變換及其反變換求法（45）
2.6.1Z變換基本性質和定理（45）
2.6.2Z變換求法（51）
2.6.3Z反變換（55）
2.7修正Z變換（61）
2.7.1修正Z變換定義（61）
2.7.2求修正Z變換的方法（62）
習題（64）
第3章計算機控制系統數學描述（67）
3.1離散系統與差分方程（68）
3.1.1離散系統有關定義（68）
3.1.2差分方程（68）
3.1.3差分方程求解（70）
3.2Z傳遞函式（74）
3.2.1Z傳遞函式定義（74）
3.2.2Z傳遞函式與差分方程相互轉換（75）
3.2.3Z傳遞函式與單位脈衝回響序列的相互轉換（76）
3.3離散系統的狀態空間表示式（79）
3.3.1動態系統的狀態空間描述（79）
3.3.2由差分方程求離散系統狀態空間表示式（81）
3.3.3由Z傳遞函式求離散系統狀態空間表示式（87）
3.3.4狀態線性變換與狀態空間表示式的規範型（95）
3.3.5離散狀態方程的求解（99）
3.3.6離散系統的特徵方程（100）
3.4計算機控制系統連續部分的離散化狀態空間表示式（100）
3.5計算機控制系統的Z傳遞函式（103）
3.5.1數字部分的Z傳遞函式（104）
3.5.2連續部分的Z傳遞函式（104）
3.5.3計算機控制系統的閉環Z傳遞函式（106）
習題（109）
第4章計算機控制系統特性分析（111）
4.1計算機控制系統穩定性分析（111）
4.1.1離散系統穩定性及穩定條件（111）
4.1.2離散系統代數穩定性判據（114）
4.1.3離散系統頻率特性與奈氏(Nyquist)穩定性判據（119）
4.1.4離散系統李亞普諾夫穩定性判據（121）
4.2計算機控制系統的穩態誤差分析（124）
4.2.1計算機控制系統的穩態誤差與穩態誤差係數（125）
4.2.2計算機控制系統的誤差級數與動態誤差係數（129）
4.2.3計算機控制系統對干擾輸入的穩態誤差（131）
4.3計算機控制系統的暫態回響分析（132）
4.3.1Z平面上極點分布與暫態回響的關係（132）
4.3.2採樣周期T對暫態回響特性的影響（137）
4.3.3計算機控制系統的連續輸出回響的計算（141）
4.3.4含有延遲的計算機控制系統的輸出回響（144）
4.3.5非同步採樣和信號轉換延遲的處理（144）
4.4雙速率採樣控制系統分析（146）
4.4.1開關分解Z域分析法（146）
4.4.2串級雙速率採樣控制系統時域分析法（148）
習題（151）
第5章計算機控制系統基於輸入輸出模型設計法（153）
5.1連續化設計和模擬控制器離散化（154）
5.1.1連續化設計（154）
5.1.2模擬控制器的離散化（156）
5.2數字PID控制（165）
5.2.1理想PID控制（166）
5.2.2實際PID控制（167）
5.2.3數字PID控制改進算法（169）
5.2.4Smith預估補償PID控制（172）
5.2.5數字PID控制算法參數的整定（174）
5.3根軌跡和伯德(Bode)圖設計法（177）
5.3.1根軌跡設計法（177）
5.3.2伯德圖設計法（178）
5.4極點配置設計法（180）
5.4.1單位反饋控制系統的極點配置設計（180）
5.4.2複合控制系統的極點配置設計（184）
5.4.3大林（Dahlin）控制器設計（192）
5.5最少拍控制系統的設計（193）
5.5.1最少拍控制系統的設計（194）
5.5.2最少拍無紋波控制系統的設計（204）
5.5.3最少拍無紋波複合控制系統的設計（209）
5.5.4卡爾曼（Kalman）控制器設計（212）
5.6計算機控制系統的最最佳化設計（214）
5.6.1隨機干擾模型（215）
5.6.2最小方差控制（220）
5.6.3廣義最小方差控制（226）
5.7自校正控制器的設計（229）
5.7.1系統參數辨識的最小二乘法（230）
5.7.2最小方差自校正控制器的設計（238）
習題（242）
第6章計算機控制系統的狀態空間設計法（245）
6.1系統的能控性和能觀性（245）
6.1.1系統的能控性及其判別（246）
6.1.2系統的能觀性及其判別（247）
6.2狀態反饋極點配置設計法（249）
6.2.1狀態反饋律設計（250）
6.2.2給定輸入不為零系統的控制律設計（259）
6.2.3重構狀態反饋控制系統閉環分析（262）
6.3狀態觀測器設計（265）
6.3.1全階觀測器及其設計（265）
6.3.2降階觀測器及其設計（270）
6.3.3最優觀測器——Kalman濾波器（271）
6.4基於二次型性能指標狀態反饋最最佳化設計（276）
6.4.1二次型性能指標函式及其最最佳化控制問題（276）
6.4.2線性二次型最優調節問題的求解（277）
6.4.3線性二次型穩態最優控制（283）
6.4.4線性隨機系統二次型最優控制（285）
習題（286）
第7章模型預測控制算法及設計（289）
7.1概述（289）
7.2MPC的基本算法（295）
7.2.1MAC（模型算法控制）的基本算法（295）
7.2.2IMAC（增量模型算法控制）的基本算法（300）
7.2.3DMC(動態矩陣控制)的基本算法（303）
7.2.4GPC（廣義預測控制）的基本算法（308）
7.3MPC系統的內模控制結構及其分析（315）
7.3.1內模控制及其基本特徵（315）
7.3.2單步預測MAC系統的內模控制結構及其分析（319）
7.3.3多步預測MAC系統的內模控制結構及其分析（323）
7.4MPC算法的預測狀態空間形式（328）
7.4.1MAC算法的預測狀態空間形式（328）
7.4.2DMC算法的預測狀態空間形式（337）
7.4.3GPC算法的預測狀態空間形式（341）
7.4.4無自平衡系統的MAC和DMC算法（345）
7.4.5可減小模型截斷誤差的MAC和DMC改進算法（347）
7.5多變數系統的MPC算法（352）
7.5.1多變數DMC集中預測集中最佳化算法（352）
7.5.2多變數DMC分散預測分散最佳化算法（355）
7.6基於Laguerre函式模型的預測控制（361）
7.6.1動態系統的Laguerre函式模型（361）
7.6.2預測控制算法（368）
習題（370）
第8章計算機控制系統的工程實現（372）
8.1計算機控制系統工程實現的步驟及其任務（372）
8.2計算機控制系統的結構（377）
8.2.1集中式計算機控制系統的結構（377）
8.2.2分散式計算機控制系統及其結構（378）
8.2.3現場匯流排式計算機控制系統及其結構（380）
8.3計算機控制系統的軟體實現（386）
8.3.1概述（386）
8.3.2人機界面的要求和實現（387）
8.3.3數據管理和數據通信（391）
8.3.4數據輸入和輸出（393）
8.3.5控制器的算法實現及其計算時延減少（394）
8.4計算機控制系統的硬體實現（398）
8.4.1控制計算機硬體系統的技術要求（398）
8.4.2控制機主機的選擇（400）
8.4.3模擬輸出通道及D/A選擇（401）
8.4.4模擬輸入通道及A/D選擇（403）
8.4.5數字輸入輸出通道的實現（404）
8.5計算機控制系統的抗干擾技術（405）
8.5.1干擾源（405）
8.5.2干擾的耦合方式（406）
8.5.3干擾的抑制（407）
8.5.4系統供電技術（409）
習題（411）
參考文獻（412）
