計算機控制理論與套用（第2版）

《計算機控制理論與套用（第2版）》是2008年6月清華大學出版社出版的圖書，作者是孫增圻。

基本介紹

• 中文名：計算機控制理論與套用（第2版）
• 作者：孫增圻
• 出版社：清華大學出版社
• 出版時間：2008年06月
• 頁數：328 頁
• 定價：33 元
• 開本：16 開
• 裝幀：平裝
• ISBN：9787302148333

內容簡介

本書系統地介紹了計算機控制系統的分析、設計、建模、仿真及實現方面的問題。全書共分10章，分別介紹計算機控制系統的常規設計方法、基於狀態方程和傳遞函式模型的極點配置與最優控制的設計方法、系統辨識和自適應控制、計算機控制系統仿真和性能計算、採樣周期選擇和量化效應分析、數字控制器的實現及設計舉例等內容。本書注重理論聯繫實際，不僅系統介紹理論結果，而且給出實用算法和對實際問題的討論，因而內容易於理解和便於套用。 本書可作為自動化、計算機、電子電氣及機械等領域相關專業研究生和本科高年級學生的教材或參考書，也可供有關教師和科研技術人員學習參考。

圖書目錄

第1章緒論1

1.1什麼是計算機控制系統1

1.2計算機控制的發展概況2

1.3計算機控制理論4

1.4計算機控制系統的分類6

第2章常規設計方法8

2.1連續與離散傳遞函式的轉換8

2.1.1雙線性變換法8

2.1.2零極點匹配法10

2.1.3衝擊回響不變法12

2.1.4零階保持法14

2.2性能指標16

2.2.1穩態指標16

2.2.2動態指標19

2.2.3抗干擾性能20

2.2.4對控制作用的限制20

2.2.5參數變化的靈敏度21

2.3基於連續系統的設計方法21

2.3.1連續系統設計的離散等效21

2.3.2離散PID控制器25

2.3.3w變換設計法28

2.4直接離散化的設計方法31

2.4.1根軌跡法31

2.4.2參數尋優法32

2.4.3解析設計法33

2.4.4有限拍控制42

2.4.5Smith預報控制45

第3章基於狀態空間模型的極點配置設計法47

3.1連續控制對象模型的離散化47

3.1.1不帶延時的連續控制對象模型的離散化47

3.1.2包含延時的連續控制對象模型的離散化48

3.2矩陣指數及其積分的計算52

目錄計算機控制理論與套用（第2版）3.2.1拉普拉斯反變換法52

3.2.2凱萊-哈密爾頓法53

3.2.3特徵值和特徵向量法55

3.2.4直接級數求和法55

3.3按極點配置設計控制規律58

3.4按極點配置設計觀測器63

3.4.1預報觀測器64

3.4.2現時觀測器67

3.4.3降階觀測器69

3.5控制器設計72

3.5.1分離性原理72

3.5.2控制器設計步驟73

3.5.3設計舉例74

3.5.4引入積分控制75

3.6跟蹤系統設計78

3.6.1調節系統與跟蹤系統78

3.6.2參考輸入的引入方式79

3.6.3閉環系統傳遞函式及零極點80

3.6.4根據靜態增益選擇N81

3.6.5一般控制器結構時M和N的選擇82

3.6.6設計舉例83

3.6.7積分控制的引入86

第4章基於傳遞函式模型的極點配置設計法90

4.1設計問題90

4.1.1設計問題描述90

4.1.2干擾問題92

4.1.3設計問題的求解92

4.1.4零極點相消的考慮93

4.2Diophantine方程95

4.2.1Diophantine方程的一般解95

4.2.2Diophantine方程的求解算法96

4.2.3Diophantine方程的最小階解98

4.3設計方法100

4.3.1設計參數的給定100

4.3.2設計步驟103

4.3.3設計舉例103

4.3.4設計方法的進一步解釋106

4.4設計中的其他實際問題108

4.4.1模型誤差的靈敏度108

4.4.2控制量的幅度限制110

4.4.3過程干擾和測量誤差的影響111

第5章基於狀態空間模型的最最佳化設計法112

5.1離散系統的最優控制112

5.1.1有限時間最優調節器問題113

5.1.2無限時間最優調節器問題115

5.1.3具有指定衰減速度的離散最優控制117

5.1.4PI調節器119

5.2採樣系統的最優控制120

5.2.1問題的描述121

5.2.2連續對象模型及性能函式的離散化算法122

5.2.3最優控制規律的計算126

5.2.4最優控制的存在性及系統的穩定性127

5.3包含延時的採樣系統的最優控制128

5.3.1問題的描述129

5.3.2延遲時間是採樣周期整數倍（=0）的情況129

5.3.3延遲時間是採樣周期非整數倍（≠0）的情況130

5.3.4最優控制存在性的討論133

5.3.5計算舉例133

5.4Riccati方程的求解及加權陣的選擇134

5.4.1離散Riccati方程的求解134

5.4.2加權矩陣的選擇136

5.5狀態最優估計139

5.5.1離散系統139

5.5.2採樣系統148

5.6控制器的設計151

5.6.1分離性原理151

5.6.2跟蹤系統153

5.6.3一些實際問題154

5.7部分狀態反饋的次最優控制156

5.7.1問題的描述156

5.7.2性能指標對控制器參數靈敏度的計算157

5.7.3部分狀態反饋的選擇164

5.7.4次最優控制器的計算165

5.7.5計算舉例170

第6章基於傳遞函式模型的最最佳化設計法173

6.1設計問題173

6.1.1對象及干擾模型173

6.1.2性能指標及容許控制176

6.2最小方差控制177

6.2.1最優預報177

6.2.2最小方差控制179

6.2.3對象具有單位圓外零點時的最小方差控制182

6.3廣義最小方差控制186

6.3.1廣義最小方差控制的計算187

6.3.2計算舉例188

6.3.3與極點配置設計法的比較190

6.4跟蹤系統設計192

第7章系統辨識與自適應控制195

7.1最小二乘估計辨識系統模型195

7.1.1最小二乘估計的批處理算法195

7.1.2最小二乘估計的遞推算法199

7.1.3廣義最小二乘估計算法202

7.1.4最小二乘估計的輔助變數法206

7.1.5最小二乘估計的增廣矩陣法207

7.2極大似然估計辨識系統模型209

7.2.1概述209

7.2.2最大似然估計的批處理算法210

7.2.3最大似然估計的遞推算法213

7.3自適應控制215

7.3.1概述215

7.3.2最小方差自校正控制器217

7.3.3極點配置自校正控制器219

7.3.4自適應控制的套用221

第8章計算機控制系統仿真及性能計算223

8.1離散系統的仿真223

8.1.1面向系統的離散系統仿真223

8.1.2面向環節的離散系統仿真225

8.2採樣控制系統仿真228

8.2.1狀態空間模型表示228

8.2.2傳遞函式模型表示231

8.2.3連續控制對象的仿真232

8.2.4其餘環節的仿真232

8.2.5仿真計算舉例233

8.3隨機採樣控制系統的仿真234

8.3.1問題的描述234

8.3.2連續控制對象的仿真235

8.3.3其餘部分的仿真236

8.3.4輸入傳遞函式參數的仿真237

8.4數字控制系統仿真238

8.4.1問題的描述238

8.4.2仿真方法239

8.4.3仿真舉例243

8.5網路控制系統仿真244

8.5.1問題的描述245

8.5.2仿真方法246

8.5.3仿真舉例248

8.6確定性系統中性能指標函式的計算250

8.6.1問題的描述250

8.6.2直接狀態反饋時J的計算251

8.6.3一般動態反饋時J的計算251

8.7隨機系統中性能指標函式的計算254

8.7.1問題的描述254

8.7.2連續狀態方程和性能指標函式的離散化254

8.7.3Pv的計算256

8.7.4直接狀態反饋時J的計算257

8.7.5動態反饋時J的計算259

第9章採樣周期選擇及量化效應263

9.1採樣周期選擇的一般考慮原則263

9.1.1考慮跟蹤回響性能263

9.1.2考慮抗干擾性能264

9.1.3考慮開環特性265

9.1.4考慮前置濾波器265

9.1.5考慮設計方法266

9.2考慮控制量幅度受限時採樣周期和加權係數的選擇266

9.2.1問題的描述266

9.2.2加權係數的選擇267

9.2.3採樣周期的選擇273

9.2.4舉例275

9.3量化效應的線性分析277

9.3.1量化誤差來源及分析方法277

9.3.2變數量化誤差的確定性分析279

9.3.3變數量化誤差的隨機分析281

9.3.4參數量化誤差分析284

9.4量化效應的非線性分析286

9.4.1量化的非線性效應舉例286

9.4.2量化效應的圖解分析法289

9.4.3量化效應的描述函式分析法290

9.5量化效應與控制規律的實現方式及採樣周期的關係291

9.5.1控制規律的實現方式291

9.5.2量化效應與控制規律實現方式之間的關係295

9.5.3量化效應與採樣周期的關係296

第10章數字控制器實現中的實際問題及設計舉例298

10.1數字控制器的輸入和輸出298

10.1.1測量輸入298

10.1.2控制量輸出300

10.1.3計算延時304

10.2數字控制器的操作和編程305

10.2.1操作方面的問題305

10.2.2控制算法編程307

10.3設計舉例一--飛機縱向運動的最優控制312

10.3.1問題和設計方法的簡單描述312

10.3.2飛機縱向運動模型313

10.3.3飛機速度和縱向航行角的控制315

10.4設計舉例二--精餾塔的次最優控制320

10.4.1問題的描述320

10.4.2全部狀態反饋的PI控制器322

10.4.3部分狀態反饋的選擇325

10.4.4部分狀態反饋的次最優控制326

參考文獻329