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第1章　绪论1

1.1　数字控制系统概述1

1.2　数字控制系统的组成4

1.3　数字控制系统的分类6

1.4　数字控制系统的主要优点10

1.5　数字控制系统的发展趋势11

习题112

第2章　数字控制系统分析13

2.1　数字信号的表示13

2.1.1　信号的种类13

2.1.2　数字控制14

2.1.3　采样过程与Matlab仿真17

2.1.4　采样周期的选取24

2.1.5　保持器与Matlab仿真25

2.2　数字控制系统的数学描述34

2.2.1　线性差分方程描述34

2.2.2　Z传递函数描述与Matlab仿真42

2.2.3　状态空间描述与Matlab仿真61

2.3　数字控制系统的性能分析69

2.3.1　时域响应分析69

2.3.2　根轨迹分析77

2.3.3　频域响应分析81

2.3.4　Matlab仿真——系统性能分析91

2.3.5　稳定性分析98

2.3.6　稳态误差分析106

2.3.7　广义Z变换108

习题2114

第3章　离散状态空间分析117

3.1　离散系统的状态空间表示与转换117

3.1.1　差分方程化离散状态空间117

3.1.2　Z传递函数化离散状态空间120

3.1.3 传递函数化Z传递函数134

3.1.4　连续与离散状态空间的相互转换138

3.1.5　数字控制系统的状态空间表示141

3.1.6　Matlab仿真——离散化方法144

3.2　离散系统的可控性与可观测性148

3.2.1　离散系统的可控性148

3.2.2　离散系统的可观测性150

3.2.3　Matlab仿真——可控性与可观测性152

3.2.4　可控标准型与可观测标准型153

3.2.5　Matlab仿真——模态转换155

3.3　极点配置与状态观测器分析157

3.3.1　极点配置157

3.3.2　状态观测器161

3.3.3　带状态观测器的反馈控制器164

3.3.4　最优状态反馈设计——Lyapunov第二法165

3.3.5　Matlab仿真——极点配置与状态观测器设计168

3.4　几个相关矩阵的运算结果176

习题3177

第4章　数字仿真系统分析181

4.1　连续系统的数字仿真分析181

4.1.1　带采样和保持器的数字仿真181

4.1.2　数值积分的数字仿真184

4.1.3　Z型数字仿真187

4.2　离散系统的数字仿真分析190

4.2.1　离散系统Ⅰ型的数字仿真191

4.2.2　离散系统Ⅱ型的数字仿真194

4.2.3　离散系统Ⅲ型的数字仿真200

习题4205

第5章　数字控制系统的离散化设计207

5.1　数字控制器的离散化设计207

5.1.1　W变换设计法207

5.1.2　直接设计法209

5.1.3　根轨迹设计法214

5.1.4　Matlab仿真——数字滤波器216

5.2　最少拍系统设计224

5.2.1　最少拍设计法224

5.2.2　最少拍无波纹系统的设计230

5.2.3　扰动系统的最少拍设计233

5.3　最小均方误差系统的设计236

5.4　纯滞后系统数字控制器设计241

5.4.1　大林算法241

5.4.2　纯滞后补偿控制器设计247

习题5254

第6章　数字控制系统的模拟化设计256

6.1　数字控制器的模拟化设计256

6.1.1　模拟化设计法256

6.1.2　模拟控制器的离散化258

6.1.3　Matlab仿真——数字控制器的模拟化设计269

6.2　数字PID控制器设计270

6.2.1　数字PID控制器的基本算法270

6.2.2　数字PID控制器算法的改进276

6.2.3　PID控制参数的整定279

6.2.4　Matlab仿真——PID控制器设计281

习题6313

第7章　离散状态空间设计317

7.1　概述317

7.2　离散状态空间设计法318

7.2.1　单输入-单输出系统的设计318

7.2.2　多输入-多输出系统的设计324

7.3　最小能量控制系统设计329

7.4　二次型指标的最优控制设计333

习题7337

第8章　数字控制系统的应用340

8.1　球-梁数字控制系统340

8.2　倒立摆数字控制系统348

参考文献357