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第一章 导言 1

1.1 采样，采样控制器 1

1.2 采样系统 3

1.3 采样控制回路的设计问题 6

习题 8

第二章 连续系统 9

2.1 建模，线性化 9

2.2 状态空间的基 12

2.3 系统性质 12

2.3.1 特征值，稳定性 12

2.3.2 传递函数 13

2.3.3 可控性 15

2.3.4 可控特征值 16

2.3.5 可控性矩阵中的线性相关性 18

2.3.6 可观测性 19

2.3.7 典范分解，零极点相消 20

2.4 微分方程的解 22

2.4.1 转移矩阵的计算 22

2.4.2 脉冲响应和阶跃响应 23

2.5 性能指标 24

2.5.1 稳态响应，积分控制器 24

2.5.2 过渡过程，特征值的位置 25

2.6 极点移动 28

2.6.1 闭环特征值 28

2.6.2 系统参数、反馈增益和特征值之间的关系 34

2.6.3 固定的特征值和固定的增益 35

2.6.4 根轨迹 38

习题 40

3.1 受控对象的离散化 41

第三章 采样系统的建模和分析 41

3.2 差分方程的特征值和解 44

3.3 z传递函数 48

3.4 离散控制器和控制回路 54

3.4.1 用z传递函数的描述方法 54

3.4.2 用系数比较法配置极点 55

3.4.3 积分控制器 57

3.4.4 控制器和控制回路的状态描述 59

3.5 z平面上的根轨迹和极点规范 61

3.6 时域中的解和性能指标 63

3.6.1 向量差分方程的递归计算 63

3.6.2 z逆变换的数值解 64

3.7 采样时刻之间的状态 69

3.8 时滞系统 73

3.9.1 频率响应的确定 77

3.9 频率响应法 77

3.9.2 Nyquist判据 79

3.9.3 绝对稳定性，Zypkin判据和圆判据 83

3.9.4 其它的图解频率响应法 85

3.10 一些专门的采样问题 86

习题 92

第四章 可控性，采样周期的选择和极点配置 94

4.1 可控性和可达性 94

4.2 输入受约束时的可控性区域 97

4.3 采样周期的选择 99

4.3.1 可控性的考虑 99

4.3.2 带宽的考虑及抗假频滤波器 104

4.4 极点配置 105

习题 108

5.1 可观测性和可重构性 109

第五章 可观测性和观测器 109

5.2 n阶观测器 112

5.3 降阶观测器 116

5.4 观测器极点的选择 118

5.5 扰动观测器 121

习题 123

第六章 控制回路综合 124

6.1 设计方法 124

6.2 控制器结构 127

6.2.1 反馈，前置滤波器和扰动补偿 127

6.2.2 离散和连续补偿 129

6.3 分离定理 132

6.4 状态变量线性组合的构成 134

6.5 用多项式方程的综合 135

6.6 零极点对消 140

6.7 闭环传递函数和前置滤波器 141

6.8 扰动补偿 145

习题 148

附录A 典范型和矩阵理论的重要结果 150

A.1 线性变换 150

A.2 对角型和Jordan型 151

A.3 控制典范型 163

A.3.1 可控性典范型 163

A.3.2 反馈典范型 164

A.4 观测典范型 166

A.4.1 可观测性典范型 166

A.4.2 观测器典范型 169

A.5 传感器坐标系 171

A.6 矩阵理论的重要结果 171

A.6.1 记号 171

A.6.3 矩阵的行列式 172

A.6.2 向量运算 172

A.6.4 矩阵的迹 173

A.6.5 矩阵的秩 173

A.6.6 逆矩阵 174

A.6.7 矩阵的特征值 174

A.6.8 矩阵的预解式 175

A.6.9 （A,b）的轨道和可控性 176

A.6.10 特征值配置 176

A.6.11 矩阵函数 177

附录B z变换 179

B.1 符号与前提 179

B.2 线性性质 181

B.3 右移定理 181

B.4 左移定理 181

B.6 微分定理 182

B.5 阻尼定理 182

B.7 初值定理 183

B.8 终值定理 183

B.9 z逆变换 184

B.10 实卷积定理 186

B.11 复卷积定理，Parseval公式 187

B.12 采样信号在时域和频域中的其它表示法 188

B.13 Laplace变换和z变换表 189

附录C 稳定性判据 191

C.1 双线性变换为Hurwitz问题 191

C.2 Schur-Cohn判据和它的简化形式 192

C.3 稳定性必要条件 196

C.4 稳定性充分条件 197

参考文献 198

索引 214

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