ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие редактора перевода............................. 8
Предисловие .......................................... 9
Глава 1. Введение....................................... 12
1.1. Общие сведения.................................. 12
1.2. Преимущества дискретных систем....................... 15
1.3. Примеры импульсных и цифровых систем.................. 15
Список литературы................................... 19
Глава 2. Преобразование и обработка сигналов.................... 20
2.1. Введение....................................... 20
2.2. Цифровые сигналы и кодирование....................... 21
2.3. Преобразование данных и квантование................... 26
2.4. Устройства выборки и хранения....................... 29
2.5. Цифро-аналоговое преобразование....................... 32
2.6. Аналого-цифровое преобразование....................... 36
2.7. Математическое описание процесса квантования.............. 42
2.8. Импульсная теорема................................ 58
2.9. Некоторые свойства F* (s) на s-плоскости.................. 59
2.10. Восстановление сигналов по дискретным выборкам........... 61
2.11. Фиксатор нулевого порядка.......................... 63
Список литературы................................... 65
Глава 3. Теория z-преобразования............................. 67
3.1. Определение z-преобразования......................... 67
3.2. Вычисление z-преобразований.......................... 69
3.3. Соответствие между s- и z-плоскостями.................... 72
3.4. Обратное z-преобразование........................... 74
3.5. Теоремы z-преобразования........................... 79
3.6. Ограничения метода z-преобразования.................... 85
3.7. Импульсная передаточная функция...................... 86
3.8. Импульсная передаточная функция фиксатора нулевого порядка и связь между G (s) и G (z)...... 89
3.9. Процессы между моментами квантования.................. 91
3.10. Применение метода графов к цифровым системам............ 99
Список литературы................................... 111
Глава 4. Метод пространства состояний......................... 113
4.1. Введение...................................... 113
4.2. Уравнения состояния и переходные уравнения состояния непрерывных систем................ 114
4.3. Уравнения состояния цифровых систем с квантованием и фиксацией 119
4.4. Уравнения состояния цифровых систем, содержащих только цифровые элементы............ 120
4.5. Переходные уравнения состояния цифровых систем............ 120
4.6. Переходные уравнения состояния цифровых стационарных систем 124
4.7. Цифровое моделирование и аппроксимация................. 125
4.8. Решение стационарного дискретного уравнения состояния с помощью z-преобразования........ 125
4.9. Связь уравнения состояния с передаточной функцией........... 128
4.10. Характеристическое уравнение, собственные значения и собственные векторы...................... 131
4.11. Диагонализация матрицы А .......................... 138
4.12. Каноническая форма Жордана...................... 140
4.13. Методы вычисления переходной матрицы состояния........... 142
4.14. Цифровые сопряженные системы....................... 149
4.15. Связь между уравнениями состояния и разностными уравнениями высокого порядка........... 150
4.16. Преобразование к канонической форме фазовой переменной..... 152
4.17. Диаграмма состояния.............................. 159
4.18. Декомпозиция цифровых систем....................... 164
4.19. Диаграммы состояния импульсных систем управления......... 169
4.20. Определение реакции импульсных систем между моментами квантования с помощью понятия состояния........................ 173
Список литературы................................... 174
Глава 5. Цифровое моделирование и переоборудование систем управления на базе ЭВМ......176
5.1. Введение....................................... 176
5.2. Цифровое моделирование. Цифровая модель с квантованием и фиксацией......................... 176
5.3. Цифровое моделирование. Численное интегрирование........... 180
5.4. Цифровое моделирование с помощью z-форм ................ 184
5.5. Переоборудование систем управления на базе ЭВМ............. 189
Список литературы...................................201
Глава 6. Анализ во временной области..........................203
6.1. Введение.......................................203
6.2. Сравнение временных характеристик непрерывных и цифровых систем управления......204
6.3. Связь между временной характеристикой и положением корней на s- и z-плоскостях........209
6.4. Влияние расположения полюсов и нулей на z-плоскости на максимальное перерегулирование и время максимума переходной функции дискретных систем........................................ 210
6.5. Корневые годографы цифровых систем управления............217
6.6. Анализ установившейся ошибки цифровых систем управления.....222
Список литературы...................................227
Глава 7. Анализ в частотной области............................229
7.1. Введение........................................229
7.2. Годограф Найквиста..............................230
7.3. Логарифмические частотные характеристики................239
7.4. Запасы устойчивости по модулю и по фазе..................240
7.5. Амплитудно-фазовая диаграмма и диаграмма Никольса..........242
7.6. Определение полосы пропускания.......................243
7.7. Программы вычисления частотных характеристик на ЭВМ........246
Список литературы................................... 249
Глава 8. Управляемость и наблюдаемость........................250
8.1. Введение.......................................250
8.2. Определение управляемости...........................251
8.3. Теоремы об управляемости для нестационарных систем.........252
8.4. Теоремы об управляемости для стационарных систем...........254
8.5. Определения наблюдаемости..........................257
8.6. Теоремы о наблюдаемости для нестационарных систем..........257
8.7. Теоремы о наблюдаемости для стационарных систем...........259
8.8. Дуальная связь между наблюдаемостью и управляемостью........ 261
8.9. Связь между управляемостью, наблюдаемостью и передаточными функциями..............263
8.10. Зависимость управляемости и наблюдаемости от периода квантования........................265
8.11. Иллюстративные примеры........................... 266
8.12. Теоремы об инвариантности управляемости.................... 270
Список литературы................................... 273
Глава 9. Синтез цифровых систем управления..................... 274
9.1. Введение....................................... 274
9.2. Последовательная коррекция с помощью аналоговых регуляторов 276
9.3. Коррекция с помощью аналоговых регуляторов в цепи обратной связи.............................. 286
9.4. Цифровой регулятор............................... 289
9.5. Синтез цифровых систем управления с цифровыми регуляторами с помощью билинейного преобразования...................... 302
9.6. Синтез с использованием корневых годографов на z-плоскости..... 306
9.7. Цифровой ПИД-регулятор............................ 316
9.8. Синтез цифровых систем управления с апериодическим переходным процессом................... 320
9.9. Синтез по заданному расположению полюсов с помощью обратной связи по состоянию (случай единственного управляющего сигнала)..... 330
9.10. Синтез по заданному расположению полюсов с помощью обратной связи по состоянию (случай нескольких управляющих сигналов) 338
9.11. Синтез по заданному расположению полюсов с помощью неполной обратной связи по состоянию или обратной связи по выходу......... 341
9.12. Синтез цифровых систем управления с обратной связью по состоянию и динамической обратной связью по выходу................ 347
9.13. Реализация обратной связи по состоянию с помощью динамических регуляторов.................. 353
Список литературы................................... 360
Глава 10. Синтез с помощью принципа максимума.................. 361
10.1. Дискретное уравнение Эйлера-Лагранжа.................. 361
10.2. Дискретный принцип максимума (минимума).............. 366
10.3. Оптимальное по быстродействию управление при ограниченной энергии...................... 370
Список литературы................................... 375
Глава 11. Синтез оптимального линейного цифрового регулятора......... 376
11.1. Введение...................................... 376
11.2. Синтез линейного цифрового регулятора (задача с конечным интервалом времени)......... 378
11.3. Синтез линейного цифрового регулятора (задача с бесконечным интервалом времени).........382
11.4. Принцип оптимальности и динамическое программирование.......386
11.5. Решение дискретного уравнения Риккати.................. 389
11.6. Чувствительность по отношению к периоду квантования........ 399
Список литературы................................... 408
Глава 12. Цифровой наблюдатель состояния....................... 409
12.1. Введение...................................... 409
12.2. Синтез наблюдателя состояния полного порядка............. 411
12.3. Синтез наблюдателя состояния пониженного порядка.......... 420
Список литературы................................... 426
Глава 13. Микропроцессоры в системах управления.................. 427
13.1. Введение...................................... 427
13.2. Микропроцессор как управляющее устройство систем управления 428
13.3. Ограничения микропроцессорных систем управления.......... 432
13.4. Влияние конечной длины слова на управляемость и расположение полюсов замкнутой системы............................. 432
13.5. Запаздывание в микропроцессорных системах управления....... 435
13.6. Эффекты квантования по уровню. Наименьший верхний предел ошибки квантования...... 438
Список литературы.................................... 446
Дополнительная литература.............................. 447
(Б. Куо “Теория и проектирование цифровых систем управления” 1986)