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第1章 绪论1

1.1采样控制系统1

1.1.1经典的离散控制器设计方法1

1.1.2现代采样控制系统结构1

1.2H∞控制理论3

1.3采样控制系统的提升技术6

1.3.1连续时间域提升技术6

1.3.2离散时间域提升技术6

1.3.3频域提升技术8

1.4本章小结9

第2章 采样控制系统的数学描述10

2.1信号的采样与保持10

2.1.1采样过程及采样定理10

2.1.2信号重构13

2.2Z变换与Z反变换14

2.2.1脉冲响应和卷积和14

2.2.2Z变换15

2.2.3Z反变换17

2.3Z差分方程与离散传递函数17

2.3.1线性差分方程17

2.3.2离散传递函数18

2.4采样控制系统的离散模型19

2.4.1连续对象的Z传递函数19

2.4.2具有连续时滞的对象的改进Z变换21

2.4.3离散化状态空间描述22

2.5本章小结24

第3章 经典单回路采样控制系统的控制器设计25

3.1数字控制器的连续化设计25

3.1.1设计原理和步骤25

3.1.2连续控制器的离散化方法26

3.2数字PID控制算法29

3.2.1位置式PID算法30

3.2.2增量式PID算法30

3.2.3数字PID算法的改进31

3.3数字PID控制器的参数整定33

3.4本章小结35

第4章 采样控制系统的连续时间域提升技术36

4.1Hilbert空间36

4.1.1范数36

4.1.2内积36

4.2线性算子理论37

4.2.1算子和伴随算子37

4.2.2酉算子及其性质37

4.2.3值域空间和零空间37

4.2.4算子的性质37

4.3提升技术基础38

4.3.1信号的提升38

4.3.2系统及广义对象的提升39

4.4采样控制系统的提升41

4.5提升系统的等价离散化43

4.6提升变换的算法和程序45

4.6.1计算公式45

4.6.2MATLAB程序46

4.6.3D12≠0时的算法48

4.7鲁棒稳定性问题的简化提升算法50

4.8算例54

4.9本章小结57

第5章 采样控制系统的频域提升技术58

5.1基础知识58

5.2频域提升技术59

5.2.1频域提升的概念及信号的提升59

5.2.2系统及广义对象的提升60

5.3灵敏度算子及补灵敏度算子61

5.3.1扰动抑制问题与灵敏度算子61

5.3.2鲁棒稳定性问题与补灵敏度算子62

5.4混合灵敏度算子的L2诱导范数62

5.5混合灵敏度算子的数值计算66

5.6采样控制系统的频率响应增益及H∞范数67

5.6.1FR算子、频率响应增益及H∞范数67

5.6.2频率响应增益及H∞范数的计算69

5.6.3G11ω≠0时的扩展计算公式71

5.7本章小结71

第6章 采样控制系统的离散提升技术72

6.1离散提升技术的引出72

6.1.1离散信号的提升73

6.1.2离散系统的提升75

6.2采样控制系统的离散提升技术76

6.2.1采样控制系统的快速离散化76

6.2.2系统提升及慢速离散化等价77

6.3算例82

6.4本章小结85

第7章 采样控制系统的提升法H∞设计86

7.1采样控制系统的标准H∞结构描述86

7.2H∞灵敏度问题的提升法H∞设计87

7.2.1H∞灵敏度问题87

7.2.2采样控制系统的H∞灵敏度问题及提升法设计87

7.3鲁棒稳定性问题的提升法H∞分析90

7.3.1鲁棒稳定性问题90

7.3.2采样控制系统的鲁棒稳定性问题及提升法分析91

7.4扰动抑制问题的提升法H∞设计95

7.4.1扰动抑制问题95

7.4.2采样控制系统的扰动抑制问题及提升法设计96

7.5提升法的应用条件98

7.5.1满足提升应用条件的H∞设计101

7.5.2关于范数等价性的补充说明104

7.6本章小结106

第8章 采样控制系统的频率响应107

8.1采样控制系统的频率响应：已有的工作107

8.2频率响应的直接计算109

8.2.1采样控制系统的频率响应计算公式109

8.2.2算例111

8.3应用：计算机控制系统的非线性分析113

8.4本章小结118

第9章 采样控制系统的鲁棒稳定性分析120

9.1对象的不确定性120

9.1.1不确定性的描述120

9.1.2不确定性和鲁棒性123

9.1.3范数有界不确定性123

9.2小增益定理124

9.3鲁棒稳定性分析的新方法125

9.3.1鲁棒稳定性的离散化分析125

9.3.2算例128

9.4本章小结129

第10章 基于离散不确定等价法的采样控制系统的H设计130

10.1标准H∞问题130

10.1.1混合灵敏度问题131

10.1.2扰动抑制及鲁棒扰动抑制问题133

10.2采样控制系统的H∞混合灵敏度设计135

10.3采样控制系统的H∞扰动抑制设计140

10.4扰动抑制的鲁棒H∞设计142

10.5本章小结146

第11章 典型应用：力觉接口系统147

11.1力觉交互及力觉接口系统147

11.1.1力觉交互系统介绍147

11.1.2力觉交互系统的国内外研究现状148

11.1.3耗散性与无源性150

11.2力觉接口系统的无源性分析151

11.2.1基于频域提升法的无源性条件及其问题分析151

11.2.2基于采样控制系统频率响应的无源性条件161

11.3不同采样信号下力觉接口的无源性条件164

11.3.1位置信号采样时力觉接口的无源性条件164

11.3.2速度信号采样时力觉接口的无源性条件170

11.4遥操作系统力觉接口的无源性设计174

11.4.1力觉接口的无源性要求174

11.4.2综合考虑性能的无源性设计176

11.5本章小结181

第12章 典型应用：时滞不确定性采样控制系统182

12.1时滞不确定采样控制系统描述182

12.1.1时滞不确定采样控制系统描述182

12.1.2时滞不确定采样控制系统的等价H结构183

12.2时滞不确定采样控制系统的鲁棒稳定性分析185

12.2.1提升法185

12.2.2离散不确定等价法186

12.2.3算例186

12.3基于频率响应的时滞不确定采样控制系统的鲁棒稳定性191

12.3.1频率法分析191

12.3.2算例193

12.4本章小结198

参考文献199

名词索引205