物联网控制基础

前言绪论第1部分 经典控制理论第1章 自动控制系统的基本概念1.1 引言1.2 开环控制系统与闭环控制系统1.2.1 基本概念1.2.2 自动控制系统结构框图1.2.3 开环控制系统与闭环控制系统1.3 对闭环控制系统的基本要求1.3.1 基本概念1.3.2 对控制系统的基本要求1.3.3 自动控制系统的类型习题第2章 自动控制系统的数学模型2.1 数学模型及建模的基本概念2.1.1 动态微分方程的编写2.1.2 非线性系统(数模)的线性化2.1.3 运动方程无量纲化2.1.4 典型系统微分方程的列写2.2 传递函数2.3 典型环节传递函数分析2.3.1 比例环节(放大环节)2.3.2 惯性环节2.3.3 积分环节2.3.4 微分环节2.3.5 振荡环节2.3.6 延迟环节2.4 环节的连接方式2.4.1 串联2.4.2 并联2.4.3 反馈习题第3章 控制系统的时域分析3.1 时域分析法介绍3.2 时域性能指标3.2.1 系统的动态和稳态性能指标3.2.2 典型输入信号3.2.3 脉冲响应函数3.3 一阶系统的动态响应3.3.1 单位阶跃响应3.3.2 单位斜坡响应3.3.3 单位脉冲响应3.3.4 单位阶跃、单位斜坡、单位脉冲响应的关系3.4 二阶系统的动态响应3.4.1 二阶系统的数学模型3.4.2 欠阻尼情况下二阶系统的动态性能指标的计算3.4.3 改善二阶系统性能的措施3.5 高阶系统的动态响应和简化分析3.6 自动控制系统的稳定性分析及代数判据3.6.1 稳定性的基本概念3.6.2 控制系统稳定的充分必要条件3.6.3 系统稳定性代数判据3.7 控制系统的稳态误差分析3.7.1 系统稳态误差的概念3.7.2 控制系统按开环结构中积分环节数分类3.7.3 给定值输入下的稳态误差计算3.7.4 扰动输入下稳态误差的计算习题第4章 控制系统的频域分析4.1 频率特性的基本概念4.1.1 频域分析法的基本思想4.1.2 频域分析法的特点4.1.3 频率特性的定义4.2 频率特性的表示方法4.2.1 频率特性的解析式方法4.2.2 频率特性的图示方法4.3 典型环节的频率特性4.3.1 比例环节4.3.2 积分环节4.3.3 微分环节4.3.4 惯性环节4.3.5 振荡环节4.3.6 延时环节4.4 控制系统的开环频率特性4.4.1 开环频率特性的极坐标图4.4.2 开环频率特性的对数频率特性图4.5 控制系统的稳定性分析4.5.1 奈奎斯特判据的优点4.5.2 奈奎斯特判据的理论依据4.5.3 奈奎斯特判据4.5.4 相对稳定性4.6 频域分析法中的系统性能指标4.6.1 静态性能指标在奈奎斯特曲线或伯德曲线上的呈现形式4.6.2 控制系统的动态频域指标4.6.3 频域指标的计算习题第5章 控制系统的校正方法5.1 校正的基本概念5.1.1 控制系统的校正及其思路5.1.2 设计指标5.1.3 控制系统设计的结构及特点5.1.4 系统校正的方法5.2 串联校正典型环节特性5.2.1 超前校正环节特性5.2.2 滞后校正环节特性5.2.3 滞后?超前校正环节特性5.3 用频域法设计串联校正环节5.3.1 希望的开环频率特性5.3.2 串联超前校正的一般步骤习题第2部分 现代控制理论第6章 系统描述6.1 状态空间表达式6.1.1 能控标准形6.1.2 能观测标准形6.1.3 对角线标准形6.1.4 Jordan标准形6.2 线性时不变系统的特征结构6.2.1 系统矩阵A的特征值6.2.2 n维系统矩阵的对角线化6.2.3 特征值的不变性6.2.4 状态变量组的非唯一性6.3 系统模型之间的相互变换6.3.1 传递函数系统的状态空间表达式6.3.2 由状态空间表达式到传递函数的变换习题第7章 线性多变量系统的运动分析7.1 线性系统状态方程的解7.2 状态转移矩阵的性质7.3 向量矩阵分析中的若干结果7.3.1 凯莱?哈密尔顿定理7.3.2 最小多项式7.4 矩阵指数函数eAt的计算7.4.1 方法一：直接计算法(矩阵指数函数)7.4.2 方法二：对角线标准形与Jordan标准形法7.4.3 方法三：拉氏变换法7.4.4 方法四：化eAt为A的有限项法习题第8章 Lyapunov稳定性分析8.1 引言8.2 Lyapunov意义下的稳定性问题8.2.1 平衡状态、给定运动与扰动方程的原点8.2.2 Lyapunov意义下的稳定性定义8.2.3 预备知识8.3 Lyapunov稳定性理论8.3.1 Lyapunov第一法8.3.2 Lyapunov第二法8.3.3 线性系统的稳定性与非线性系统的稳定性比较8.4 线性定常系统的Lyapunov稳定性分析习题第9章 线性多变量系统的综合与设计9.1 引言9.1.1 问题的提法9.1.2 性能指标的类型9.1.3 研究综合问题的主要内容9.1.4 工程实现中的一些理论问题9.2 极点配置问题9.2.1 问题的提法9.2.2 可配置条件9.2.3 极点配置的算法9.2.4 低阶系统的极点配置问题习题第3部分 计算机控制系统第10章 计算机控制系统概述10.1 计算机控制系统的组成10.2 计算机控制系统的特点10.3 计算机控制系统的典型形式10.4 计算机控制系统的发展方式习题第11章 常规及复杂控制技术11.1 数字控制器的连续化设计技术11.2 PID控制11.2.1 PID控制算法11.2.2 数字PID控制算法的改进11.2.3 数字PID控制参数整定11.3 纯滞后系统控制11.3.1 大林算法11.3.2 史密斯预估算法11.4 最少拍控制16011.4.1 史密斯预估算法11.4.2 最少拍控制器设计11.4.3 最少拍无纹波控制习题第12章 分散性测控网络技术12.1 分散控制系统12.2 现场总线控制系统12.3 计算机集成制造系统习题第13章 计算机控制系统的设计与实施13.1 计算机控制系统的设计原则13.2 计算机控制系统的设计步骤习题第4部分 无线传感器网络中的控制技术第14章 无线传感器网络中的控制技术14.1 无线传感器网络概述14.1.1 无线传感器网络体系结构14.1.2 无线传感器网络的特征14.2 无线传感器网络中的路由控制技术14.2.1 路由协议的分类14.2.2 能量感知路由协议14.2.3 基于查询的路由协议14.2.4 地理位置路由14.2.5 基于服务质量的路由协议14.3 无线传感器网络的链路层技术14.3.1 无线传感器网络MAC协议14.3.2 基于时分复用的MAC协议14.4 定位跟踪控制技术14.4.1 定位技术概述14.4.2 节点位置计算的常见方法14.4.3 定位算法分类14.5 目标跟踪控制14.6 覆盖控制14.6.1 虚拟势场力方法14.6.2 粒子群方法14.7 移动传感网动态建模和控制技术习题第5部分 网络控制系统第15章 网络控制系统15.1 网络控制系统概述15.2 网络控制系统概念和结构15.3 网络控制系统的时序15.3.1 采样速率分析15.3.2 延迟与抖动分析15.3.3 NCSs的节点驱动方式15.4 网络控制系统模型15.4.1 NCSs中的基本假设15.4.2 连续系统模型15.4.3 离散系统模型15.4.4 混合系统模型15.4.5 有数据包丢失时NCSs的模型15.4.6 时滞系统模型15.4.7 其他模型15.5 通信约束下的网络控制系统稳定性分析15.5.1 网络控制系统稳定的通信约束15.5.2 量化反馈系统的稳定性分析15.5.3 基于状态观测的量化反馈稳定性分析15.6 网络控制系统控制器设计15.6.1 控制器设计方法15.6.2 随机最优控制技术15.6.3 增广确定控制技术15.6.4 基于QoS的控制方法15.6.5 鲁棒控制方法15.6.6 其他控制方法习题参考文献

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