本書是數(shù)字控制課程暢銷教材之一，著重于數(shù)字和離散時間控制系統(tǒng)的分析與設計，特別介紹了衛(wèi)星天線跟蹤指向控制系統(tǒng)、機器人控制系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)等，增加了根軌跡的設計和傅里葉變換的內(nèi)容。全書提供400個問題和130個MATLAB程序?qū)嵗�，讓學生體驗和學習更多的技能。本書可作為工科自助化、計算機、電子工程數(shù)字控制相關課程的教材，也可供工程師參考。

      本書適合作為高年級本科生或一年級研究生離散時間控制系統(tǒng)方面的教材，也可作為執(zhí)業(yè)控制工程師的自學讀本。
      本書基于奧本大學、北卡羅來納州立大學的離散時間系統(tǒng)課程以及美國和歐洲的短期集中課程中的教學內(nèi)容。受那些參加短期集中課程的執(zhí)業(yè)工程師的影響，本書的內(nèi)容和定位更側重數(shù)字控制系統(tǒng)設計及實現(xiàn)的實際問題。
      第1章對全書內(nèi)容梗概進行了簡要介紹。第2~11章講述線性離散時間系統(tǒng)的分析和設計問題，這時，知曉一些連續(xù)時間系統(tǒng)的知識將非常有助于理解相關的內(nèi)容，所涉及的數(shù)學知識是z變換和向量矩陣差分方程，這些內(nèi)容在第2章講述；第3章的議題非常重要，講的是采樣信號、采樣器及數(shù)據(jù)保持器的數(shù)學模型，該模型是本書后續(xù)內(nèi)容的基礎，其中特別強調(diào)了其內(nèi)涵及應用局限。
      接下來，第4~7章講解如何將第2章的數(shù)學方法應用到離散時間系統(tǒng)（特別是數(shù)字控制系統(tǒng)）的分析中。第8章介紹經(jīng)典的設計方法——基于頻率響應的伯德圖法，現(xiàn)代設計方法安排在第9~11章。第12章就離散時間控制系統(tǒng)的設計問題給出了幾個實際案例研究。本書各章均強調(diào)使用MATLAB軟件對相關問題的實現(xiàn)進行計算機輔助分析和設計。
      與前幾版相比，第4版的變動內(nèi)容如下：
      ●在全書各章追加了基于MATLAB的應用舉例；　　●新增一章（第11章）講述系統(tǒng)辨識問題；　　●對大部分章節(jié)內(nèi)容增補了習題；　　●對章后習題進行了重新編號，以便于將習題與正文內(nèi)容對應起來；　　●第8章增加了基于MATLAB pidtool工具包的設計方法；　　●第12章添加了兩個案例研究；　　●刪掉了關于數(shù)字濾波器實現(xiàn)方法的內(nèi)容（上一版的第11～14章及附錄Ⅴ和附錄Ⅵ），以節(jié)省篇幅，并使讀者將更多的精力放到控制系統(tǒng)設計上。
      章后習題與章內(nèi)基本內(nèi)容相輔相成。章內(nèi)的多數(shù)例題配置了小段MATLAB程序，并給出了計算機執(zhí)行那段程序的結果，對這些程序稍做修改，就可用于對章后習題的求解。
      為了幫助教師用好本書，我們制作了一套PPT及含有章后習題答案的手冊。作者認為，章后習題是本書不可或缺的部分，所有使用本書的人應該充分利用它們。索取章后習題答案及PPT材料的請求可直接發(fā)給本教材外方出版商（service.cn@pearson.com）。
      在奧本大學，基于本書第2～11章講述的控制內(nèi)容開設有三門課程。其中，第2～8章用于開設一門研究生課程，占4學分系列課程中的1個學分，而北卡羅來納州立大學則將其用于一門3學時的課程；還可以將2～8章用于20學時的本科生課程，不過這時應刪減掉許多內(nèi)容，如狀態(tài)變量、改進的z變換、非同步采樣、閉環(huán)同步采樣等；第3種課程所獲學分為3學分系列課程中的1/3學分，這時應先修前述的一種課程，課程中，先介紹第2章狀態(tài)變量的內(nèi)容和第4章的狀態(tài)變量模型，然后詳細講授第9～11章的現(xiàn)代設計方法。本教材已經(jīng)在北卡羅來納州立大學使用，他們用書中第2～11章的內(nèi)容在近期組織了一門一學季3學分的課程，同時完成了與之配套的PPT。
      最后，衷心感謝我們的許多同事、研究生、本科生，以及奧本大學電氣工程系的工作人員，他們促成了本書前三版的出版。特別感謝奧本大學電氣工程系系主任J.戴維·歐文教授這些年來的幫助和鼓勵。還要感謝在北卡羅來納州立大學電氣和計算機工程系的同事和學生們對第4版教材的支持和所做的貢獻。
      奧本大學查爾斯L.菲利普斯　　北卡羅來納州立大學H.特洛伊·內(nèi)格爾　　北卡羅來納州立大學阿蘭尼亞·查克拉博蒂

出版者的話 譯者序 前言 第1章　引言1 1.1　概述1 1.2　數(shù)字控制系統(tǒng)2 1.3　控制問題3 1.4　衛(wèi)星模型4 1.5　伺服電動機系統(tǒng)模型5 1.6　溫度控制系統(tǒng)8 1.7　單機無窮大電力系統(tǒng)9 1.8　小結11 參考文獻11 習題11 第2章　離散時間系統(tǒng)及z變換16 2.1　引言16 2.2　離散時間系統(tǒng)16 2.3　變換法17 2.4　z變換的性質(zhì)19 2.5　求z變換23 2.6　求解差分方程24 2.7　z反變換26 2.8　仿真圖和信號流圖31 2.9　狀態(tài)變量33 2.10　其他狀態(tài)變量公式39 2.11　傳遞函數(shù)45 2.12　求解狀態(tài)方程47 2.13　線性時變系統(tǒng)51 2.14　小結51 參考文獻52 習題52 第3章　采樣與重構59 3.1　引言59 3.2　采樣控制系統(tǒng)59 3.3　理想采樣器61 3.4　對E��(s)的估計62 3.5　傅里葉變換結果64 3.6　E��(s)的性質(zhì)65 3.7　數(shù)據(jù)重構67 3.8　小結72 參考文獻72 習題73 第4章　開環(huán)離散時間系統(tǒng)76 4.1　引言76 4.2　E(z)與E(s)的聯(lián)系76 4.3　脈沖傳遞函數(shù)77 4.4　含數(shù)字濾波器的開環(huán)系統(tǒng)80 4.5　改進的z變換82 4.6　時間延遲系統(tǒng)84 4.7　異步采樣86 4.8　狀態(tài)變量模型88 4.9　連續(xù)時間狀態(tài)變量回顧89 4.10　離散時間系統(tǒng)的狀態(tài)方程91 4.11　程序計算94 4.12　小結95 參考文獻95 習題95 第5章　閉環(huán)系統(tǒng)103 5.1　引言103 5.2　初步概念103 5.3　推導105 5.4　狀態(tài)變量模型109 5.5　小結115 參考文獻115 習題115 第6章　系統(tǒng)的時間響應特性122 6.1　引言122 6.2　系統(tǒng)的時間響應122 6.3　系統(tǒng)特征方程127 6.4　s域到z域的映射128 6.5　穩(wěn)態(tài)精度132 6.6　仿真134 6.7　控制軟件137 6.8　小結137 參考文獻137 習題137 第7章　穩(wěn)定性分析143 7.1　引言143 7.2　穩(wěn)定性143 7.3　雙線性變換146 7.4　勞斯赫爾維茨準則147 7.5　朱里穩(wěn)定性測試149 7.6　根軌跡151 7.7　奈奎斯特準則154 7.8　伯德圖159 7.9　解釋頻率響應161 7.10　閉環(huán)系統(tǒng)的頻率響應161 7.11　小結168 參考文獻168 習題168 第8章　數(shù)字控制器設計175 8.1　引言175 8.2　控制系統(tǒng)特性175 8.3　補償179 8.4　相位滯后補償180 8.5　相位超前補償184 8.6　相位超前設計方法186 8.7　滯后超前補償191 8.8　積分濾波器和微分濾波器193 8.9　PID控制器194 8.10　PID控制器設計197 8.11　基于根軌跡的設計202 8.12　小結212 參考文獻212 習題212 第9章　極點配置與狀態(tài)估計219 9.1　引言219 9.2　極點配置219 9.3　狀態(tài)估計224 9.4　降維觀測器232 9.5　實時觀測器236 9.6　能控性與能觀性239 9.7　具有輸入的系統(tǒng)242 9.8　小結245 參考文獻245 習題246 第10章　離散時間系統(tǒng)的系統(tǒng)辨識250 10.1　引言250 10.2　靜態(tài)系統(tǒng)的辨識250 10.3　動態(tài)系統(tǒng)的辨識252 10.4　黑箱辨識253 10.5　最小二乘系統(tǒng)辨識257 10.6　部分零極點已知下的傳遞函數(shù)估計261 10.7　遞歸的最小二乘系統(tǒng)辨識法262 10.8　辨識過程中的現(xiàn)實因素265 10.9　小結266 參考文獻266 習題267 第11章　線性二次最優(yōu)控制270 11.1　引言270 11.2　二次代價函數(shù)271 11.3　最優(yōu)準則272 11.4　線性二次最優(yōu)控制設計274 11.5　最小值原理279 11.6　最優(yōu)穩(wěn)態(tài)控制280 11.7　最優(yōu)狀態(tài)估計——卡爾曼濾波284 11.8　最小二乘函數(shù)的最小化288 11.9　小結289 參考文獻289 習題290 第12章　案例研究295 12.1　引言295 12.2　伺服電動機系統(tǒng)295 12.3　人工氣候室控制系統(tǒng)300 12.4　飛機著陸系統(tǒng)303 12.5　新生兒供氧系統(tǒng)308 12.6　電力系統(tǒng)模型拓撲辨識316 參考文獻320 附錄Ⅰ　設計方程321 附錄Ⅱ　梅森增益公式322 附錄Ⅲ　對E*(s)的估計325 附錄Ⅳ　矩陣328 附錄Ⅴ　拉普拉斯變換333 附錄Ⅵ　z變換表343