计算机控制系统：单位阶跃与MATLAB设计

"该资源主要涉及单位阶跃时间序列在MATLAB环境下的应用以及与控制系统设计的关联。内容涵盖控制工程基础，特别是计算机控制系统的组成、数学模型、稳定性分析和设计方法。" 在控制工程中，单位阶跃时间序列是一个重要的概念，用于描述一个系统对单位阶跃输入的响应。在MATLAB这一强大的数值计算软件中，可以有效地模拟和分析单位阶跃输入对系统性能的影响。MATLAB提供了丰富的工具和函数，如Simulink和Control System Toolbox，支持用户构建离散时间系统模型，并进行单位阶跃响应的仿真。 第十章详细介绍了计算机控制系统的相关内容，包括： 1. 计算机控制系统的组成：从开创期到集散型控制期的发展历程，以及按功能、控制规律、结构形式和控制方式的分类。例如，直接数字控制系统(DDC)、分散型（分布式）计算机控制系统、开环与闭环控制等。 2. 线性离散系统的数学模型和分析方法：涉及到采样时刻、采样周期的概念，以及如何通过这些参数建立离散状态空间模型。系统模型通常由被控对象、执行器、测量环节和控制器等组成，其中，被控对象是控制的目标，执行器负责执行控制信号，测量环节则用于获取反馈信息。 3. 离散状态空间模型：这是描述计算机控制系统动态行为的基础，用于分析系统稳定性、设计控制器以及预测系统对不同输入的响应。 4. 线性离散系统的稳定性分析：通过对系统特征根的计算和分析，确定系统是否稳定。在MATLAB中，可以使用函数如`c2d`将连续时间系统转换为离散时间系统，然后运用`step`函数观察单位阶跃响应，或使用`lyap`和`place`函数进行稳定性分析和极点配置。 5. 计算机控制系统的模拟化设计方法：在计算机中，可以通过编程实现各种复杂的控制策略，如数字PID控制、有限拍控制和极点配置控制等，克服模拟电路实现的局限性。MATLAB的Control System Toolbox提供了各种设计工具，如PID控制器设计工具，以及用于控制器校正和优化的算法。 在计算机控制系统中，信号的处理和传递过程通常包括模数转换（ADC）、数字信号处理（在计算机内部进行，如数字调节器的功能）、数模转换（DAC），以及采样保持器等组件。这些部件协同工作，确保数字信号在系统内的精确传递和处理。 该资源针对MATLAB环境下的单位阶跃时间序列及其在控制系统设计中的应用进行了深入讲解，对于理解计算机控制系统的工作原理和实际设计具有重要意义。学习者可以借助这些知识，掌握如何利用MATLAB进行系统建模、分析和控制设计。