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第1章 计算机控制系统概述 1

计算机控制系统的基本概念 1

计算机控制系统的组成 2

计算机控制系统硬件组成 2

计算机控制系统软件组成 5

计算机控制系统的特点 5

计算机控制系统的典型形式 6

数据采集和监视系统 6

直接数字控制系统 7

监督控制系统 7

集散控制系统 7

现场总线控制系统 8

计算机控制系统的性能及其指标 8

计算机控制系统的稳定性 8

计算机控制系统的能控性和能观测性 9

控制系统的动态指标 9

控制系统的稳态指标 10

控制系统的综合指标 10

计算机控制系统的发展趋势 11

本章小结 13

习题和思考题 13

第2章 线性离散系统的数学描述和分析方法 14

信号变换理论 14

连续信号的采样和量化 14

采样定理 16

采样信号的复现和采样保持器 17

线性离散系统的数学描述方法 19

差分方程的定义 19

差分方程的求解 19

线性离散系统的Z变换分析法 20

Z变换的定义 20

Z变换法 21

Z变换的基本定理 22

Z反变换 24

用Z变换解差分方程 26

脉冲传递函数 27

脉冲传递函数的概念 27

离散系统框图的变换 27

线性离散系统的稳定性分析 31

s平面到z平面的变换 31

z平面的稳定性条件 31

朱利稳定性判据 33

W变换的稳定性判据 34

线性离散系统的稳态误差分析 36

线性离散系统的动态响应分析 39

本章小结 41

习题和思考题 42

第3章 开环数字程序控制 44

数字程序控制基础 44

运动轨迹插补的基本原理 44

数字程序控制系统分类 45

逐点比较法插补原理 46

逐点比较法直线插补 46

逐点比较法圆弧插补 49

步进电动机控制技术 54

步进电动机工作原理 54

步进电动机的脉冲分配程序 55

步进电动机的速度控制程序 56

本章小结 58

习题和思考题 58

第4章 计算机控制系统的常规控制技术 60

数字PID控制 60

模拟PID调节器 60

数字PID控制器 62

数字PID控制算法的改进 64

数字PID控制器参数的整定 68

最少拍控制 71

最少拍控制的基本原理 72

闭环脉冲传递函数Ф（z）的结构设计 72

最少拍有纹波控制器的设计 76

最少拍无纹波控制器的设计 78

最少拍系统的改进措施 81

纯滞后控制 85

施密斯预估控制 85

达林算法 88

本章小结 93

习题和思考题 94

第5章 计算机控制系统的离散状态空间设计 96

状态空间描述的基本概念 96

离散时间系统的状态空间描述 96

离散时间系统的能控性 97

离散时间系统的能观性 98

采用状态空间模型的极点配置设计 98

按极点配置设计控制规律 99

按极点配置设计状态观测器 100

按极点配置设计控制器 103

采用状态空间模型的最优化设计 107

最优控制规律设计 107

状态最优估计器设计 112

LQG最优控制器设计 116

本章小结 117

习题和思考题 117

第6章 计算机控制系统的先进控制技术 119

内模控制 119

内模控制基本原理 119

内模控制器的设计 120

内模PID控制 123

内模控制的离散算式 126

内模控制的仿真实验 127

模型预测控制 129

模型预测控制基本原理 129

模型算法控制 130

动态矩阵控制 136

模型预测控制的工程设计 142

本章小结 146

思考题和习题 147

第7章 输入输出过程通道 148

过程通道的类型和功能 148

数字量输入输出通道 148

数字量输入通道 148

数字量输出通道 150

模拟量输入通道 151

模拟量输入通道的一般组成 151

模拟量输入通道中常用的器件和电路 151

模拟量输入通道设计 159

模拟量输出通道 163

模拟量输出通道的结构形式 163

模拟量输出通道中常用的器件和电路 164

模拟量输出通道设计 171

本章小结 173

习题和思考题 173

第8章 计算机网络控制 175

计算机工业网络基础 176

网络功能及分类 176

网络拓扑结构 176

传输介质 178

网络访问控制 179

信息交换技术 180

网络协议及其层次结构 181

网络互连 183

工业网络的选型考虑 184

计算机网络控制技术概述 186

控制网络的特点 186

控制网络与信息网络的区别 186

控制网络的类型及其相互关系 187

集散控制系统 188

集散控制系统的产生与发展 188

集散控制系统的特点 190

集散控制系统的体系结构 192

现场总线控制系统 193

现场总线控制系统概述 193

几种有影响的现场总线 197

现场总线控制系统的体系结构 201

本章小结 202

习题和思考题 202

第9章 计算机控制系统应用软件 203

计算机控制系统的软件概念 203

控制软件的特点 203

控制应用软件体系结构 204

软件工程方法概述 205

计算机控制系统的应用软件设计 206

控制系统的输入输出软件 206

控制系统的运算控制软件 208

控制系统的监控组态软件 209

控制系统的操作显示软件 210

计算机控制系统的数据处理技术 212

系统误差的校正 212

数字滤波 213

非线性处理 215

标度变换方法 216

越限报警处理 218

本章小结 218

习题和思考题 218

第10章 控制系统计算机辅助设计与仿真 219

控制系统仿真的基本概念 219

控制系统仿真定义 219

仿真模型与仿真研究 219

MATLAB软件简介 220

控制系统的数学描述与建模 225

控制系统的数学模型 225

控制系统的模型转换 228

连续系统模型离散化 229

控制系统的计算机仿真与应用 231

控制系统的计算机仿真 231

控制系统的计算机仿真应用 235

本章小结 242

习题和思考题 242

第11章 计算机控制系统的设计与工程实现 243

计算机控制系统设计的原则与步骤 243

系统设计的原则 243

系统设计的步骤 244

计算机控制系统抗干扰技术 247

干扰的来源与种类 247

硬件抗干扰技术 248

软件抗干扰技术 256

计算机控制系统设计实例 259

铁路车站全电子信号控制系统设计 259

真空钎焊炉温度控制系统 264

本章小结 269

习题和思考题 269

附录 270

附录A常用函数的Z变换 270

附录B控制系统工具箱库函数 271

附录C部分例题MATLAB仿真参考程序清单 274

参考文献 278