21世纪高等学校电子信息类专业规划教材 计算机控制技术PDF电子书下载

1.1　计算机控制系统及其组成 1

1.1.1 计算机控制系统的定义 1

1.1.2　计算机控制系统的工作原理 1

第1章　绪论 1

1.1.3　微型计算机控制系统的组成 2

1.2　计算机控制系统的几种典型形式 5

1.2.1　巡回检测和数据处理系统 7

1.2.2　直接数字控制系统 7

1.2.3　监督控制系统 8

1.2.4　集散型控制系统 9

1.3.1 可编程序控制器 10

1.3 微型计算机控制系统的发展趋势 10

1.3.2　计算机实现最优控制 11

1.3.3 自适应控制系统 11

1.3.4 人工智能 12

思考题与习题1 13

第2章 自动控制及其数学描述 14

2.1 概述 14

2.1.1 自动控制的基本概念 15

2.1.2　反馈控制原理 16

2.1.3 自动控制系统的组成与分类 17

2.2.1 控制系统微分方程的建立 19

2.2　控制系统的微分方程 19

2.2.2　控制系统微分方程的一般形式 21

2.3 控制系统的传递函数 21

2.3.1 传递函数的概念 21

2.3.2　传递函数的性质 22

2.3.3 典型电网络的传递函数 23

2.3.4　传递函数的基本形式 25

2.4　控制系统的结构图 26

2.4.1 系统结构图的组成 26

2.4.2　结构图的绘制 27

2.4.3　控制系统结构图的等效变换与化简 31

2.4.4　控制系统的传递函数 38

2.5　控制系统的频率特性 39

2.5.1 频率特性的基本概念 39

2.5.2　频率特性的性质 41

2.5.3　频率特性的几何表示 42

2.5.4　开环频率特性 44

2.5.5　闭环频率特性 50

思考题与习题2 52

第3章　连续控制系统的分析与校正 54

3.1 概述 54

3.1.1 系统分析与校正的任务 54

3.1.2　典型外作用函数 55

3.2　控制系统的稳定性 57

3.2.1　稳定性概念 57

3.2.2　线性控制系统稳定的充要条件 58

3.2.3　代数判据 59

3.2.4　劳斯判据的特殊情况 62

3.2.5　相对稳定性 63

3.3　控制系统的稳态误差 64

3.3.1　误差 64

3.3.2　稳态误差 65

3.3.3　静态误差系数法 67

3.3.4　扰动作用下的稳态误差 69

3.4　控制系统的动态性能分析 71

3.4.1 动态性能指标 71

3.4.2　一阶系统的动态性能 73

3.4.3　二阶系统的动态性能 74

3.4.4　高阶系统的动态性能分析 81

3.5　控制系统的频率法分析 82

3.5.1　奈奎斯特稳定判据 82

3.5.2　稳定裕度 87

3.5.3　动态性能的频域分析 88

3.5.4　稳态性能的频域分析 90

3.6.1　校正的一般问题 91

3.6　控制系统校正 91

3.6.2　基本控制规律 93

3.6.3 复合校正 96

3.6.4　按零点、极点配置的校正 101

3.7　控制系统的根轨迹 105

3.7.1　根轨迹的概念 105

3.7.2　根轨迹方程 106

3.7.3　根轨迹的特性 107

3.7.4　控制系统的根轨迹法分析 110

思考题与习题3 112

4.1 概述 116

第4章　连续控制系统及其控制规律的离散化 116

4.2　连续时间信号的离散化与复现 117

4.2.1 连续时间信号的离散化 117

4.2.2 数字信号（采样信号）的复现 121

4.3 连续系统的离散化 123

4.3.1 微分方程的离散化 123

4.3.2　传递函数的离散化 134

4.3.3 控制规律的离散化 140

4.4　离散化周期 142

4.4.1 离散化周期对离散化系统的影响 142

4.4.2 离散化周期对信号的采样与复现的影响 143

4.4.3　离散化周期的选择 144

思考题与习题4 145

第5章　单片微型计算机 147

5.1 概述 147

5.1.1 单片机的发展 147

5.1.2　单片机的特点 148

5.1.3　单片机的结构 148

5.1.4　MCS-51系列单片机 148

5.1.5 单片机的开发与开发系统 149

5.2　MCS-51系列单片机的基本结构及功能原理 150

5.2.1 MCS-51外部特性 151

5.2.2 中央处理器 153

5.2.3 存储器 157

5.2.4 内部I/O 161

5.2.5 中断系统 167

5.2.6　定时／计数器 170

5.3　MCS-51指令系统 173

5.3.1 寻址方式 174

5.3.2　数据传送指令 175

5.3.3　运算指令 176

5.3.4　控制转移指令 178

5.3.7　常用伪指令 180

5.3.6　空操作指令 180

5.3.5　位操作指令 180

5.4　应用实例 181

5.4.1 MCS-51汇编语言程序实例 181

5.4.2　存储器扩展 182

5.4.3　定时／计数器应用 186

思考题与习题5 186

第6章　过程通道技术 188

6.1 概述 188

6.1.1　过程通道的组成 188

6.1.2　信号的采样、量化和编码 189

6.1.3　数字量输入／输出通道 190

6.2　模拟量输出通道 191

6.2.1 模拟量输出通道的结构形式 191

6.2.2　D/A转换器原理 192

6.2.3 D/A转换器及其与CPU的接口 194

6.2.4　双极性模拟量输出 201

6.2.5 执行机构 204

6.3　模拟量输入通道 204

6.3.1 模拟量输入通道的结构形式 204

6.3.2　传感器 205

6.3.3　放大电路 210

6.3.4　前置信号处理电路 215

6.3.5　测量信号滤波 217

6.3.6　多路转换器及采样-保持器 222

6.3.7　A/D转换器的工作原理及主要性能指标 226

6.3.8 A/D转换器与CPU连接 233

6.3.9 V/F、F/V和F/D转换器 236

6.4　过程通道的抗干扰措施 240

6.4.1 干扰的来源与分类 240

6.4.2　抗干扰措施 241

思考题与习题6 245

第7章　微型计算机控制系统设计与实现 246

7.1　概述 246

7.2.1 微型计算机控制系统设计原则 247

7.2　微型计算机控制系统设计原则与步骤 247

7.2.2　微型计算机控制系统设计步骤 248

7.2.3　数字控制器的连续化设计步骤 255

7.3　数字PID控制技术 257

7.3.1 PID控制规律的离散化 257

7.3.2 PID控制算法的改进 262

7.3.3　数字PID控制器的参数整定 266

7.4　施密斯预估控制技术 269

7.4.1　施密斯预估控制原理 269

7.4.2　施密斯预估器 270

7.5.1 交流调速电动机微型计算机控制系统 271

7.5　微型计算机控制系统设计实例 271

7.4.3　施密斯预估器的计算机实现 271

7.5.2　微型计算机温度控制系统 278

7.5.3 多级集散式微型计算机控制系统应用 280

思考题与习题7 283

第8章　顺序控制系统 284

8.1　概述 284

8.1.1 可编程序控制器的产生 284

8.1.2　可编程序控制器的发展趋势 284

8.1.3　PLC主要特点 285

8.1.4　PLC的主要功能 286

8.2.1　PLC的内部基本组成 287

8.2　PLC的组成与工作原理 287

8.2.2　编程器 289

8.2.3　PLC工作过程 289

8.3　PLC的编程及应用 290

8.3.1　基本概念 290

8.3.2　指令系统 292

8.3.3　梯形图编程规则 297

8.3.4　编程步骤 298

8.3.5　应用实例 298

思考题与习题8 306

参考文献 307