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第1章　绪言 1

1.1　计算机控制系统概述 1

1.1.1　计算机控制系统的结构 1

1.1.2　计算机控制系统的功能 2

1.1.3　有关的几个问题 3

1.1.4　计算机控制对计算机（系统）的要求 4

1.2　分布式控制系统概述 4

1.3　网络控制系统概述 6

思考与练习1&.. 6

第2章　采样过程与信号重构 8

2.1　采样过程与采样定理 8

2.1.1　采样过程时域模型 8

2.1.2　采样过程频域模型 9

2.1.3　采样定理 10

2.2　保持法信号重构 13

思考与练习2 17

第3章　线性离散系统的数学模型 19

3.1　差分方程及求解 19

3.1.1　差分方程表达式 19

3.1.2　差分方程求解 20

3.2　脉冲响应与卷积和 22

3.2.1　脉冲响应 22

3.2.2　卷积和 22

3.3　Z传递函数 23

3.3.1　有关Z变换的四个问题 23

3.3.2　Z传递函数 26

3.4　离散状态空间模型 30

3.4.1　一般表达式 30

3.4.2　传递矩阵与特征方程 31

3.4.3　递推法求解 31

3.4.4　差分方程转换为状态空间模型 32

3.5　频率响应 36

3.5.1　频率响应定义 36

3.5.2　求频率响应 36

3.5.3　频率响应特性的性质 37

3.5.4　频率响应图 37

思考与练习3 42

第4章　计算机控制系统的离散化模型及分析 44

4.1　动态系统的离散化模型 44

4.1.1　带零阶保持器的动态系统的Z传递函数 44

4.1.2　连续状态方程的离散化 45

4.2　计算机控制系统的闭环Z传递函数 49

4.2.1　单位反馈闭环控制系统Z传递函数 49

4.2.2　非单位反馈闭环控制系统Z传递函数 50

4.3　动态响应、稳态误差与稳定性分析 51

4.3.1　动态响应 51

4.3.2　稳态误差 55

4.3.3　稳定性 56

4.4　扰动及其抑制 57

4.4.1　扰动模型 57

4.4.2　负载扰动及其抑制 58

4.4.3　参数变化 60

4.4.4　量测噪声 61

4.5　计算机控制系统分析 62

4.5.1　Z域法分析 62

4.5.2　离散状态空间法分析 67

4.5.3　频率响应 68

4.5.4　采样周期与系统性能 70

思考与练习4 72

第5章　计算机控制系统的传统设计法 74

5.1　数字滤波器法 74

5.1.1　数字滤波器的设计步骤 74

5.1.2　离散化的近似方法 75

5.2　根轨迹法 78

5.2.1　根轨迹定义 79

5.2.2　根轨迹法设计 81

5.3　数字PID控制 85

5.3.1　模拟PID控制 85

5.3.2　数字PID控制 86

5.4　频率响应法 93

5.4.1 Z平面与W平面 93

5.4.2　频率响应法设计 94

5.5　时延系统的Smith控制 98

5.6　有限拍无振荡控制 102

5.6.1　有限拍控制系统设计 102

5.6.2　有限拍无振荡控制系统设计 105

5.6.3　引入加权因子 107

5.6.4　有关的两个问题 107

思考与练习5 108

第6章　计算机控制系统的状态空间设计法 109

6.1　能控性与能观测性 109

6.1.1　能控性 109

6.1.2　能观测性 110

6.1.3　输出能控性 111

6.1.4　对偶原理 111

6.2　状态反馈极点配置调节系统设计 113

6.2.1　设计准则 113

6.2.2　有关的三个问题 114

6.3　状态观测器设计 120

6.3.1　四种状态观测器设计 120

6.3.2　有关的两个问题 123

6.4　有观测器的状态反馈控制系统设计 125

6.4.1　有观测器的状态反馈调节系统设计 125

6.4.2　有观测器的状态反馈控制系统设计 127

思考与练习6 135

第7章　计算机控制系统的实现 136

7.1　控制器的运算结构 136

7.2　计算机控制系统的硬件结构 141

7.2.1　微型计算机 141

7.2.2　模拟输入／输出通道 146

7.2.3　应用MATLAB对模拟输入输出接口进行操作 152

7.2.4　实时时钟 158

7.3　数值精度问题 164

7.4　实时软件设计的几个问题 169

思考与练习7 171

第8章　计算机控制系统应用 172

8.1　高精度角位置伺服系统设计 172

8.1.1　控制系统硬件结构 172

8.1.2　系统设计 173

8.1.3　系统抗干扰能力 177

8.2　飞机俯仰运动模型及增稳控制 178

8.2.1　坐标系等描述 179

8.2.2　飞机俯仰运动模型 179

8.2.3　元部件 181

8.2.4　俯仰运动增稳控制 183

第9章　分布式计算机控制系统 188

9.1　分布式控制系统概述 188

9.1.1　分布式控制系统的结构 189

9.1.2　分布式控制系统的特点 191

9.1.3　现场总线技术 192

9.1.4　现场总线特征 193

9.2　现场总线技术 196

9.2.1　现场总线的原理与结构 196

9.2.2　现场总线的特点 198

9.2.3　现场总线的分类 199

9.3　分布式控制系统应用 205

9.3.1　现代军机仿真系统概述 205

9.3.2　现代军机仿真系统的总体设计 206

思考与练习9 210

第10章　网络控制系统 211

10.1　网络控制系统概述 211

10.1.1　网络控制系统的组成 211

10.1.2　网络控制系统的特点 214

10.1.3　网络控制系统分析与设计的难点 216

10.1.4　网络控制系统设计应满足的系统要求 219

10.2　网络控制系统建模 220

10.2.1　考虑网络时延的NCS建模方法 221

10.2.2　考虑网络数据丢包的NCS建模方法 222

10.2.3　考虑多包传输时的NCS建模方法 223

10.3　网络控制系统的仿真工具MATLAB/TrueTime 225

思考与练习10 230

参考文献 231