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第1章 计算机控制系统概述 1

1.1计算机控制系统的一般概念 1

1.2计算机控制系统的组成 2

1.3计算机控制系统的分类 4

1.4计算机控制技术的发展趋势 6

本章小结 8

习题 8

第2章 计算机控制系统的过程通道 9

2.1接口与过程通道 9

2.1.1接口电路 9

2.1.2过程输入通道 10

2.1.3过程输出通道 15

2.2系统间的通信通道 19

2.2.1串行总线的基本概念 19

2.2.2串行通信的异步和同步方式 20

2.2.3差错控制技术 21

2.2.4串行通信标准总线 24

2.2.5现场工业总线 26

2.3计算机控制系统中信号采样与恢复 29

2.3.1信号的采样过程 30

2.3.2采样定理 31

2.3.3量化过程和量化误差 32

2.3.4信号的恢复和保持器 32

2.4过程通道的干扰和数字滤波 34

2.4.1串模干扰和共模干扰 34

2.4.2数字滤波 35

2.5标度变换 37

本章小结 38

习题 39

第3章 系统设计的数学工具和数学分析 40

3.1差分方程 40

3.2 z变换及z传递函数 43

3.2.1 z变换 43

3.2.2z变换的一些基本性质 46

3.2.3 z的反变换 47

3.2.4用z变换求解差分方程 49

3.3脉冲传递函数 50

3.3.1脉冲传递函数定义 50

3.3.2脉冲传递函数的求法 51

3.4 z域稳定性分析 52

3.4.1系统在z域稳定性条件 52

3.4.2系统在z域稳定性判据 53

3.4.3线性离散系统的动态响应分析 55

3.4.4线性离散系统的稳态误差 57

本章小结 60

习题 60

第4章 计算机控制的模拟化设计方法 61

4.1模拟控制器到数字控制器的实现 61

4.1.1模拟控制器到数字控制器的离散等效原理及条件 62

4.1.2模拟控制器转化为数字控制器的方法 63

4.2数字PID控制器的设计 65

4.2.1模拟PID控制规律的离散化 65

4.2.2数字PID控制算法的改进 68

4.3数字PID控制器参数的整定 71

4.3.1 PID参数变化对系统性能的影响 71

4.3.2采样周期T的选择 72

4.3.3简易工程法整定参数 72

4.3.4试凑法确定PID调节器参数 74

4.3.5 PID归一参数整定法 75

4.4设计举例 76

本章小结 78

习题 78

第5章 计算机控制系统的离散化设计 79

5.1最少拍无差计算机控制系统的设计 80

5.1.1最少拍无差控制系统的设计方法 80

5.1.2快速有波纹系统的设计 84

5.1.3快速无波纹系统的设计 87

5.2纯滞后控制系统的设计 89

5.2.1史密斯（Smith预估控制 89

5.2.2大林（Dahlin）算法 92

5.3数字控制器的频域设计法 97

5.3.1数字控制器的频率特性 97

5.3.2 w变换法的设计步骤 99

5.4数字控制器的根轨迹设计法 101

本章小结 103

习题 103

第6章 计算机控制系统的状态空间设计法 105

6.1状态空间法的基本概念 105

6.2离散系统的状态空间描述 106

6.2.1由差分方程建立离散状态空间模型 106

6.2.2多输入多输出离散系统的状态空间描述 109

6.2.3离散状态方程的求解 109

6.2.4离散状态空间方程与z传递函数之间的转换 111

6.3离散系统的能控性和能观性 114

6.3.1能控性和能观性定义 114

6.3.2对偶原理 118

6.4离散系统的状态空间设计法 119

6.4.1极点配置设计法 119

6.4.2状态观测器设计法 121

6.4.3离散二次型最优设计法 123

本章小结 126

习题 126

第7章 计算机控制系统的模糊控制 129

7.1模糊控制的数学工具 129

7.1.1模糊集合 129

7.1.2模糊集合的表示方法 130

7.1.3模糊集合的运算 131

7.1.4隶属函数确定方法 131

7.1.5模糊关系 132

7.2模糊控制原理 135

7.2.1模糊控制器的组成 135

7.2.2模糊控制器设计 139

7.3双输入单输出模糊控制器设计 142

7.4模糊数字PID控制器 145

本章小结 147

习题 147

第8章 离散控制系统的计算机仿真 148

8.1 MATLAB-Simulink简介 148

8.2 Simulink结构程序设计 150

8.3离散系统仿真 156

8.4 Simulink仿真应用 161

本章小结 164

习题 164

第9章 计算机控制系统的可靠性与抗干扰技术 166

9.1可靠性的基本概念 166

9.1.1可靠性的含义 166

9.1.2可靠性的主要指标 166

9.1.3系统可靠性的计算方法 170

9.2改善计算机控制系统可靠性的方法 172

9.2.1影响计算机控制系统可靠性的因素及改善措施 172

9.2.2计算机控制系统的可靠性设计原则 173

9.3硬件抗干扰技术 174

9.3.1干扰的基本概念 174

9.3.2干扰的耦合方式 174

9.3.3抗干扰的主要技术手段 175

9.3.4串模干扰与共模干扰 180

9.3.5电源系统的干扰 182

9.3.6反射波的干扰 183

9.4软件抗干扰技术 186

9.4.1指令冗余技术 186

9.4.2软件陷阱技术 187

9.4.3故障自动恢复处理程序 189

9.4.4 Watchdog技术 190

本章小结 191

习题 191

参考文献 192