计算机控制原理及应用PDF电子书下载

前言 1

第一章 绪论 1

第一节 计算机控制系统的特点 1

第二节 计算机控制系统的分类 3

第三节 计算机控制系统的组成 10

第四节 计算机控制系统的设计步骤 11

习题 12

参考文献 12

第二章 计算机控制系统的硬件构成 14

第一节 计算机及标准外部设备的选配 14

第二节 通道 16

一、模拟量输入通道 17

（一）传感器 17

（二）采样 17

1.采样频率的选择 17

2.采样开关及多路转换器 23

3.采样及保持 25

（三）放大器 26

（四）数/模变换及模/数交换 27

1.数/模转换的实现 28

2.模/数转换的实现 30

3.数/模、模/数转换器的主要技术指标 32

4.单片转换器与微机接口 34

5.采用电压——频率变换器的模/数转换 35

（五）模拟量输入通道实例 38

二、模拟量输出通道 39

（一）并行数字——模拟转换方式 39

1.模拟保持型输出 39

2.保持器 40

3.并行数/模转换器与微机接口 44

（二）串行数字——模拟转换方式 46

1.步进电机及驱动电路 46

2.步进机完成数/模输出 47

三、开关量输入/输出通道 50

第三节 接口 51

第四节 可编程序控制器 52

一、可编程序控制器的基本组成及工作原理 52

二、可编程序控制器的编程 55

习题 55

参考文献 56

第三章 数学模型及建模的实验方法 57

第一节 概述 57

第二节 线性离散系统的动态模型 59

一、差分方程 59

（一）差分方程的一般形式 59

（二）差分方程的求解 60

1.递推法 60

2.Z变换法 60

（三）微分方程的差分化 78

1.自变量的台阶形近似 78

2.函数的梯形近似 80

二、脉冲传递函数 81

（一）脉冲传递函数W（z）与单位脉冲响应h（t）及传递函数W（s）的关系 81

（二）差分方程与脉冲传递函数的相互转换 84

（三）复合环节脉冲传递函数的推求 85

三、离散状态空间表达式 92

（一）状态变量和状态空间表达式 92

（二）差分方程、脉冲传递函数与离散状态空间表达式的转换 95

（三）离散状态方程的求解 101

（四）采样控制系统的状态空间表达式 104

第三节 用实验数据建立数学模型 107

一、因子实验求系统动态模型 107

（一）实验数据 107

（二）最小二乘法求模型参数 108

二、相关分析法求系统动态模型 113

（一）相关函数与伪随机码 113

（二）相关分析法原理 117

（三）相关分析法求模型的具体步骤 119

（四）由脉冲响应推求动态模型的其他形式 120

（五）相关分析法的优点 121

三、飞升曲线法求数学模型 122

习题 124

参考文献 128

第四章 计算机控制系统的控制算法 129

第一节 监测及处理系统 129

一、计算机织机监测系统 129

二、计算机控制轧造提花纹板 140

第二节 程序控制及条件控制系统 145

一、概述 145

二、发泡成型机控制 146

三、数值控制原理 151

第三节 基于校正器概念的动态过程控制系统算法设计 162

一、动态品质与系统参数的关系——线性离散系统分析 162

（一）Z域分析法 163

1.S域与Z域的关系 163

2.离散系统的稳定性 164

3.离散系统的暂态过程 169

4.离散系统的稳态误差 171

5.根轨迹法的应用 174

（二）时域分析法 175

（三）频率特性法 176

二、确定校正器的脉冲传递函数——线性离散系统的综合 177

（一）模拟/数字化设计方法 177

1.单参数PID控制规律的计算机实现 178

2.PID参数的整定 183

3.其他控制规律介绍 184

4.微分方程或传递函数表示的校正器 188

（二）直接数字设计方法 189

1.Z平面上的根轨迹法 190

2.频率响应法 193

3.解析法 193

（1）有限拍性能指标的数字系统设计 194

（2）惯性因子法 202

（3）控制对象具有纯滞后的数字系统统计 204

三、数字校正器的计算机实现——线性离散系统控制算法设计 211

（一）直接程序设计法 211

（二）串行程序设计法 213

（三）并行程序设计法 214

第四节 基于系统输入输出描述的控制算法设计 215

一、模型控制算法 215

二、动态矩阵控制算法 226

第五节 智能控制系统 236

一、智能控制的发展与分类 236

二、专家控制 236

三、模糊控制 239

第六节 计算机动态过程控制系统实例 243

一、程序升温控制系统 243

二、调速系统 251

习题 254

参考文献 257

第五章 计算机控制系统的软件组织 258

第一节 概述 258

第二节 实时控制语言简介 259

一、与汇编语言子程序混合编程 259

二、增加有关控制的语句 262

第三节 实时操作系统简介 262

一、实时操作系统的构成及使用 262

二、实时操作系统的管理功能 264

三、监控程序 271

第四节 应用程序设计 272

参考文献 274

第六章 计算机控制系统的可靠性措施 275

第一节 工业控制机的可靠性 275

一、使用环境、隔离及接地 275

二、利用软件提高主机的可靠性 276

第二节 传感器误差的自动校准 280

一、随机误差的处理 280

二、系统误差的处理 282

第三节 通道可靠性措施 289

一、开关噪音的克服 289

二、消除长线反射 290

三、电磁干扰及数字滤波 291

参考文献 294

第七章 控制系统的数字机仿真研究 295

第一节 概述 295

一、控制系统分析、设计中采用仿真技术的意义 295

二、仿真分类 295

第二节 连续系统数字仿真 297

一、连续系统数值算法 297

二、连续系统的数字仿真程序 302

（一）连续系统仿真程序结构 302

（二）面向框图的数字仿真程序 302

第三节 连续系统离散相似法数字仿真 318

一、连续系统状态方程的离散化 318

二、典型环节离散方程系数的确定 319

三、线性系统离散相似法仿真程序 322

四、非线性控制系统的数字仿真程序 330

第四节 采样控制系统的数字仿真 335

一、采样控制系统仿真基础 336

二、采样控制系统数字仿真程序 339

第五节 智能控制仿真 345

一、动态模型库 346

二、智能控制仿真程序结构 346

习题 348

参考文献 349

附录 65

Ⅰ.常用函数的Z变换表 65

Ⅱ.几种常见的离散反馈系统输出量Z变换 91