第一章 自动控制系统的基本概念 1
§1-1 自动控制和自动控制系统 1
一、自动控制 1
二、开环控制系统 1
三、闭环控制系统 2
§1-2 自动控制系统的分类与组成 4
一、自动控制系统的分类 4
二、自动控制系统的组成 4
习题 5
§2-1 引言 7
第二章 传感器与执行元件 7
§2-2 常用传感器举例 8
一、运动和力的传感器 8
二、流体传感器 11
三、温度传感器 15
§2-3 执行电机举例 17
一、直流电动机 17
二、交流伺服电动机 17
三、直流力矩电动机 18
四、步进电动机 19
习题 21
§3-1 引言 22
第三章 控制系统的数学模型 22
§3-2 控制系统数学模型的建立 23
§3-3 传递函数 29
一、拉普拉斯变换 29
二、传递函数定义 32
三、控制系统的典型环节及其传递函数 32
§3-4 方块图 35
一、方块图 35
二、方块图的性质 35
三、方块图的变换和简化 36
一、机械平移系统 38
§3-5 系统的相似与模拟 38
二、RLC电路系统 39
三、系统的相似与模拟 40
习题 40
第四章 控制系统的分析方法 43
§4-1 引言 43
§4-2 系统的时域分析 46
§4-2-1 一阶系统 46
一、一阶系统的数学模型 47
二、一阶系统的单位阶跃响应 47
三、一阶系统的单位斜坡响应 47
§4-2-2 二阶系统 48
一、二阶系统的数学模型 48
四、一阶系统的单位脉冲响应 48
二、二阶系统的单位阶跃响应 49
三、二阶系统暂态性能指标计算 51
四、二阶系统的单位斜坡响应 55
五、二阶系统的单位脉冲响应 55
§4-2-3 高阶系统的暂态响应与系统的稳定性 56
一、高阶系统的暂态响应 56
二、系统的稳定性与稳定条件 57
＊§4-2-4 稳态误差 58
一、稳态误差 58
三、高阶系统的近似分析 58
二、给定输入的稳态误差 59
三、扰动输入的稳态误差 61
§4-3 频率响应法 62
§4-3-1 频率特性 62
一、频率特性 62
二、频率特性的图示方法 64
三、典型环节的频率特性 67
四、系统开环伯德图的绘制 70
§4-3-2 奈奎斯特稳定判据 71
一、奈奎斯特（对数频率）稳定判据 72
二、相位裕量和增益裕量 72
一、闭环频率特性 74
＊§4-3-3 频域性能指标分析 74
二、频域性能指标 75
§4-4 控制系统的校正 76
一、串联校正和并联校正 77
二、PID控制规律 77
三、校正装置 81
＊§4-5 系统品质的计算机分析 84
一、用数字计算机分析系统的稳定性 84
二、用数字计算机分析系统的时域性能指标 86
习题 86
一、状态与状态变量 89
二、状态方程 89
§5-1 状态变量与状态方程 89
第五章 现代控制理论简介 89
三、状态方程的矩阵表示 90
四、状态变量的非唯一性和状态变换 91
§5-2 状态空间分析法 92
§5-2-1 状态方程的建立 93
一、由原始运动方程列写状态方程 93
＊二、由高阶微分方程列写状态方程 94
＊§5-2-2 状态方程的求解 100
一、齐次状态方程的解 100
二、非齐次状态方程的解 104
一、能控性 107
＊§5-3 线性系统的能控性和能观性 107
二、能观性 109
§5-4 最优控制介绍 111
§5-4-1 基本概念 111
§5-4-2 最优控制问题的数学表示 114
＊§5-4-3 最优控制举例 115
一、应用极大值原理求解最优控制问题 115
二、应用动态规划法求解最优控制问题 117
习题 119
§6-1 离散系统的基本概念 121
一、采样过程及离散信号的数学描述 121
第六章 计算机控制的理论基础 121
二、信号复现及零阶保持器的数学描述 122
三、A/D与D/A的数学描述 123
四、采样定理 124
§6-2 Z交换 124
一、Z变换的定义 124
二、Z变换的求法 125
三、Z变换的基本定理 128
四、Z反变换 130
§6-3 离散系统的数学描述 133
一、差分方程 133
二、脉冲传递函数 135
三、闭环脉冲传递函数 139
习题 141
第七章 计算机滤波与控制算法 143
§7-1 开环数值控制算法 143
一、数值控制基本原理 143
二、逐点比较法 144
§7-2 数字PID控制算法 149
一、数字PID算式 150
二、PID参数的整定 151
三、串级控制 153
四、前馈控制 154
一、冲激不变法 157
§7-3 数字滤波器算法 157
二、双线性变换法 161
§7-4 直接数字设计方法 162
一、参数最优化的低阶控制算法 163
二、最少拍系统设计 165
三、达林Dahlim算法 168
＊§7-5 预测控制算法 170
一、模型算法控制 170
二、外推数字预测算法 173
习题 177
一、计算机控制系统的典型应用方式 178
§8-1 计算机控制系统的组成 178
第八章 计算机控制系统 178
二、实时、在线概念 180
三、计算机实时控制系统的一般组成 181
§8-2 计算机控制系统的基本要求和结构特点 183
一、基本要求 183
二、硬件结构特点 184
三、软件设计特点 185
§8-3 计算机控制系统的设计 186
§8-3-1 微机控制系统设计的一般步骤 186
一、系统总线负载的考虑 189
§8-3-2 硬件接口设计 189
二、输入输出通道设计 191
＊三、过程通道的抗干扰措施 198
§8-3-3 控制系统应用程序设计 201
一、什么是好的程序 201
二、结构程序设计 202
＊三、控制程序的结构举例 203
§8-3-4 系统的调试与运行 207
一、硬件调试 208
二、软件调试 208
三、系统模拟 209
一、问题的提出 210
＊§8-4 计算机控制系统的研制工具 210
四、系统的运行与维护 210
二、开发系统的组成与功能 211
三、开发系统举例 212
习题 214
第九章 计算机控制系统应用举例 215
＊§9-1 线切割机的微机控制系统 215
一、线切割机的微机控制系统组成原理 215
二、微机控制台 215
§9-2 数据采集系统 218
一、64路数据采集系统 218
二、数字滤波和标度变换 224
三、显示和打印数据的处理 228
§9-3 微机过程控制系统 230
一、合成氨工艺分析与控制方案 230
二、合成氨微机控制系统的组成 233
三、PID调节软件 238
四、问题讨论 242
＊§9-4 智能仪器、工业机器人、智能机器人简介 244
一、智能仪器 244
二、从工业机器人到智能机器人 246
实验指导 249
附录 259
参考文献 280