第1章 计算机控制系统概述 1
计算机控制系统的基本概念 1
计算机控制系统的组成 2
计算机控制系统硬件组成 2
计算机控制系统软件组成 5
计算机控制系统的特点 5
计算机控制系统的典型形式 6
数据采集和监视系统 6
直接数字控制系统 7
监督控制系统 7
集散控制系统 7
现场总线控制系统 8
计算机控制系统的性能及其指标 8
计算机控制系统的稳定性 8
计算机控制系统的能控性和能观测性 9
控制系统的动态指标 9
控制系统的稳态指标 10
控制系统的综合指标 10
计算机控制系统的发展趋势 11
本章小结 13
习题和思考题 13
第2章 线性离散系统的数学描述和分析方法 14
信号变换理论 14
连续信号的采样和量化 14
采样定理 16
采样信号的复现和采样保持器 17
线性离散系统的数学描述方法 19
差分方程的定义 19
差分方程的求解 19
线性离散系统的Z变换分析法 20
Z变换的定义 20
Z变换法 21
Z变换的基本定理 22
Z反变换 24
用Z变换解差分方程 26
脉冲传递函数 27
脉冲传递函数的概念 27
离散系统框图的变换 27
线性离散系统的稳定性分析 31
s平面到z平面的变换 31
z平面的稳定性条件 31
朱利稳定性判据 33
W变换的稳定性判据 34
线性离散系统的稳态误差分析 36
线性离散系统的动态响应分析 39
本章小结 41
习题和思考题 42
第3章 开环数字程序控制 44
数字程序控制基础 44
运动轨迹插补的基本原理 44
数字程序控制系统分类 45
逐点比较法插补原理 46
逐点比较法直线插补 46
逐点比较法圆弧插补 49
步进电动机控制技术 54
步进电动机工作原理 54
步进电动机的脉冲分配程序 55
步进电动机的速度控制程序 56
本章小结 58
习题和思考题 58
第4章 计算机控制系统的常规控制技术 60
数字PID控制 60
模拟PID调节器 60
数字PID控制器 62
数字PID控制算法的改进 64
数字PID控制器参数的整定 68
最少拍控制 71
最少拍控制的基本原理 72
闭环脉冲传递函数Ф（z）的结构设计 72
最少拍有纹波控制器的设计 76
最少拍无纹波控制器的设计 78
最少拍系统的改进措施 81
纯滞后控制 85
施密斯预估控制 85
达林算法 88
本章小结 93
习题和思考题 94
第5章 计算机控制系统的离散状态空间设计 96
状态空间描述的基本概念 96
离散时间系统的状态空间描述 96
离散时间系统的能控性 97
离散时间系统的能观性 98
采用状态空间模型的极点配置设计 98
按极点配置设计控制规律 99
按极点配置设计状态观测器 100
按极点配置设计控制器 103
采用状态空间模型的最优化设计 107
最优控制规律设计 107
状态最优估计器设计 112
LQG最优控制器设计 116
本章小结 117
习题和思考题 117
第6章 计算机控制系统的先进控制技术 119
内模控制 119
内模控制基本原理 119
内模控制器的设计 120
内模PID控制 123
内模控制的离散算式 126
内模控制的仿真实验 127
模型预测控制 129
模型预测控制基本原理 129
模型算法控制 130
动态矩阵控制 136
模型预测控制的工程设计 142
本章小结 146
思考题和习题 147
第7章 输入输出过程通道 148
过程通道的类型和功能 148
数字量输入输出通道 148
数字量输入通道 148
数字量输出通道 150
模拟量输入通道 151
模拟量输入通道的一般组成 151
模拟量输入通道中常用的器件和电路 151
模拟量输入通道设计 159
模拟量输出通道 163
模拟量输出通道的结构形式 163
模拟量输出通道中常用的器件和电路 164
模拟量输出通道设计 171
本章小结 173
习题和思考题 173
第8章 计算机网络控制 175
计算机工业网络基础 176
网络功能及分类 176
网络拓扑结构 176
传输介质 178
网络访问控制 179
信息交换技术 180
网络协议及其层次结构 181
网络互连 183
工业网络的选型考虑 184
计算机网络控制技术概述 186
控制网络的特点 186
控制网络与信息网络的区别 186
控制网络的类型及其相互关系 187
集散控制系统 188
集散控制系统的产生与发展 188
集散控制系统的特点 190
集散控制系统的体系结构 192
现场总线控制系统 193
现场总线控制系统概述 193
几种有影响的现场总线 197
现场总线控制系统的体系结构 201
本章小结 202
习题和思考题 202
第9章 计算机控制系统应用软件 203
计算机控制系统的软件概念 203
控制软件的特点 203
控制应用软件体系结构 204
软件工程方法概述 205
计算机控制系统的应用软件设计 206
控制系统的输入输出软件 206
控制系统的运算控制软件 208
控制系统的监控组态软件 209
控制系统的操作显示软件 210
计算机控制系统的数据处理技术 212
系统误差的校正 212
数字滤波 213
非线性处理 215
标度变换方法 216
越限报警处理 218
本章小结 218
习题和思考题 218
第10章 控制系统计算机辅助设计与仿真 219
控制系统仿真的基本概念 219
控制系统仿真定义 219
仿真模型与仿真研究 219
MATLAB软件简介 220
控制系统的数学描述与建模 225
控制系统的数学模型 225
控制系统的模型转换 228
连续系统模型离散化 229
控制系统的计算机仿真与应用 231
控制系统的计算机仿真 231
控制系统的计算机仿真应用 235
本章小结 242
习题和思考题 242
第11章 计算机控制系统的设计与工程实现 243
计算机控制系统设计的原则与步骤 243
系统设计的原则 243
系统设计的步骤 244
计算机控制系统抗干扰技术 247
干扰的来源与种类 247
硬件抗干扰技术 248
软件抗干扰技术 256
计算机控制系统设计实例 259
铁路车站全电子信号控制系统设计 259
真空钎焊炉温度控制系统 264
本章小结 269
习题和思考题 269
附录 270
附录A常用函数的Z变换 270
附录B控制系统工具箱库函数 271
附录C部分例题MATLAB仿真参考程序清单 274
参考文献 278