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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