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第1章 绪论1

1.1机电系统概述1

1.2计算机控制系统的基本概念、组成和特点3

1.3计算机控制系统的分类和发展6

1.3.1计算机控制系统的分类6

1.3.2计算机控制系统的发展及趋势12

1.4计算机控制系统的基本要求14

第2章 信号采样与z变换17

2.1采样信号变换原理17

2.1.1信号采样与采样定理19

2.1.2采样信号复现与保持器22

2.1.3采样周期的选择26

2.2 z变换与z反变换27

2.2.1 z变换定义27

2.2.2z变换方法28

2.2.3z变换的基本性质和定理34

2.2.4 z反变换40

第3章 计算机控制系统数学描述与特性分析48

3.1差分方程48

3.1.1离散时间系统与差分方程48

3.1.2差分方程求解50

3.2脉冲传递函数55

3.2.1脉冲传递函数概念55

3.2.2开环脉冲传递函数57

3.2.3闭环脉冲传递函数60

3.3计算机控制系统的性能分析63

3.3.1线性离散系统的稳定性分析63

3.3.2线性离散系统的稳态误差75

3.3.3线性离散系统的动态响应分析79

3.3.4线性离散系统的频率特性分析84

第4章 计算机控制系统的模拟化设计方法94

4.1模拟化设计的基本原理94

4.2模拟控制器的离散化方法97

4.2.1差分变换法97

4.2.2 z变换法（脉冲响应不变方法）99

4.2.3双线性变换法101

4.2.4零极点匹配法102

4.2.5阶跃响应不变法104

4.3数字PID控制106

4.3.1数字PID调节基本算法107

4.3.2数字PID算法的改进109

4.3.3 PID参数的整定113

第5章 计算机控制系统的离散化设计方法119

5.1离散化设计的基本原理120

5.2最小拍控制系统设计121

5.2.1典型输入信号121

5.2.2典型信号输入下最小拍控制系统的设计122

5.2.3最小拍控制系统的稳定性127

5.2.4最小拍控制系统的物理可实现性131

5.2.5最小拍控制系统的局限性131

5.3最小拍无纹波系统设计133

5.3.1最小拍无纹波控制器设计133

5.3.2最小拍无纹波设计的改进136

5.4大林算法141

5.4.1大林算法的基本形式142

5.4.2振铃现象及消除144

5.5 Smith数字控制器设计147

5.6数字控制器的实现150

5.6.1直接程序法150

5.6.2串行程序法151

5.6.3并行程序法152

5.6.4数字控制器设计153

第6章 计算机控制系统的状态空间设计156

6.1线性离散系统状态方程156

6.1.1线性离散系统的离散状态空间表达式156

6.1.2由差分方程求离散状态空间表达式157

6.1.3由z传递函数求离散状态空间表达式158

6.1.4连续状态方程的离散化164

6.1.5线性离散系统离散状态方程的求解168

6.1.6线性离散系统的z特征方程及z传递矩阵169

6.2离散系统的能控性和能观性170

6.2.1系统的能控性及其判别171

6.2.2系统的能观性及其判别172

6.3离散状态空间设计法174

6.4采用状态空间的极点配置设计法180

6.4.1按极点配置设计控制规律181

6.4.2按极点配置设计状态观测器183

6.4.3按极点配置设计控制器187

6.4.4跟踪系统设计191

第7章 机电系统计算机控制软件算法196

7.1概述196

7.1.1插补的概念196

7.1.2插补的分类197

7.2脉冲增量插补算法198

7.2.1逐点比较法198

7.2.2数字积分法206

7.2.3脉冲增量插补算法的速度控制213

7.3数据采样插补算法215

7.3.1数据采样法简介215

7.3.2数据采样法直线插补216

7.3.3数据采样法圆弧插补217

7.3.4数据采样法的速度控制219

7.4数字滤波方法223

7.4.1数字滤波的原理223

7.4.2数字滤波方法简介224

第8章 计算机控制系统的工程设计与实现228

8.1计算机控制系统的基本设计原则与步骤228

8.1.1计算机控制系统的基本设计原则228

8.1.2计算机控制系统设计的一般步骤230

8.2计算机控制系统的硬件设计233

8.2.1主机机型的选择234

8.2.2过程通道的设计236

8.2.3变送器及执行器的选取247

8.3计算机控制系统的软件设计255

8.3.1软件设计的主要内容255

8.3.2数字控制器程序实现的性能分析257

8.4计算机控制系统的可靠性与抗干扰技术260

8.4.1提高系统可靠性的措施260

8.4.2干扰的来源及传播途径262

8.4.3消除或抑制干扰影响的方法262

第9章 机电控制系统的计算机仿真267

9.1 MATLAB软件简介267

9.1.1 MATLAB的发展历程及特色267

9.1.2 MATLAB的桌面267

9.1.3 MATLAB的组成268

9.1.4 MATLAB的基本语法270

9.1.5 Simulink简介271

9.1.6 Simulink的环境与建模272

9.2控制系统的建模274

9.2.1控制系统的数学模型274

9.2.2数学模型的转换277

9.2.3动态结构图数学模型278

9.2.4环节方框图模型的化简279

9.3连续系统模型的离散化283

9.4控制系统的分析方法284

9.4.1控制系统的时域分析284

9.4.2控制系统的频域分析286

9.4.3根轨迹图289

9.5控制系统的Simulink仿真290

9.5.1设置Simulink仿真参数290

9.5.2控制系统Simulink仿真291

第10章 计算机控制系统的工程应用296

10.1啤酒发酵计算机过程控制系统296

10.1.1啤酒发酵工艺及控制要求296

10.1.2系统总体方案设计298

10.1.3计算机测控管理系统硬件设计299

10.1.4计算机测控管理系统软件设计300

10.2磁盘驱动器读写计算机控制系统302

10.2.1磁盘驱动器读写系统简介及控制要求302

10.2.2方案分析303

10.2.3控制方案304

附录 部分函数的z变换和拉氏变换表308

参考文献309