計算機控制系統（簡體書）

本書從計算機控制系統的信號轉換開始，詳細闡述了計算機控制系統的建模、性能分析、控制器設計及控制系統實現的理論、方法和實用技術。全書共分10章，具體內容包括：信號轉換與z變換，計算機控制系統的數學描述與性能分析，基于傳遞函數模型的數字控制器兩類設計方法——模擬化設計方法和直接設計方法，基于狀態空間模型的極點配置設計方法，先進控制規律的設計方法，基于網絡的控制系統分析和控制器設計方法，以及計算機控制系統的設計、實現技術和應用實例。全書理論聯系實際，注重理論的詳盡和控制方法的工程化改進，便于讀者理解、掌握和實際應用。
本書可作為高等院校自動化及其相關專業本科生的教材或參考書，也可供有關教師、科研人員以及工程技術人員學習參考。

前言
第1章 計算機控制系統概述
1.1 引言
1.2 計算機控制系統的基本概念
1.2.1 計算機控制系統的組成
1.2.2 計算機控制系統的應用要求
1.2.3 計算機控制系統的性能指標
1.3 計算機控制系統的過程通道和總線接口技術
1.3.1 過程通道
1.3.2 總線接口技術
1.4 模擬與數字信號之間的相互轉換
1.4.1 D/A轉換及其誤差
1.4.2 A/D轉換及其誤差
1.5 計算機控制系統的理論問題
1.5.1 信號變換問題
1.5.2 對象建模與性能分析
1.5.3 控制算法設計
1.5.4 控制系統實現技術
1.6 計算機控制系統的基本類型
本章小結
習題與思考題
第2章 信號轉換與z變換
2.1 引言
2.2 信號變換原理
2.2.1 計算機控制系統信號轉換分析
2.2.2 采樣過程及采樣函數的數學表示
2.2.3 采樣函數的頻譜分析及采樣定理
2.2.4 采樣周期T的討論
2.3 采樣信號恢復與保持器
2.3.1 零階保持器
2.3.2 一階保持器
2.4 信號轉換的工程化技術
2.4.1 A/D轉換的基本工程化技術
2.4.2 D/A轉換的基本工程化技術
2.5 z變換
2.5.1 z變換的定義
2.5.2 z變換方法
2.5.3 z變換的基本定理
2.6 z反變換
2.6.1 長除法
z.6.2 部分分式法
2.6.3 留數法
2.7 擴展z變換
2.7.1 擴展z變換定義
2.7.2 幾種典型函數的擴展z變換
本章小結
習題與思考題
第3章 計算機控制系統數學描述與性能分析
3.1 引言
3.2 線性常系數差分方程
3.2.1 離散系統與差分方程
3.2.2 差分方程求解
3.3 脈沖傳遞函數
3.3.1 脈沖傳遞函數的定義
3.3.2 脈沖傳遞函數的推導
3.3.3 離散系統的框圖分析
3.3.4 計算機控制系統的脈沖傳遞函數
3.4 計算機控制系統穩定性分析
3.4.1 離散系統的穩定性條件
3.4.2 s平面與z平面的映射分析
3.4.3 采樣周期與系統穩定性關系
3.5 計算機控制系統的代數穩定性判據
3.5.1 勞斯穩定性判據
3.5.2 朱利穩定性判據
3.6 計算機控制系統穩態過程分析
3.6.1 穩態誤差與誤差系數
3.6.2 系統類型與穩態誤差
3.6.3 采樣周期對穩態誤差的影響
3.7 計算機控制系統暫態過程分析
3.7.1 z平面極點分布與暫態響應的關系
3.7.2 采樣周期對暫態響應的影響
3.8 計算機控制系統的頻域特性分析
3.8.1 離散系統的頻域描述
3.8.2 離散系統頻域穩定性分析
3.8.3 離散系統伯德圖分析
本章小結
習題與思考題
第4章 數字控制器的模擬化設計方法
4.1 引言
4.2 模擬化設計方法基本原理
4.3 連續控制器的離散化方法
4.3.1 z變換法
4.3.2 差分變換法
4.3.3 雙線性變換法
4.3.4 零極點匹配法
4.4 數字PID控制器
4.4.1 基本數字PID控制算法
4.4.2 數字PID控制算法的工程化改進
4.4.3 數字PID控制器的參數整定
4.5 Smith預估控制
4.5.1 純滯后問題的提出
4.5.2 Smith預估控制設計原理
4.5.3 Smith預估控制算法的工程化改進
本章小結
習題與思考題
第5章 數字控制器的直接設計方法
5.1 引言
5.2 直接設計方法基本原理
5.3 最小拍控制器的設計方法
5.3.1 簡單對象最小拍控制器設計
5.3.2 復雜對象最小拍控制器設計
5.4 最小拍控制器的工程化改進
5.4.1 最小拍控制系統存在的問題
5.4.2 最小拍無紋波控制器的設計
5.4.3 針對輸入信號類型敏感問題的改進
5.4.4 針對模型參數變化敏感問題的改進
5.5 大林算法
5.5.1 大林算法設計原理
5.5.2 振鈴現象及其消除方法
5.6 大林算法工程應用中關鍵參數的選擇
5.6.1 解決振鈴現象中關鍵參數的選擇
5.6.2 解決分數時滯問題中關鍵參數的選擇
5.7 數字控制器的程序實現
5.7.1 直接程序設計法
5.7.2 串聯程序設計法
5.7.3 并行程序設計法
本章小結
習題與思考題
第6章 基于狀態空間模型的極點配置設計方法
6.1 引言
6.2 狀態空間描述的基本概念
6.2.1 系統動態過程的兩類描述
6.2.2 有關狀態空間描述的基本定義
6.3 離散系統的狀態空間模型
6.3.1 離散狀態空間模型的建立
6.3.2 離散狀態方程的求解
6.3.3 離散狀態空間模型與z傳遞函數之間的關系
6.4 系統的能控性與能觀性
6.4.1 能控性與能觀性的概念
6.4.2 能控性判據與能觀性判據
6.4.3 能控標準型與能觀標準型
6.5 狀態可測時按極點配置設計控制規律
6.6 按極點配置設計觀測器
6.6.1 預報觀測器
6.6.2 現時觀測器
6.6.3 降階觀測器
6.7 狀態不可測時控制器的設計
6.7.1 分離性原理
6.7.2 控制器設計
6.8 隨動系統的設計
本章小結
習題與思考題
第7章 先進控制規律的設計方法
7.1 引言
7.2 線性二次型最優控制器的設計
7.2.1 概述
7.2.2 LQR最優控制器設計
7.2.3 跟蹤系統設計
7.3 自校正控制器的設計
7.3.1 概述
7.3.2 最小二乘參數辨識算法
7.3.3 自校正控制器設計
7.4 模型預測控制器的設計
7.4.1 概述
7.4.2 預測模型
7.4.3 預測控制算法
7.5 模糊控制器的設計
7.5.1 概述
7.5.2 模糊控制原理
7.5.3 模糊PID控制器設計
本章小結
習題與思考題
第8章 基于網絡的控制技術
8.1 引言
8.2 網絡控制概述
8.2.1 網絡控制系統基本概念
8.2.2 網絡控制系統研究內容
8.3 實時控制網絡
8.3.1 控制網絡的基本概念
8.3.2 EtherNet網絡
8.3.3 CAN網絡
8.3.4 ControlNet網絡
8.3.5 CC-Link網絡
8.4 網絡控制系統特性分析
8.4.1 網絡控制系統時延特性
8.4.2 網絡控制系統的穩定性分析
8.5 網絡控制系統控制器的設計
8.5.1 PID網絡控制器的設計
8.5.2 極點配置網絡控制器的設計
本章小結
習題與思考題
第9章 計算機控制系統的設計與實現
9.1 引言
9.2 計算機控制系統的基本設計原則與方法
9.2.1 設計原則
9.2.2 設計方法
9.3 計算機控制系統的硬件設計
9.3.1 執行機構與驅動技術
9.3.2 檢測機構與傳感器技術
9.4 計算機控制系統的軟件設計
9.4.1 控制對象分析
9.4.2 數字控制器的實現問題
9.4.3 信號的數字濾波技術
9.5 數字控制器程序實現的性能分析
9.5.1 計算機控制系統的數值誤差來源
9.5.2 數字控制器的精度確定原則及保證措施
9.5.3 微分環節的處理措施與工程實現方法
9.5.4 數字控制器誤差及執行時間的檢驗方法
9.5.5 控制算法不同編排結構的優缺點分析
9.6 量化效應與采樣周期誤差分析
9.6.1 A/D轉換的量化誤差與孔徑誤差
9.6. 2采樣周期造成的誤差
9.7 計算機控制系統的可靠性與抗干擾技術
9.7.1 提高可靠性的措施
9.7.2 干擾的來源及傳播途徑
9.7.3 消除或抑制干擾影響的方法
本章小結
習題與思考題
第10章 計算機控制系統應用實例
10.1 引言
10.2 電阻爐溫度控制系統
10.2.1 系統總體描述
10.2.2 硬件系統設計
10.2.3 控制系統設計
10.2.4 系統軟件設計
10.2.5 系統的實際控制效果
10.3 伺服運動控制系統
10.3.1 伺服系統概述
10.3.2 伺服系統的工作原理與硬件設計
10.3.3 伺服系統的控制軟件設計
本章小結
習題與思考題
參考文獻