计算机控制技术

《计算机控制技术》详细阐述了计算机控制系统概况、过程通道配置与数字信号处理、计算机控制系统分析、数字PID控制器设计、数字控制器的连续系统方法设计、数字控制器的直接设计、复杂数字控制器设计、数字控制器的状态空间法设计、集散控制系统、现场总线控制系统和计算机控制系统实例，附录还简单介绍了主编的虚拟被控对象的计算机控制实验。对于暂时不具备开设复杂计算机控制实验条件的学校，该套实验为读者提供了一种不需要添加任何非计算机设备就能对计算机控制实验改造升级的手段。实验系统为读者提供了一个软件实现的虚拟过程通道和虚拟被控对象平台，能够很好方便和直观地仿真计算机控制系统的实物对象（如A／D和D／A转换误差；执行器的饱和、死区、变化速率；被控对象的动态特性和饱和特性等），因而在该平台上实验比MATLAB等仿真实验更接近真实计算机控制系统环境。《计算机控制技术》编写力求层次分明、结构简练、主题突出、由浅入深，计算机控制系统的基本概念和知识的解释准确清晰、介绍简明扼要，注重将计算机控制系统的硬件和软件技术有机地结合起来，重点介绍了计算机控制系统的组成、常规和现代数字控制器设计，介绍了网络多机协调控制技术，通过典型设计使读者深入理解计算机控制系统技术，帮助读者掌握计算机控制技术的主要内容。

第1章计算机控制系统概述
1.1计算机控制系统的产生及原理
1.1.1模拟控制向计算机控制的发展
1.1.2计算机控制系统的基本工作原理
1.2计算机控制系统的构成
1.2.1计算机控制系统硬件的基本构成
1.2.2计算机控制系统软件的基本组成
1.2.3控制用计算机的主要特点
1.3计算机控制系统的分类
1.4计算机控制系统举例
1.4.1工业炉燃料和空气比率控制系统（生产过程控制）
1.4.2火炮瞄准位置控制系统（运动控制）
1.4.3原料混合和加热控制系统（顺序控制）
1.5计算机控制系统的优缺点和发展趋势
1.5.1计算机控制系统的主要优点和缺点
1.5.2计算机控制系统的发展趋势
思考题与习题1
第2章过程通道配置与数字信号处理
2.1信号变换
2.1.1计算机控制系统中信号的分类
2.1.2计算机控制系统中信号的变换
2.2过程通道的硬件选型
2.2.1传感器与变送器的选型
2.2.2执行器与功放接口电路的选型
2.2.3输入／输出通道接口板的选型
2.3过程通道抗干扰技术
2.3.1干扰信号的分类
2.3.2串模干扰的抑制，
2.3.3共模干扰的抑制
2.4过程通道数字滤波技术
2.5线性化处理技术
2.5.1计算法
2.5.2查表法
2.5.3线性插值法
2.6标度变换技术
思考题与习题2
第3章计算机控制系统分析
3.1计算机控制系统的数学模型
3.1.1差分方程
3.1.2Z变换
3.1.3Z反变换
3.1.4脉冲传递函数
3.2计算机控制系统的稳定性分析
3.2.1Z平面和S平面的映射关系
3.2.2稳定性判据
3.3离散控制系统的稳态特性分析
3.4离散控制系统的动态特性分析
3.4.1闭环极、零点对系统动态响应的影响
3.4.2离散控制系统的动态响应
3.5计算机控制系统的频率特性分析
3.5.1频率特性定义
3.5.2频率特性分析
思考题与习题3
第4章数字PID控制器设计
4.1标准数字PID控制算法
4.1.1PID控制基本原理
4.1.2标准PID控制数字算式
4.1.3数字PID程序流程图
4.2改进的PID算法
4.2.1带有死区的PID算式
4.2.2抑制积分饱和的PID算法
4.2.3不接近微分的PID算式
4.2.4微分先行PID控制
4.3数字PID控制工程实现的一些问题
4.3.1工程上数字PID控制器程序的组成
4.3.2编程时需要注意的几个问题
4.3.3数字PID控制工程的报警处理
4.3.4自动／手动切换
4.4PID参数整定方法
4.4.1采样周期T的选择
4.4.2扩充临界比例度法
4.4.3简化扩充临界比例度法
4.4.4扩充响应曲线法
4.4.5试凑法整定PID控制器参数
思考题与习题4
第5章数字控制器的连续系统方法设计
5.1连续系统方法设计数字控制器的原理
5.2数值积分法
5.2.1三种变换公式
5.2.2三种变换法的稳定性分析
5.2.3双线性变换的预扭曲
5.3零极点匹配法
5.4等效保持算法
5.4.1冲击响应不变转换
5.4.2阶跃响应不变转换
5.5设计举例
5.6各种方法的比较
思考题与习题5
第6章数字控制器的直接设计
6.1系统性能指标与Z域极、零点的关系
6.1.1主导极点在Z域样板图中的位置
6.1.2稳态性能指标对控制器在Z域极、零点的要求
6.1.3动态性能指标对系统主导极点的要求
6.2Z平面上的根轨迹法
6.3用解析法进行数字控制器设计
6.4最少拍控制系统的设计
6.4.1最少拍控制系统的基本概念
6.4.2最少拍控制器设计
6.4.3最少拍控制系统的局限性
6.5最少拍无波纹控制系统的设计
6.6非最少的有限拍控制
6.7惯性因子法
6.8大林算法
6.8.1大林基本算法
6.8.2振铃现象的消除
思考题与习题6
第7章复杂数字控制器设计
7.1串级控制
7.1.1串级控制的工作原理
7.1.2串级控制系统设计
7.1.3串级控制系统的主要优点
7.2前馈控制
7.2.1前馈控制的工作原理
7.2.2前馈控制系统设计
7.3史密斯（Smith）预估控制
7.3.1史密斯（Smith）预估控制的工作原理
7.3.2史密斯（Smith）预估控制系统设计
7.4比值控制
7.4.1单闭环比值控制
7.4.2双闭环比值控制
思考题与习题7
第8章数字控制器的状态空间法设计
8.1线性定常离散系统的状态空间描述
8.1.1状态方程与输出方程
8.1.2连续系统状态空间数学模型的离散化
8.1.3离散系统状态空间数学模型的实现
8.2线性定常离散系统的状态空间分析
8.2.1状态方程的Z变换求解
8.2.2系统的稳定性
8.2.3能控性、能达性和能观性
8.3极点配置
8.3.1状态反馈与输出反馈
8.3.2状态反馈的极点配置
8.3.3输出反馈的极点配置
8.4带状态观测器的状态反馈系统设计
思考题与习题8
第9章集散控制系统
9.1数据通信与工业网
9.1.1数据通信的基本概念
9.1.2数据传输模式
9.1.3异步传输与同步传输
9.1.4差错控制技术
9.1.5网络拓扑结构
9.1.6网络通信协议
9.2集散控制系统的产生
9.3集散控制系统的基本构成
……
第10章现场总线控制系统
第11章计算机控制系统实例
附录A部分函数拉氏变换与Z变换对照表
参考文献