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第1章 计算机控制系统概述1

1.1计算机控制系统的一般概念1

1.2计算机控制系统的组成2

1.3计算机控制系统的分类4

1.4计算机控制技术的发展趋势6

本章小结8

习题8

第2章 计算机控制系统的过程通道9

2.1接口与过程通道9

2.1.1接口电路9

2.1.2过程输入通道10

2.1.3过程输出通道15

2.2系统间的通信通道19

2.2.1串行总线的基本概念19

2.2.2串行通信的异步和同步方式20

2.2.3差错控制技术21

2.2.4串行通信标准总线24

2.2.5现场工业总线26

2.3计算机控制系统中信号采样与恢复29

2.3.1信号的采样过程30

2.3.2采样定理31

2.3.3量化过程和量化误差32

2.3.4信号的恢复和保持器32

2.4过程通道的干扰和数字滤波34

2.4.1串模干扰和共模干扰34

2.4.2数字滤波35

2.5标度变换37

本章小结38

习题39

第3章 系统设计的数学工具和数学分析40

3.1差分方程40

3.2 z变换及z传递函数43

3.2.1 z变换43

3.2.2z变换的一些基本性质46

3.2.3 z的反变换47

3.2.4用z变换求解差分方程49

3.3脉冲传递函数50

3.3.1脉冲传递函数定义50

3.3.2脉冲传递函数的求法51

3.4 z域稳定性分析52

3.4.1系统在z域稳定性条件52

3.4.2系统在z域稳定性判据53

3.4.3线性离散系统的动态响应分析55

3.4.4线性离散系统的稳态误差57

本章小结60

习题60

第4章 计算机控制的模拟化设计方法61

4.1模拟控制器到数字控制器的实现61

4.1.1模拟控制器到数字控制器的离散等效原理及条件62

4.1.2模拟控制器转化为数字控制器的方法63

4.2数字PID控制器的设计65

4.2.1模拟PID控制规律的离散化65

4.2.2数字PID控制算法的改进68

4.3数字PID控制器参数的整定71

4.3.1 PID参数变化对系统性能的影响71

4.3.2采样周期T的选择72

4.3.3简易工程法整定参数72

4.3.4试凑法确定PID调节器参数74

4.3.5 PID归一参数整定法75

4.4设计举例76

本章小结78

习题78

第5章 计算机控制系统的离散化设计79

5.1最少拍无差计算机控制系统的设计80

5.1.1最少拍无差控制系统的设计方法80

5.1.2快速有波纹系统的设计84

5.1.3快速无波纹系统的设计87

5.2纯滞后控制系统的设计89

5.2.1史密斯（Smith预估控制89

5.2.2大林（Dahlin）算法92

5.3数字控制器的频域设计法97

5.3.1数字控制器的频率特性97

5.3.2 w变换法的设计步骤99

5.4数字控制器的根轨迹设计法101

本章小结103

习题103

第6章 计算机控制系统的状态空间设计法105

6.1状态空间法的基本概念105

6.2离散系统的状态空间描述106

6.2.1由差分方程建立离散状态空间模型106

6.2.2多输入多输出离散系统的状态空间描述109

6.2.3离散状态方程的求解109

6.2.4离散状态空间方程与z传递函数之间的转换111

6.3离散系统的能控性和能观性114

6.3.1能控性和能观性定义114

6.3.2对偶原理118

6.4离散系统的状态空间设计法119

6.4.1极点配置设计法119

6.4.2状态观测器设计法121

6.4.3离散二次型最优设计法123

本章小结126

习题126

第7章 计算机控制系统的模糊控制129

7.1模糊控制的数学工具129

7.1.1模糊集合129

7.1.2模糊集合的表示方法130

7.1.3模糊集合的运算131

7.1.4隶属函数确定方法131

7.1.5模糊关系132

7.2模糊控制原理135

7.2.1模糊控制器的组成135

7.2.2模糊控制器设计139

7.3双输入单输出模糊控制器设计142

7.4模糊数字PID控制器145

本章小结147

习题147

第8章 离散控制系统的计算机仿真148

8.1 MATLAB-Simulink简介148

8.2 Simulink结构程序设计150

8.3离散系统仿真156

8.4 Simulink仿真应用161

本章小结164

习题164

第9章 计算机控制系统的可靠性与抗干扰技术166

9.1可靠性的基本概念166

9.1.1可靠性的含义166

9.1.2可靠性的主要指标166

9.1.3系统可靠性的计算方法170

9.2改善计算机控制系统可靠性的方法172

9.2.1影响计算机控制系统可靠性的因素及改善措施172

9.2.2计算机控制系统的可靠性设计原则173

9.3硬件抗干扰技术174

9.3.1干扰的基本概念174

9.3.2干扰的耦合方式174

9.3.3抗干扰的主要技术手段175

9.3.4串模干扰与共模干扰180

9.3.5电源系统的干扰182

9.3.6反射波的干扰183

9.4软件抗干扰技术186

9.4.1指令冗余技术186

9.4.2软件陷阱技术187

9.4.3故障自动恢复处理程序189

9.4.4 Watchdog技术190

本章小结191

习题191

参考文献192