《計算機控制系統(tǒng)》依據(jù)控制學科本科自動化專業(yè)“計算機控制系統(tǒng)”課程教學大綱編寫，主要內(nèi)容如下：理論基礎(chǔ)，包括計算機控制系統(tǒng)基本概念、計算機控制系統(tǒng)的信號變換與計算機控制系統(tǒng)的數(shù)學描述等；計算機控制系統(tǒng)的經(jīng)典分析與設(shè)計方法，包括基于z傳遞函數(shù)分析方法、基于連續(xù)系統(tǒng)理論的數(shù)字控制器設(shè)計與z域直接設(shè)計等；計算機控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析與設(shè)計方法；分級分布式計算機控制系統(tǒng)與計算機數(shù)值控制系統(tǒng)；計算機控制系統(tǒng)的工程實現(xiàn)技術(shù)。《計算機控制系統(tǒng)》提供電子課件與部分習題解答。
《計算機控制系統(tǒng)》可作為高等學校本科自動化專業(yè)、電氣工程、儀器儀表、計算機應(yīng)用及機電一體化等相關(guān)專業(yè)的教材或研究生基礎(chǔ)教材，同時也可作為有關(guān)工程技術(shù)人員的參考資料。
第1章 緒論
1.1 計算機控制系統(tǒng)概述
1.1.1 計算機控制系統(tǒng)的一般概念
1.1.2 計算機控制系統(tǒng)的主要特點
1.2 計算機控制系統(tǒng)的組成
1.2.1 計算機控制系統(tǒng)的硬件組成
1.2.2 計算機控制系統(tǒng)的軟件組成
1.3 計算機控制系統(tǒng)的典型應(yīng)用形式
1.3.1 數(shù)據(jù)采集與操作指導系統(tǒng)
1.3.2 直接數(shù)字控制系統(tǒng)
1.3.3 監(jiān)督計算機控制系統(tǒng)
1.3.4 計算機分級分布式控制系統(tǒng)
1.3.5 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)督控制系統(tǒng)
1.3.6 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)
1.4 計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展概況
1.4.1 計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程
1.4.2 計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
1.5 計算機控制系統(tǒng)的理論與設(shè)計問題
1.5.1 計算機控制系統(tǒng)的理論問題
1.5.2 計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計問題
本章小結(jié)
習題與思考題
第2章 計算機控制系統(tǒng)的信號變換
2.1 模/數(shù)變換與數(shù)/模變換
2.1.1 信號類型
2.1.2 a/d轉(zhuǎn)換器
2.1.3 d/a轉(zhuǎn)換器
2.1.4 a/d轉(zhuǎn)換與d/a轉(zhuǎn)換對系統(tǒng)性能的影響
2.2 采樣過程的數(shù)學描述及特性分析
2.2.1 采樣過程的一般描述
2.2.2 采樣開關(guān)的數(shù)學描述
2.2.3 采樣信號的時域描述
2.2.4 采樣信號的頻域描述與頻域特性
2.2.5 采樣定理
2.3 信號的恢復與重構(gòu)
2.3.1 信號的理想恢復過程
2.3.2 信號的非理想重構(gòu)過程
2.3.3 零階保持器
2.3.4 后置濾波
2.4 信號的量化
本章小結(jié)
習題與思考題
第3章 計算機控制系統(tǒng)的數(shù)學描述
3.1 z變換理論
3.1.1 z變換的定義
3.1.2 z變換的方法
3.1.3 z變換的性質(zhì)和定理
3.1.4 z反變換
3.2 差分方程
3.2.1 差分方程的一般形式
3.2.2 差分方程的求解
3.3 z傳遞函數(shù)
3.3.1 z傳遞函數(shù)的概念
3.3.2 z傳遞函數(shù)與差分方程的關(guān)系
3.3.3 開環(huán)z傳遞函數(shù)
3.3.4 閉環(huán)z傳遞函數(shù)
3.3.5 計算機控制系統(tǒng)的輸出響應(yīng)計算
3.4 離散狀態(tài)空間描述
3.4.1 線性定常離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型的建立
3.4.2 連續(xù)狀態(tài)方程的離散化
3.4.3 計算機控制系統(tǒng)的閉環(huán)狀態(tài)方程
本章小結(jié)
習題與思考題
第4章 計算機控制系統(tǒng)的經(jīng)典分析方法
4.1 計算機控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
4.1.1 s平面與z平面的關(guān)系
4.1.2 計算機控制系統(tǒng)穩(wěn)定性條件
4.1.3 計算機控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的判斷
4.1.4 采樣周期與開環(huán)增益對穩(wěn)定性的影響
4.2 計算機控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差分析
4.2.1 計算機控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的定義
4.2.2 計算機控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的計算
4.2.3 干擾作用下的穩(wěn)態(tài)誤差
4.2.4 a/d轉(zhuǎn)換器對穩(wěn)態(tài)誤差的影響
4.2.5 采樣周期對穩(wěn)態(tài)誤差的影響
4.3 計算機控制系統(tǒng)的響應(yīng)特性分析
4.4 z平面根軌跡分析法
4.4.1 z平面根軌跡繪制
4.4.2 z平面根軌跡分析
4.5 計算機控制系統(tǒng)的頻率特性分析法
4.5.1 計算機控制系統(tǒng)頻率特性繪制方法
4.5.2 計算機控制系統(tǒng)頻率特性分析方法
本章小結(jié)
習題與思考題
第5章 基于連續(xù)系統(tǒng)理論的數(shù)字控制器設(shè)計
5.1 基于連續(xù)系統(tǒng)理論的數(shù)字控制器設(shè)計基本原理
5.1.1 連續(xù)域離散化設(shè)計基本思想
5.1.2 等效控制器de(s)的數(shù)學描述
5.1.3 數(shù)字控制器的設(shè)計步驟
5.2 連續(xù)控制器的離散化方法
5.2.1 脈沖響應(yīng)不變法（z變換法）
5.2.2 階躍響應(yīng)不變法
5.2.3 前向差分法
5.2.4 后向差分法
5.2.5 雙線性變換法
5.2.6 預畸變雙線性變換法
5.2.7 零極點匹配法
5.3 數(shù)字pid控制
5.3.1 pid控制的基本形式及數(shù)字化
5.3.2 數(shù)字pid控制算法
5.4 數(shù)字pid控制改進算法
5.4.1 抗積分飽和算法
5.4.2 微分算法的改進
5.5 數(shù)字pid控制參數(shù)整定
5.5.1 擴充臨界比例系數(shù)法
5.5.2 擴充響應(yīng)曲線法
5.5.3 試湊法
5.6 史密斯預測補償控制
5.6.1 史密斯補償原理
5.6.2 純滯后補償?shù)臄?shù)字實現(xiàn)
本章小結(jié)
習題與思考題
第6章 數(shù)字控制器z域直接設(shè)計方法
6.1 基于z傳遞函數(shù)解析設(shè)計的基本原理
6.1.1 數(shù)字控制器d(z)的一般形式
6.1.2 解析設(shè)計對期望閉環(huán)傳遞函數(shù) (z)的約束
6.1.3 基于z傳遞函數(shù)解析設(shè)計一般步驟
6.2 最少拍控制系統(tǒng)設(shè)計
6.2.1 特殊對象的最少拍控制系統(tǒng)設(shè)計
6.2.2 一般對象的最少拍控制系統(tǒng)設(shè)計
6.3 最少拍無紋波控制系統(tǒng)設(shè)計
6.4 最少拍控制系統(tǒng)的改進設(shè)計
6.4.1 慣性因子法
6.4.2 非最少的有限拍控制
6.5 擾動作用下最少拍控制系統(tǒng)設(shè)計
6.5.1 針對擾動作用的設(shè)計
6.5.2 抑制擾動作用的設(shè)計
6.6 大林算法設(shè)計
6.6.1 大林算法基本原理
6.6.2 大林算法數(shù)字控制器的一般形式
6.6.3 振鈴現(xiàn)象的消除方法
6.7 復合控制系統(tǒng)設(shè)計
6.7.1 反饋控制中的擾動作用
6.7.2 復合控制系統(tǒng)基本原理
6.7.3 復合控制系統(tǒng)設(shè)計步驟
6.8 z平面根軌跡設(shè)計
6.9 數(shù)字控制器的頻域設(shè)計
6.9.1 w變換
6.9.2 基于w變換的頻域設(shè)計法
本章小結(jié)
習題與思考題
第7章 計算機控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析
7.1 離散狀態(tài)方程的解
7.1.1 遞推法
7.1.2 z變換法
7.2 z傳遞函數(shù)矩陣與特征方程
7.2.1 矩陣的特征值
7.2.2 z傳遞函數(shù)矩陣
7.2.3 離散系統(tǒng)的特征方程
7.3 李亞普洛夫穩(wěn)定性分析
7.3.1 李亞普洛夫意義下的穩(wěn)定性概念
7.3.2 李亞普洛夫第二法主要定理
7.3.3 線性定常連續(xù)系統(tǒng)漸近穩(wěn)定判據(jù)
7.3.4 離散時間系統(tǒng)李亞普洛夫穩(wěn)定性判據(jù)
7.4 可控性與可觀性
7.4.1 可控性
7.4.2 輸出可控性
7.4.3 可觀性
7.4.4 可控性、可觀性與z傳遞函數(shù)的關(guān)系
7.4.5 采樣系統(tǒng)可控可觀性與采樣周期的關(guān)系
7.5 可控標準型與可觀標準型
7.5.1 z傳遞函數(shù)與可控標準型
7.5.2 z傳遞函數(shù)與可觀標準型
7.5.3 通過線性變換構(gòu)造可控標準型
7.5.4 通過線性變換構(gòu)造可觀標準型
本章小結(jié)
習題與思考題
第8章 計算機控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間設(shè)計
8.1 狀態(tài)反饋設(shè)計
8.1.1 狀態(tài)反饋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特性
8.1.2 狀態(tài)反饋與極點配置
8.1.3 單輸入系統(tǒng)狀態(tài)反饋極點配置設(shè)計
8.1.4 多輸入系統(tǒng)狀態(tài)反饋極點配置設(shè)計
8.1.5 有限拍控制
8.2 輸出反饋設(shè)計
8.2.1 輸出反饋的結(jié)構(gòu)形式與特點
8.2.2 輸出反饋與極點配置
8.3 狀態(tài)觀測器設(shè)計
8.3.1 開環(huán)狀態(tài)觀測器
8.3.2 閉環(huán)狀態(tài)觀測器設(shè)計
8.3.3 降維觀測器設(shè)計
8.3.4 有限拍觀測器
8.4 帶狀態(tài)觀測器的狀態(tài)反饋設(shè)計
8.4.1 帶觀測器的狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)
8.4.2 帶觀測器的狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)設(shè)計的分離性原理
8.4.3 帶觀測器的狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)設(shè)計原則
8.4.4 帶觀測器的狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)的控制器
8.4.5 設(shè)計舉例
本章小結(jié)
習題與思考題
第9章 分級分布式計算機控制系統(tǒng)
9.1 分級分布式計算機控制系統(tǒng)基本原理
9.1.1 分級分布式計算機控制系統(tǒng)的產(chǎn)生
9.1.2 分級分布式計算機控制系統(tǒng)的組成原理
9.1.3 分級分布式計算機控制系統(tǒng)的評價
9.2 集散控制系統(tǒng)
9.2.1 集散控制系統(tǒng)的概念和特點
9.2.2 集散控制系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)
9.2.3 集散控制系統(tǒng)的基本控制器
9.2.4 集散控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信
9.2.5 集散控制系統(tǒng)的組態(tài)原理
9.2.6 集散控制系統(tǒng)的發(fā)展概況
9.3 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)
9.3.1 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)概述
9.3.2 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)
9.3.3 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)與集散控制系統(tǒng)的比較
9.3.4 幾種典型的現(xiàn)場總線
本章小結(jié)
習題與思考題
第10章 計算機數(shù)值控制系統(tǒng)
10.1 計算機數(shù)值控制基礎(chǔ)
10.1.1 計算機數(shù)值控制的基本概念
10.1.2 數(shù)值控制基本原理
10.1.3 計算機數(shù)值控制系統(tǒng)一般組成
10.1.4 計算機數(shù)值控制系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)
10.1.5 數(shù)值控制系統(tǒng)的控制方式
10.2 逐點比較法插補原理
10.2.1 逐點比較法直線插補原理
10.2.2 逐點比較法圓弧插補原理
10.2.3 八方向逐點比較法線性插值
10.3 步進電機的控制技術(shù)
10.3.1 步進電機工作原理
10.3.2 步進電機的計算機控制
本章小結(jié)
習題與思考題
第11章 計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
11.1 計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計原則與步驟
11.1.1 計算機控制系統(tǒng)設(shè)計的一般原則
11.1.2 計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟
11.2 過程輸入/輸出通道設(shè)計
11.2.1 模擬量輸入通道
11.2.2 模擬量輸出通道
11.2.3 開關(guān)量（數(shù)字量）輸入通道
11.2.4 開關(guān)量（數(shù)字量）輸出通道
11.3 數(shù)字信號調(diào)理
11.3.1 數(shù)字濾波
11.3.2 非線性補償
11.3.3 標度變換
11.4 數(shù)字控制器算法設(shè)計與實現(xiàn)
11.4.1 計算延時與控制算法設(shè)計
11.4.2 數(shù)字控制器d(z)的算法設(shè)計與實現(xiàn)
11.4.3 狀態(tài)空間描述控制器算法設(shè)計與實現(xiàn)
11.4.4 控制算法中比例因子的設(shè)置
11.5 量化效應(yīng)分析
11.5.1 計算機控制系統(tǒng)中量化誤差來源
11.5.2 變量的量化誤差分析
11.5.3 參數(shù)的量化誤差分析
11.5.4 量化效應(yīng)的非線性分析
11.6 采樣周期選擇
11.6.1 采樣周期選擇的一般考慮
11.6.2 采樣周期選擇的經(jīng)驗規(guī)則
11.7 計算機控制系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)
11.7.1 干擾源
11.7.2 干擾的作用形式
11.7.3 串模干擾的抑制
11.7.4 共模干擾的抑制
11.7.5 長線傳輸干擾的抑制
11.7.6 電源系統(tǒng)的抗干擾措施
11.7.7 接地系統(tǒng)的抗干擾措施
11.8 計算機控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計
11.8.1 計算機控制系統(tǒng)可靠性設(shè)計的一般原則
11.8.2 計算機控制系統(tǒng)的硬件可靠性設(shè)計
11.8.3 計算機控制系統(tǒng)的軟件可靠性設(shè)計
本章小結(jié)
習題與思考題
參考文獻
新書資訊