计算机控制系统【2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载】

计算机控制系统PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第1章 计算机控制导论1

1.1 计算机控制系统基本工作原理及组成1

1.1.1 计算机控制系统基本工作原理1

1.1.2 计算机控制系统基本组成3

1.2 计算机控制系统的特点5

1.3 计算机控制系统的优点7

1.4 计算机控制系统的发展、应用与分类8

1.4.1 计算机控制系统发展概况8

1.4.2 计算机控制系统应用概况10

1.4.3 计算机控制系统分类12

1.5 计算机控制系统的理论与设计问题14

1.5.1 计算机控制系统的理论问题14

1.5.2 计算机控制系统的设计与实现16

1.6 采样系统与离散系统概念18

本章小结19

习题19

第2章 计算机控制系统的数学描述23

2.1 计算机控制系统信号23

2.1.1 采样过程数学描述及特性23

2.1.2 采样定理30

2.1.3 信号的恢复与重构33

2.1.4 信号的整量化37

2.2 离散系统的时域描述——差分方程37

2.2.1 差分的定义37

2.2.2 差分方程38

2.2.3 线性差分方程的求解38

2.3 离散系统z域描述——脉冲传递函数40

2.3.1 脉冲传递函数的定义40

2.3.2 脉冲传递函数特性41

2.3.3 差分方程与脉冲传递函数42

2.3.4 离散系统的方块图描述43

2.4 离散系统频域描述——频率特性50

2.4.1 离散系统频率特性定义50

2.4.2 离散系统频率特性的计算50

2.4.3 离散系统频率特性的特点53

2.5 离散系统状态空间描述——状态方程54

2.5.1 离散系统的状态方程54

2.5.2 计算机控制系统状态方程59

2.6 应用实例62

本章小结66

习题66

第3章 计算机控制系统分析74

3.1 稳定性分析74

3.1.1 s平面和z平面之间的映射74

3.1.2 离散系统的稳定条件79

3.1.3 离散系统稳定性检测80

3.1.4 采样周期与系统稳定性84

3.2 稳态误差分析85

3.2.1 离散系统稳态误差的定义85

3.2.2 离散系统稳态误差的计算86

3.2.3 采样周期对稳态误差的影响89

3.3 时域特性分析90

3.3.1 离散系统动态特性指标的提法及限制条件90

3.3.2 离散系统极点、零点位置与时间响应的关系91

3.3.3 采样系统动态响应的计算95

3.4 频域特性分析95

3.4.1 频域中系统稳定性分析95

3.4.2 相对稳定性的检验97

3.5 应用实例97

本章小结100

习题101

第4章 计算机控制系统连续域-离散化设计106

4.1 连续域-离散化设计原理与步骤106

4.2 各种离散化方法108

4.2.1 一阶向后差分法109

4.2.2 一阶向前差分法113

4.2.3 双线性变换法［Tustin（突斯汀）变换法］115

4.2.4 修正双线性变换120

4.2.5 零、极点匹配法122

4.2.6 其他方法124

4.2.7 连续域-离散化方法小结125

4.2.8 应用举例125

4.3 数字PID控制器设计129

4.3.1 数字PID基本算法129

4.3.2 数字PID控制算法改进131

4.3.3 PID调节参数的整定136

本章小结139

习题139

第5章 计算机控制系统离散域经典设计143

5.1 z平面设计的性能指标要求143

5.1.1 离散系统的时域性能指标要求143

5.1.2 频域性能指标要求146

5.2 z平面根轨迹设计146

5.2.1 z平面根轨迹146

5.2.2 z平面根轨迹设计方法149

5.3 w′变换及频率域设计155

5.3.1 w′变换155

5.3.2 w′域设计法159

5.3.3 设计举例160

5.4 解析设计方法164

5.4.1 解析设计法概念164

5.4.2 纯滞后系统数字控制器设计——大林算法165

本章小结168

习题168

第6章 计算机控制系统离散域现代控制设计175

6.1 概述176

6.2 离散系统的可控性与可观性177

6.2.1 可控性与可达性177

6.2.2 可观性与可重构性180

6.2.3 可控性、可观性与传递函数的关系182

6.2.4 采样系统可控可观性与采样周期的关系184

6.3 状态反馈控制律的极点配置设计186

6.3.1 状态反馈控制186

6.3.2 单输入系统的极点配置189

6.3.3 多输入系统的极点配置193

6.4 状态观测器设计194

6.4.1 系统状态的开环估计194

6.4.2 全阶状态观测器设计195

6.4.3 降维状态观测器200

6.5 调节器设计（控制律与观测器的组合）202

6.5.1 调节器设计分离原理202

6.5.2 调节器系统的控制器203

6.5.3 控制律及观测器极点选择203

6.6 计算机控制系统最优二次型设计207

6.6.1 概述207

6.6.2 无限时间离散二次型最优调节器208

6.6.3 采样系统二次型最优调节器210

6.6.4 离散最优二次型调节器213

6.7 计算机控制系统的模糊控制器设计213

6.7.1 模糊数学基础213

6.7.2 模糊控制器设计216

6.8 其他智能控制方法概述223

6.8.1 神经网络控制方法223

6.8.2 专家控制方法229

6.8.3 组合智能控制技术231

本章小结235

习题236

第7章 计算机控制系统的构建242

7.1 计算机控制系统硬件配置242

7.1.1 计算机控制系统基本硬件配置242

7.1.2 对控制用计算机系统的一般要求244

7.2 计算机控制系统计算机的选用245

7.2.1 计算机运算速度的选择246

7.2.2 计算机字长的确定246

7.2.3 控制用计算机简介247

7.3 计算机控制系统的过程通道248

7.3.1 模拟量输出通道249

7.3.2 模拟量输入通道253

7.3.3 数字量输入输出通道260

7.4 计算机控制系统总线技术261

7.4.1 概述261

7.4.2 几种通用总线简介262

7.5 计算机控制系统实时软件设计266

7.5.1 实时软件概述266

7.5.2 实时控制程序设计语言267

7.5.3 实时控制软件的设计268

本章小结280

习题281

第8章 计算机控制系统工程设计的某些问题283

8.1 量化效应分析283

8.1.1 有限字长二进制特性283

8.1.2 计算机控制系统中的量化287

8.1.3 量化效应分析287

8.1.4 减少量化效应的δ变换方法293

8.2 采样周期的选用296

8.2.1 采样频率对系统性能的影响296

8.2.2 选择采样频率的经验规则299

8.2.3 多采样频率系统299

8.3 计算机控制系统的抗干扰技术300

8.3.1 干扰源300

8.3.2 抗干扰措施301

8.3.3 干扰滤波技术305

8.4 计算机控制系统的可靠性技术307

8.4.1 概述307

8.4.2 提高系统硬件可靠性措施308

8.4.3 提高软件可靠性措施310

8.5 计算机控制系统设计313

8.5.1 计算机控制系统设计原则313

8.5.2 计算机控制系统的设计步骤314

8.5.3 系统调试316

8.5.4 设计举例——双摆实验系统的计算机控制设计与实现318

本章小结328

习题329

第9章 嵌入式系统在计算机控制中的应用331

9.1 嵌入式系统概述331

9.1.1 嵌入式系统定义和分类331

9.1.2 嵌入式处理器333

9.1.3 开发设计工具333

9.1.4 系统开发环境334

9.1.5 嵌入式系统的应用和发展趋势334

9.2 软硬件协同设计技术335

9.2.1 硬件体系结构335

9.2.2 传统设计技术336

9.2.3 软硬件协同设计技术337

9.3 实时操作系统339

9.3.1 实时操作系统定义及特点339

9.3.2 实时操作系统的一些重要概念340

9.3.3 μC/OS-Ⅱ实时操作系统342

9.4 嵌入式系统的开发345

9.4.1 嵌入式系统开发步骤346

9.4.2 一类ARM仿真开发环境348

9.4.3 基于μC/OS-Ⅱ建立实时操作系统350

9.4.4 建立与调试用户应用程序353

9.5 嵌入式温室环境计算机控制系统设计355

9.5.1 系统组成355

9.5.2 智能滴灌控制器工作原理及嵌入式控制器硬件结构356

9.5.3 嵌入式控制器应用程序设计357

本章小结359

习题359

第10章 可编程控制器361

10.1 可编程控制器概述361

10.1.1 可编程控制器的发展361

10.1.2 可编程控制器的定义363

10.1.3 可编程控制器的特点363

10.1.4 可编程控制器与工业控制机的关系364

10.2 PLC的结构和工作原理365

10.2.1 PLC的组成和基本结构365

10.2.2 PLC的工作原理368

10.3 PLC常用编程语言370

10.3.1 梯形图语言371

10.3.2 命令语句表语言（助记符语言）372

10.3.3 结构化文本语言ST（Structured Text）372

10.3.4 SFC语言373

10.3.5 功能模块图374

10.4 可编程控制器的选用及其应用实例376

10.4.1 可编程控制器的选用376

10.4.2 应用举例377

本章小结380

习题381

第11章 控制网络系统及网络控制技术384

11.1 集散型控制系统384

11.1.1 概述384

11.1.2 功能分层体系及基本结构386

11.1.3 集散控制系统的组态性394

11.1.4 民用机场供油集散系统实例396

11.2 现场总线控制系统401

11.2.1 现场总线概述401

11.2.2 现场总线控制系统的体系结构403

11.2.3 现场总线技术特点404

11.2.4 典型的几种现场总线405

11.2.5 应用系统——汽车总线控制系统408

11.3 以太控制网络系统410

11.3.1 控制网络概述410

11.3.2 以太控制网络系统的组成及其特点411

11.3.3 以太网用于工业现场的关键技术413

11.4 控制网络与信息网络集成技术415

11.4.1 网络互联技术416

11.4.2 动态数据交换技术416

11.4.3 远程通信技术417

11.4.4 数据库访问技术418

11.5 网络控制系统设计419

11.5.1 网络控制系统概述419

11.5.2 闭环网络控制系统模型422

11.5.3 闭环网络控制系统分析424

11.5.4 闭环网络控制系统控制器设计426

11.5.5 存在的问题428

本章小结428

习题429

附录 z变换表431

参考文献435