计算机控制技术及其应用

基础篇--溯本而求源，温故而知新

第1章 概述

1.1 自动控制的基本概念

1.1.1 自动控制的引例

1.1.2 自动控制中的基本问题

1.2 计算机控制系统

1.2.1 计算机控制系统的结构

1.2.2 计算机控制系统的分类

1.2.3 计算机控制技术及其发展

1.3 课程的研究内容和学习方法

1.3.1 研究内容

1.3.2 学习方法

本章小结

思考题与习题

第2章 计算机控制系统的理论基础

2.1 控制系统的数学模型

2.1.1 控制系统的描述方法

2.1.2 用微分方程表示的系统模型

2.1.3 用脉冲响应表示的系统模型

2.1.4 拉普拉斯变换

2.1.5 用传递函数表示的系统模型

2.1.6 系统的方框图

2.1.7 状态空间概念和模型框图

2.2 连续系统的分析和设计

2.2.1 连续系统的性能指标

2.2.2 连续系统的分析和设计方法回顾

2.3 离散系统的描述方法

2.3.1 离散系统与连续系统的关系

2.3.2 采样过程和采样定理

2.3.3 序列和差分方程

2.3.4 用脉冲响应表示的离散系统模型

2.3.5 z变换及其性质

2.3.6 脉冲传递函数

2.3.7 离散系统的状态空间描述

2.3.8 离散系统的其他描述方法

2.4 离散系统的分析

2.4.1 s平面和z平面之间的映射

2.4.2 稳定性分析

2.4.3 静态误差分析

2.4.4 动态特性分析

本章小结

思考题与习题

第3章 数字控制器的设计与实现

3.1 数字控制器的设计方法

3.1.1 近似设计法

3.1.2 解析设计法

3.2 离散化方法

3.2.1 积分变换法

3.2.2 零极点匹配法

3.2.3 等效变换法

3.2.4 离散化方法比较

3.3 PID控制

3.3.1 PID控制的原理

3.3.2 数字PID控制算法

3.3.3 数字PID控制的参数整定

3.4 最少拍随动系统

3.4.1 最少拍随动系统的原理

3.4.2 最少拍随动系统的设计

3.4.3 最少拍无纹波随动系统的设计

3.5 控制算法的实现

3.5.1 实现框图与算法

3.5.2 串行实现与并行实现

本章小结

思考题与习题

技术篇——工欲善其事，必先利其器

应用篇——学以致用，用学相长

本书分为基础篇、技术篇和应用篇，基础篇介绍了计算机控制系统的理论基础，包括系统数学模型的描述方法、连续系统分析设计方法的回顾、离散系统的分析、数字控制器的设计与实现等内容。技术篇介绍了工业控制计算机及其接口技术、过程通道技术、可靠性和抗干扰技术、控制系统中的软件技术——组态软件，并集成了计算机控制系统许多关键技术的集散控制系统DCS。应用篇介绍了计算机控制技术应用的具体模式和实例，包括计算机控制系统的多种解决方案及案例分析，计算机控制技术在简单过程控制和流程工业自动化中的应用实例。为方便教学和自学，所有章节都有小结，配有思考题与习题。本书可作为电子信息科学与技术、计算机科学与技术、电子信息工程、电气工程及自动化、测控技术与仪器等专业的教材和有关工程技术人员的参考资料。本书作为精品课程建设的组成部分，提供了开放的网络资源，包括教学课件(PPT)、参考资料和有关思考题与习题的指导信息，以便于广大师生使用。

《新坐标大学本科电子信息类专业系列教材：计算机控制技术及其应用》结构
本书集作者多年计算机控制技术的教学和应用实践经验，本着“学以致用”的教学理念，通过基础篇、技术篇和应用篇系统阐述了计算机控制系统原理－技术－应用。基础篇--溯本而求源，温故而知新
兼顾不同专业的特点，介绍了计算机控制系统基本概念、数学模型和控制器的设计方法。技术篇--工欲善其事，必先利其器
结合计算机技术、模拟／数字电子技术、检测技术、通信技术等基础理论，介绍了工业控制计算机及其接口技术、过程通道的信号处理技术、可靠性和抗干扰技术、组态软件技术和DCS等多种关键技术。应用篇--学以致用，用学相长
计算机控制系统解决方案需要考虑哪些因素？基于嵌入式系统、智能控制仪表、分布式数据采集与控制模块、PLC、PAC、DCS的解决方案各有什么特点和适用场合？有哪些应用实例？……“学以致用”将在这里找到解答。配套资源
本书作为精品课程建设的组成部分，力求通过教材及课件、实验指导书、参考资料、思考题与习题的指导信息等资源，构建“立体化教学平台”，提供公开的网络资源，包括①教学大纲；②精心制作的各章教学课件；③实验指导书；④参考资料；⑤思考题与习题的指导信息等。