计算机控制技术

1 绪论1.1 计算机控制系统概况1.1.1 计算机控制系统的一般概念1.1.2 计算机控制系统的特点1.1.3 计算机控制系统的性能指标1.2 计算机控制系统的组成和分类1.2.1 计算机控制系统的组成1.2.2 计算机控制系统的分类1.3 计算机控制系统的发展概况及趋势1.3.1 计算机控制系统的发展概况1.3.2 计算机控制系统的发展趋势本章小结思考与练习2 输入／输出过程通道与接口技术2.1 模拟量输出通道2.1.1 模拟量输出通道的结构形式2.1.2 D／A转换器原理及器件2.1.3 D／A转换器接口技术2.1.4 D／A转换模板的标准化设计2.2 模拟量输入通道2.2.1 模拟量输入通道的结构形式2.2.2 A／D转换器原理及器件2.2.3 A／D转换器接口技术2.2.4 A／D转换模板的标准化设计2.3 数字量输入／输出通道2.3.1 数字量输入／输出通道的一般结构2.3.2 数字量输入通道2.3.3 数字量输出通道2.4 人机接口技术2.4.1 键盘接口技术2.4.2 显示器接口技术本章小结思考与练习3 计算机控制基础理论3.1 计算机控制系统的信号变换理论3.1.1 计算机控制系统的信号形式3.1.2 信号的采样、量化、恢复及保持3.2 计算机控制系统的数学描述3.2.1 z变换与z反变换3.2.2 线性定常离散系统的差分方程及其求解3.2.3 计算机控制系统的脉冲传递函数3.2.4 s平面到z平面的映射3.3 连续系统的离散化方法及特点3.4 离散控制系统的特性分析3.4.1 离散控制系统的稳定性分析3.4.2 离散控制系统的过渡过程分析3.4.3 离散控制系统的稳态误差分析3.4.4 线性定常离散控制系统的可控性、可观性和可达性3.5 离散控制系统的根轨迹设计法和频域设计法3.5.1 z平面根轨迹设计法3.5.2 频域设计法本章小结思考与练习4 计算机控制系统的常规控制策略4.1 数字PID控制算法4.1.1 PID控制规律及其调节作用4.1.2 标准数字PID控制算法4.1.3 数字PID控制算法的改进4.1.4 数字PID参数的整定4.2 数字控制器的直接设计方法4.2.1 最少拍控制系统的设计4.2.2 最少拍无纹波系统的设计4.2.3 关于最少拍系统的讨论4.3 纯滞后对象的控制算法4.3.1 达林算法4.3.2 Smith预估算法本章小结思考与练习5 伺服装置与数字控制系统5.1 步进开环驱动装置5.1.1 步进电动机的工作原理5.1.2 步进电动机供电方式5.1.3 步进电动机数字驱动技术5.1.4 步进电动机的一些基本参数及术语5.2 交流伺服闭环执行机构5.2.1 高性能三相永磁同步伺服电动机5.2.2 位置环5.2.3 光电编码器5.2.4 矢量控制5.2.5 多功能微机控制5.3 数字程序控制技术5.3.1 数字程序控制原理5.3.2 逐点比较法5.3.3 进给速度的计算和加减速控制5.3.4 数字控制系统的应用案例本章小结思考与练习6 计算机控制系统的新型控制策略6.1 智能控制研究现状6.2 模糊控制6.2.1 模糊控制理论基础6.2.2 模糊控制系统的原理与设计过程6.2.3 模糊控制在电饭锅中的应用6.3 神经控制6.3.1 神经网络系统模型6.3.2 BP网络6.3.3 神经网络控制的结构6.3.4 神经控制在复杂系统中的应用6.4 遗传控制6.4.1 遗传算法基础理论6.4.2 遗传算法的改进策略6.4.3 遗传算法在模糊控制中的应用6.5 专家控制6.5.1 专家系统基本概念6.5.2 专家控制器的原理和结构6.5.3 专家控制系统的设计与应用6.6 其他先进控制技术6.6.1 自适应控制6.6.2 鲁棒控制6.6.3 预测控制6.6.4 量子控制本章小结思考与练习7 控制网络技术及现场总线7.1 控制网络技术概述7.1.1 控制网络与信息网络的区别7.1.2 企业计算机网络的层次模型7.1.3 控制网络的类型及其相互关系7.2 计算机网络7.2.1 计算机网络的定义7.2.2 计算机网络的功能与分类7.2.3 计算机网络体系结构7.3 现场总线控制系统技术7.3.1 现场总线概述7.3.2 现场总线标准7.3.3 现场总线的体系结构7.3.4 典型现场总线简介7.3.5 CAN总线7.3.6 现场总线控制系统性能分析7.4 计算机控制系统总线简介7.4.1 总线的概念及分类7.4.2 内部总线7.4.3 外部总线7.5 工业控制组态软件技术本章小结思考与练习8 计算机控制系统的设计与实现8.1 计算机控制系统的设计原则与步骤8.1.1 系统设计原则8.1.2 系统设计步骤8.2 系统的工程设计与实现8.2.1 系统总体方案设计8.2.2 硬件的工程设计与实现8.2.3 软件的工程设计与实现8.2.4 系统的调试与运行8.3 计算机控制系统可靠性设计8.3.1 干扰的形成与分类8.3.2 硬件抗干扰技术8.3.3 软件抗干扰技术8.4 计算机控制系统设计实例8.4.1 纸机的转速和纸长计算机控制系统8.4.2 预加水成球模糊逻辑控制系统本章小结思考与练习附录 课程设计实例实例1 烘箱温度计算机控制系统设计实例2 PID控制算法的MATLAB仿真研究实例3 微型步进电动机控制系统设计实例4 神经网络用于英文字母的特征识别实例5 遗传算法在函数优化中的应用参考文献

《普通高等教育“十二五”规划电气信息类系列教材：计算机控制技术》理论联系实际，全面、系统地介绍了计算机控制系统的理论和设计方法。全书共分8章，主要内容有计算机控制系统的组成、分类和发展趋势，输入／输出过程通道与接口技术，计算机控制基础理论，计算机控制系统的常规控制策略，伺服装置与数字控制系统，计算机控制系统的新型控制策略，控制网络技术与现场总线，计算机控制系统的设计与实现。在各章后均给出了相应的思考与练习题，书末附有结合课程重点内容的五个课程设计实例。本教材配有多媒体课件，可供选择该教材的教师在教学时使用，也可供学生课下学习、参阅。　　《普通高等教育“十二五”规划电气信息类系列教材：计算机控制技术》可作为高等院校自动化、电气工程、计算机应用和机电一体化等专业的教材，也可供有关教师、科研人员及工程技术人员学习、参考。 1 绪论1.1 计算机控制系统概况1.1.1 计算机控制系统的一般概念1.1.2 计算机控制系统的特点1.1.3 计算机控制系统的性能指标1.2 计算机控制系统的组成和分类1.2.1 计算机控制系统的组成1.2.2 计算机控制系统的分类1.3 计算机控制系统的发展概况及趋势1.3.1 计算机控制系统的发展概况1.3.2 计算机控制系统的发展趋势本章小结思考与练习2 输入／输出过程通道与接口技术2.1 模拟量输出通道2.1.1 模拟量输出通道的结构形式2.1.2 D／A转换器原理及器件2.1.3 D／A转换器接口技术2.1.4 D／A转换模板的标准化设计2.2 模拟量输入通道2.2.1 模拟量输入通道的结构形式2.2.2 A／D转换器原理及器件2.2.3 A／D转换器接口技术2.2.4 A／D转换模板的标准化设计2.3 数字量输入／输出通道2.3.1 数字量输入／输出通道的一般结构2.3.2 数字量输入通道2.3.3 数字量输出通道2.4 人机接口技术2.4.1 键盘接口技术2.4.2 显示器接口技术本章小结思考与练习3 计算机控制基础理论3.1 计算机控制系统的信号变换理论3.1.1 计算机控制系统的信号形式3.1.2 信号的采样、量化、恢复及保持3.2 计算机控制系统的数学描述3.2.1 z变换与z反变换3.2.2 线性定常离散系统的差分方程及其求解3.2.3 计算机控制系统的脉冲传递函数3.2.4 s平面到z平面的映射3.3 连续系统的离散化方法及特点3.4 离散控制系统的特性分析3.4.1 离散控制系统的稳定性分析3.4.2 离散控制系统的过渡过程分析3.4.3 离散控制系统的稳态误差分析3.4.4 线性定常离散控制系统的可控性、可观性和可达性3.5 离散控制系统的根轨迹设计法和频域设计法3.5.1 z平面根轨迹设计法3.5.2 频域设计法本章小结思考与练习4 计算机控制系统的常规控制策略4.1 数字PID控制算法4.1.1 PID控制规律及其调节作用4.1.2 标准数字PID控制算法4.1.3 数字PID控制算法的改进4.1.4 数字PID参数的整定4.2 数字控制器的直接设计方法4.2.1 最少拍控制系统的设计4.2.2 最少拍无纹波系统的设计4.2.3 关于最少拍系统的讨论4.3 纯滞后对象的控制算法4.3.1 达林算法4.3.2 Smith预估算法本章小结思考与练习5 伺服装置与数字控制系统5.1 步进开环驱动装置5.1.1 步进电动机的工作原理5.1.2 步进电动机供电方式5.1.3 步进电动机数字驱动技术5.1.4 步进电动机的一些基本参数及术语5.2 交流伺服闭环执行机构5.2.1 高性能三相永磁同步伺服电动机5.2.2 位置环5.2.3 光电编码器5.2.4 矢量控制5.2.5 多功能微机控制5.3 数字程序控制技术5.3.1 数字程序控制原理5.3.2 逐点比较法5.3.3 进给速度的计算和加减速控制5.3.4 数字控制系统的应用案例本章小结思考与练习6 计算机控制系统的新型控制策略6.1 智能控制研究现状6.2 模糊控制6.2.1 模糊控制理论基础6.2.2 模糊控制系统的原理与设计过程6.2.3 模糊控制在电饭锅中的应用6.3 神经控制6.3.1 神经网络系统模型6.3.2 BP网络6.3.3 神经网络控制的结构6.3.4 神经控制在复杂系统中的应用6.4 遗传控制6.4.1 遗传算法基础理论6.4.2 遗传算法的改进策略6.4.3 遗传算法在模糊控制中的应用6.5 专家控制6.5.1 专家系统基本概念6.5.2 专家控制器的原理和结构6.5.3 专家控制系统的设计与应用6.6 其他先进控制技术6.6.1 自适应控制6.6.2 鲁棒控制6.6.3 预测控制6.6.4 量子控制本章小结思考与练习7 控制网络技术及现场总线7.1 控制网络技术概述7.1.1 控制网络与信息网络的区别7.1.2 企业计算机网络的层次模型7.1.3 控制网络的类型及其相互关系7.2 计算机网络7.2.1 计算机网络的定义7.2.2 计算机网络的功能与分类7.2.3 计算机网络体系结构7.3 现场总线控制系统技术7.3.1 现场总线概述7.3.2 现场总线标准7.3.3 现场总线的体系结构7.3.4 典型现场总线简介7.3.5 CAN总线7.3.6 现场总线控制系统性能分析7.4 计算机控制系统总线简介7.4.1 总线的概念及分类7.4.2 内部总线7.4.3 外部总线7.5 工业控制组态软件技术本章小结思考与练习8 计算机控制系统的设计与实现8.1 计算机控制系统的设计原则与步骤8.1.1 系统设计原则8.1.2 系统设计步骤8.2 系统的工程设计与实现8.2.1 系统总体方案设计8.2.2 硬件的工程设计与实现8.2.3 软件的工程设计与实现8.2.4 系统的调试与运行8.3 计算机控制系统可靠性设计8.3.1 干扰的形成与分类8.3.2 硬件抗干扰技术8.3.3 软件抗干扰技术8.4 计算机控制系统设计实例8.4.1 纸机的转速和纸长计算机控制系统8.4.2 预加水成球模糊逻辑控制系统本章小结思考与练习附录 课程设计实例实例1 烘箱温度计算机控制系统设计实例2 PID控制算法的MATLAB仿真研究实例3 微型步进电动机控制系统设计实例4 神经网络用于英文字母的特征识别实例5 遗传算法在函数优化中的应用参考文献