机电系统计算机控制

第1章 绪论

1.1 机电系统概述

1.2 计算机控制系统的基本概念、组成和特点

1.3 计算机控制系统的分类和发展

1.3.1 计算机控制系统的分类

1.3.2 计算机控制系统的发展及趋势

1.4 计算机控制系统的基本要求

第2章 信号采样与z变换

2.1 采样信号变换原理

2.1.1 信号采样与采样定理

2.1.2 采样信号复现与保持器

2.1.3 采样周期的选择

2.2 z变换与z反变换

2.2.1 z变换定义

2.2.2 z变换方法

2.2.3 z变换的基本性质和定理

2.2.4 z反变换

第3章 计算机控制系统数学描述与特性分析

3.1 差分方程

3.1.1 离散时间系统与差分方程

3.1.2 差分方程求解

3.2 脉冲传递函数

3.2.1 脉冲传递函数概念

3.2.2 开环脉冲传递函数

3.2.3 闭环脉冲传递函数

3.3 计算机控制系统的性能分析

3.3.1 线性离散系统的稳定性分析

3.3.2 线性离散系统的稳态误差

3.3.3 线性离散系统的动态响应分析

3.3.4 线性离散系统的频率特性分析

第4章 计算机控制系统的模拟化设计方法

4.1 模拟化设计的基本原理

4.2 模拟控制器的离散化方法

4.2.1 差分变换法

4.2.2 z变换法（脉冲响应不变方法）

4.2.3 双线性变换法

4.2.4 零极点匹配法

4.2.5 阶跃响应不变法

4.3 数字PID控制

4.3.1 数字PID调节基本算法

4.3.2 数字PID算法的改进

4.3.3 PID参数的整定

第5章 计算机控制系统的离散化设计方法

5.1 离散化设计的基本原理

5.2 最小拍控制系统设计

5.2.1 典型输入信号

5.2.2 典型信号输入下最小拍控制系统的设计

5.2.3 最小拍控制系统的稳定性

5.2.4 最小拍控制系统的物理可实现性

5.2.5 最小拍控制系统的局限性

5.3 最小拍无纹波系统设计

5.3.1 最小拍无纹波控制器设计

5.3.2 最小拍无纹波设计的改进

5.4 大林算法

5.4.1 大林算法的基本形式

5.4.2 振铃现象及消除

5.5 Smith数字控制器设讨

5.6 数字控制器的实现

5.6.1 直接程序法

5.6.2 串行程序法

5.6.3 并行程序法

5.6.4 数字控制器设计

第6章 计算机控制系统的状态空间设计

6.1 线性离散系统状态方程

6.1.1 线性离散系统的离散状态空间表达式

6.1.2 由差分方程求离散状态空间表达式

6.1.3 由z传递函数求离散状态空间表达式

6.1.4 连续状态方程的离散化

6.1.5 线性离散系统离散状态方程的求解

6.1.6 线性离散系统的z特征方程及z传递矩阵

6.2 离散系统的能控性和能观性

6.2.1 系统的能控性及其判别

6.2.2 系统的能观性及其判别

6.3 离散状态空间设计法

6.4 采用状态空间的极点配置设计法

6.4.1 按极点配置设计控制规律

6.4.2 按极点配置设计状态观测器

6.4.3 按极点配置设计控制器

6.4.4 跟踪系统设计

第7章 机电系统计算机控制软件算法

7.1 概述

7.1.1 插补的概念

7.1.2 插补的分类

7.2 脉冲增量插补算法

7.2.1 逐点比较法

7.2.2 数字积分法

7.2.3 脉冲增量插补算法的速度控制

7.3 数据采样插补算法

7.3.1 数据采样法简介

7.3.2 数据采样法直线插补

7.3.3 数据采样法圆弧插补

7.3.4 数据采样法的速度控制

7.4 数字滤波方法

7.4.1 数字滤波的原理

7.4.2 数字滤波方法简介

第8章 计算机控制系统的工程设计与实现

8.1 计算机控制系统的基本设计原则与步骤

8.1.1 计算机控制系统的基本设计原则

8.1.2 计算机控制系统设计的一般步骤

8.2 计算机控制系统的硬件设计

8.2.1 主机机型的选择

8.2.2 过程通道的设计

8.2.3 变送器及执行器的选取

8.3 计算机控制系统的软件设计

8.3.1 软件设计的主要内容

8.3.2 数字控制器程序实现的性能分析

8.4 计算机控制系统的可靠性与抗干扰技术

8.4.1 提高系统可靠性的措施

8.4.2 干扰的来源及传播途径

8.4.3 消除或抑制干扰影响的方法

第9章 机电控制系统的计算机仿真

9.1 MATLAB软件简介

9.1.1 MATLAB的发展历程及特色

9.1.2 MATLAB的桌面

9.1.3 MATLAB的组成

9.1.4 MAT[AB的基本语法

9.1.5 Simulink简介

9.1.6 Simulink的环境与建模

9.2 控制系统的建模

9.2.1 控制系统的数学模型

9.2.2 数学模型的转换

9.2.3 动态结构图数学模型

9.2.4 环节方框图模型的化简

9.3 连续系统模型的离散化

9.4 控制系统的分析方法

9.4.1 控制系统的时域分析

9.4.2 控制系统的频域分析

9.4.3 根轨迹图

9.5 控制系统的Simulink仿真

9.5.1 设置Simulink仿真参数

9.5.2 控制系统Simulink仿真

第10章 计算机控制系统的工程应用

10.1 啤酒发酵计算机过程控制系统

10.1.1 啤酒发酵工艺及控制要求

10.1.2 系统总体方案设计

10.1.3 计算机测控管理系统硬件设计

10.1.4 计算机测控管理系统软件设计

10.2 磁盘驱动器读写计算机控制系统

10.2.1 磁盘驱动器读写系统简介及控制要求

10.2.2 方案分析

10.2.3 控制方案.

附录部分 函数的z变换和拉氏变换表

参考文献

《机电系统计算机控制/普通高等院校机械工程学科“卓越工程师教育培养计划”系列规划教材》系统详细阐述了机电系统计算机控制系统的设计及工程实现的方法。内容包括：机电系统计算机控制的组成、特点和发展趋势，信号的采样和z变换，计算机控制系统建模与分析，数字控制器设计方法，控制软件算法，控制系统工程设计与实施，系统仿真及工程实例。全书力求通俗易懂，理论联系实际，突出系统性和实践性，便于读者理解、掌握和实际应用。
　　《机电系统计算机控制/普通高等院校机械工程学科“卓越工程师教育培养计划”系列规划教材》可作为高等工科学校机械电子及其相关专业本科生的教材或参考书，也可供有关教师、科研人员及工程技术人员参考。