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前言1

第一章 绪论1

第一节 计算机控制系统的特点1

第二节 计算机控制系统的分类3

第三节 计算机控制系统的组成10

第四节 计算机控制系统的设计步骤11

习题12

参考文献12

第二章 计算机控制系统的硬件构成14

第一节 计算机及标准外部设备的选配14

第二节 通道16

一、模拟量输入通道17

（一）传感器17

（二）采样17

1.采样频率的选择17

2.采样开关及多路转换器23

3.采样及保持25

（三）放大器26

（四）数/模变换及模/数交换27

1.数/模转换的实现28

2.模/数转换的实现30

3.数/模、模/数转换器的主要技术指标32

4.单片转换器与微机接口34

5.采用电压——频率变换器的模/数转换35

（五）模拟量输入通道实例38

二、模拟量输出通道39

（一）并行数字——模拟转换方式39

1.模拟保持型输出39

2.保持器40

3.并行数/模转换器与微机接口44

（二）串行数字——模拟转换方式46

1.步进电机及驱动电路46

2.步进机完成数/模输出47

三、开关量输入/输出通道50

第三节 接口51

第四节 可编程序控制器52

一、可编程序控制器的基本组成及工作原理52

二、可编程序控制器的编程55

习题55

参考文献56

第三章 数学模型及建模的实验方法57

第一节 概述57

第二节 线性离散系统的动态模型59

一、差分方程59

（一）差分方程的一般形式59

（二）差分方程的求解60

1.递推法60

2.Z变换法60

（三）微分方程的差分化78

1.自变量的台阶形近似78

2.函数的梯形近似80

二、脉冲传递函数81

（一）脉冲传递函数W（z）与单位脉冲响应h（t）及传递函数W（s）的关系81

（二）差分方程与脉冲传递函数的相互转换84

（三）复合环节脉冲传递函数的推求85

三、离散状态空间表达式92

（一）状态变量和状态空间表达式92

（二）差分方程、脉冲传递函数与离散状态空间表达式的转换95

（三）离散状态方程的求解101

（四）采样控制系统的状态空间表达式104

第三节 用实验数据建立数学模型107

一、因子实验求系统动态模型107

（一）实验数据107

（二）最小二乘法求模型参数108

二、相关分析法求系统动态模型113

（一）相关函数与伪随机码113

（二）相关分析法原理117

（三）相关分析法求模型的具体步骤119

（四）由脉冲响应推求动态模型的其他形式120

（五）相关分析法的优点121

三、飞升曲线法求数学模型122

习题124

参考文献128

第四章 计算机控制系统的控制算法129

第一节 监测及处理系统129

一、计算机织机监测系统129

二、计算机控制轧造提花纹板140

第二节 程序控制及条件控制系统145

一、概述145

二、发泡成型机控制146

三、数值控制原理151

第三节 基于校正器概念的动态过程控制系统算法设计162

一、动态品质与系统参数的关系——线性离散系统分析162

（一）Z域分析法163

1.S域与Z域的关系163

2.离散系统的稳定性164

3.离散系统的暂态过程169

4.离散系统的稳态误差171

5.根轨迹法的应用174

（二）时域分析法175

（三）频率特性法176

二、确定校正器的脉冲传递函数——线性离散系统的综合177

（一）模拟/数字化设计方法177

1.单参数PID控制规律的计算机实现178

2.PID参数的整定183

3.其他控制规律介绍184

4.微分方程或传递函数表示的校正器188

（二）直接数字设计方法189

1.Z平面上的根轨迹法190

2.频率响应法193

3.解析法193

（1）有限拍性能指标的数字系统设计194

（2）惯性因子法202

（3）控制对象具有纯滞后的数字系统统计204

三、数字校正器的计算机实现——线性离散系统控制算法设计211

（一）直接程序设计法211

（二）串行程序设计法213

（三）并行程序设计法214

第四节 基于系统输入输出描述的控制算法设计215

一、模型控制算法215

二、动态矩阵控制算法226

第五节 智能控制系统236

一、智能控制的发展与分类236

二、专家控制236

三、模糊控制239

第六节 计算机动态过程控制系统实例243

一、程序升温控制系统243

二、调速系统251

习题254

参考文献257

第五章 计算机控制系统的软件组织258

第一节 概述258

第二节 实时控制语言简介259

一、与汇编语言子程序混合编程259

二、增加有关控制的语句262

第三节 实时操作系统简介262

一、实时操作系统的构成及使用262

二、实时操作系统的管理功能264

三、监控程序271

第四节 应用程序设计272

参考文献274

第六章 计算机控制系统的可靠性措施275

第一节 工业控制机的可靠性275

一、使用环境、隔离及接地275

二、利用软件提高主机的可靠性276

第二节 传感器误差的自动校准280

一、随机误差的处理280

二、系统误差的处理282

第三节 通道可靠性措施289

一、开关噪音的克服289

二、消除长线反射290

三、电磁干扰及数字滤波291

参考文献294

第七章 控制系统的数字机仿真研究295

第一节 概述295

一、控制系统分析、设计中采用仿真技术的意义295

二、仿真分类295

第二节 连续系统数字仿真297

一、连续系统数值算法297

二、连续系统的数字仿真程序302

（一）连续系统仿真程序结构302

（二）面向框图的数字仿真程序302

第三节 连续系统离散相似法数字仿真318

一、连续系统状态方程的离散化318

二、典型环节离散方程系数的确定319

三、线性系统离散相似法仿真程序322

四、非线性控制系统的数字仿真程序330

第四节 采样控制系统的数字仿真335

一、采样控制系统仿真基础336

二、采样控制系统数字仿真程序339

第五节 智能控制仿真345

一、动态模型库346

二、智能控制仿真程序结构346

习题348

参考文献349

附录65

Ⅰ.常用函数的Z变换表65

Ⅱ.几种常见的离散反馈系统输出量Z变换91