计算机控制系统

资源下载 第1章绪论 1．1概述 1.1.1计算机控制系统 1.1.2计算机控制系统的组成 1.1.3计算机控制系统的控制器 1.2计算机控制系统的典型应用形式 1.2.1操作指导系统 1.2.2直接数字控制系统 1.2.3监督计算机控制系统 1.2.4集散控制系统 1.2.5现场总线控制系统 1.2.6综合自动化系统 1.3计算机控制系统的发展历程和发展趋势 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 1.4计算机控制系统的理论与设计 1.4.1计算机控制系统的理论 1.4.2计算机控制系统的设计 1.5本章小结 习题 第2章计算机控制系统的数学描述 2.1计算机控制系统中的信号描述 2.2采样过程的数学描述 2.2.1理想采样过程的数学描述 2.2.2采样信号的拉普拉斯变换式 2.2.3采样信号拉普拉斯变换式的性质 2.2.4采样信号拉普拉斯变换式的频域特性 2.2.5采样定理 2.3信号保持 2.4z变换理论 2.4.1z变换定义 2.4.2z变换方法 2.4.3z变换性质 2.4.4z反变换 2.5离散系统的差分方程模型 2.5.1差分方程 2.5.2差分方程的迭代求解 2.5.3用z变换法求解差分方程 2.6脉冲传递函数 2.6.1脉冲传递函数的定义 2.6.2脉冲传递函数的物理意义 2.6.3脉冲传递函数与差分方程 2.6.4脉冲传递函数的求法 2.6.5开环系统脉冲传递函数 2.6.6闭环离散系统脉冲传递函数 2.6.7计算机控制系统的闭环脉冲传递函数 2.7离散系统的频率特性 2.7.1离散系统频率特性的计算 2.7.2离散系统频率特性的图解表示 2.8离散系统的状态空间描述——状态方程 2.8.1由差分方程建立离散系统状态空间表达式 2.8.2由脉冲传递函数建立离散状态方程 2.8.3状态方程的求解 2.8.4计算机控制系统的开环状态空间表达式的建立 2.8.5计算机控制系统的闭环状态空间表达式的建立 2.9本章小结 习题 第3章计算机控制系统分析 3.1稳定性分析 3.1.1离散系统的稳定性 3.1.2离散系统的稳定性判据 3.2稳态性能分析 3.2.1稳态误差计算 3.2.2典型计算机控制系统稳态误差计算 3.3动态性能分析 3.4根轨迹法的应用 3.5频率法的应用 3.6本章小结 习题 第4章数字控制器的间接设计方法 4.1数字控制器的间接设计原理 4.2工程离散化方法 4.2.1前向差分变换法 4.2.2后向差分变换法 4.2.3双线性变换法 4.2.4频率预畸变双线性变换法 4.2.5脉冲响应不变法 4.2.6阶跃响应不变法 4.2.7零极点匹配法 4.3应用实例 4.4本章小结 习题 第5章数字PID控制器的设计方法 5.1数字PID控制基本算法 5.2数字PID控制的改进算法 5.2.1数字PID控制的微分改进算法 5.2.2数字PID控制的积分改进算法 5.2.3数字PID控制的其他改进算法 5.3Smith预估补偿数字PID控制器 5.3.1Smith预估补偿控制方法 5.3.2Smith预估补偿数字PID控制器设计 5.3.3设计实例 5.4分数阶数字PID控制器 5.4.1分数阶微积分简介 5.4.2分数阶控制器分类 5.4.3分数阶控制器参数整定 5.4.4设计实例 5.5数字PID控制器的参数整定 5.5.1PID参数对系统性能的影响 5.5.2试凑法整定PID参数 5.5.3经验法整定PID参数 5.5.4基于PID Tuner的控制器参数整定 5.6PID应用实例 5.7本章小结 习题 第6章数字控制器的直接设计方法 6.1离散化直接设计基本原理 6.1.1时域性能指标要求 6.1.2频域性能指标要求 6.1.3离散化直接设计基本过程及原则 6.2数字控制器的根轨迹设计 6.2.1z平面根轨迹 6.2.2根轨迹设计法 6.2.3设计实例 6.3数字控制器的频域设计 6.3.1w变换 6.3.2w域设计法 6.3.3设计实例 6.4*小拍控制器的设计 6.4.1简单对象的*小拍有纹波控制器设计 6.4.2复杂对象的*小拍有纹波控制器设计 6.4.3*小拍无纹波控制器设计 6.4.4调节时间的讨论 6.4.5*小拍控制器的改进 6.5大林算法 6.5.1大林算法原理 6.5.2振铃现象及其消除 6.5.3设计实例 6.6本章小结 习题
第7章状态空间法分析与设计 7.1系统状态空间表达式 7.1.1连续系统状态空间模型 7.1.2离散系统状态空间模型 7.2系统的可控性与可观性 7.2.1系统可控性 7.2.2系统可观性 7.3状态反馈极点配置法设计系统 7.3.1系数匹配法 7.3.2Ackermann公式 7.4系统状态观测器的设计 7.4.1预测观测器 7.4.2现值观测器 7.4.3降维观测器 7.5极点配置的控制器设计 7.5.1分离原理 7.5.2控制器设计 7.6有参考输入的极点配置的控制器设计 7.6.1带参考输入的状态反馈设计 7.6.2带参考输入的极点配置的控制器设计 7.7二次型*优设计 7.7.1二次型代价函数 7.7.2动态规划理论 7.7.3线性系统二次型*优控制 7.7.4二次型*优稳态调节器 7.8本章小结 习题 第8章计算机控制系统工程实现 8.1计算机控制系统组成 8.2输入和输出通道 8.2.1模拟量输入通道 8.2.2模拟量输出通道 8.2.3数字量输入通道 8.2.4数字量输出通道 8.2.5信号的滤波 8.3总线技术 8.3.1总线的分类 8.3.2常用总线接口 8.3.3现场总线与工业以太网 8.3.4交通行业的应用实例 8.4控制系统的软、硬件实现技术 8.4.1嵌入式控制系统 8.4.2可编程逻辑控制器系统 8.4.3分布式控制系统 8.4.4过程控制的软件系统 8.5先进控制算法的集成技术 8.5.1动态数据交换通信技术 8.5.2用于过程控制的OLE通信技术 8.5.3ActiveX通信方式 8.6可靠性及容错技术 8.6.1电磁抗干扰技术 8.6.2冗余设计 8.6.3看门狗计时器 8.7本章小结 习题 第9章嵌入式系统及可编程逻辑控制器 9.1嵌入式系统 9.1.1概述 9.1.2软、硬件协同设计技术 9.1.3实时操作系统 9.1.4嵌入式系统的开发 9.1.5嵌入式系统的设计实例 9.2可编程逻辑控制器 9.2.1概述 9.2.2PLC的结构和工作原理 9.2.3PLC常用编程语言 9.2.4PLC的选用及其应用实例 9.2.5PLC的网络系统 9.3本章小结 习题 参考文献