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计算机控制技术(高等学校计算机类创新与应用型规划教材)

  • 定价: ¥49.5
  • ISBN:9787302530893
  • 开 本:16开 平装
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  • 出版社:清华大学
  • 页数:312页
  • 作者:编者:傅永峰//张...
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  • 2019-10-01 第1版
  • 2019-10-01 第1次印刷
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导语

  

内容提要

  

    本书系统地阐述了计算机控制系统的分析方法、设计方法和工程实现方法。本书共分9章,主要内容包括:计算机控制系统的组成及其典型形式、计算机控制系统的输入输出接口与过程通道、工业控制计算机的总线技术、计算机控制系统的数学描述及特性分析、计算机控制系统的常用设计技术、计算机控制系统的状态空间分析与设计方法、计算机控制系统的软件设计技术、计算机先进控制技术、三自由度直升机半实物仿真与实时控制。本书内容丰富、体系新颖,注重理论与应用、软件与硬件、设计与实现的有机结合,系统性和实践性强。为了便于教学和自学,本书每章都配有不同类型的习题。
    本书可作为普通高等院校自动化类、电气工程类、电子信息类、仪器仪表类及其他相关专业的本科生教材,也可作为科研和工程技术人员的参考用书。

目录

第1章  绪论
  1.1  计算机控制系统概述
    1.1.1  自动控制系统
    1.1.2  计算机控制系统
    1.1.3  计算机控制系统的组成
    1.1.4  常用的计算机控制系统控制器及其特点
  1.2  计算机在工业控制中的典型应用
    1.2.1  操作指导控制系统
    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
  1.3  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
  习题1
第2章  输入输出接口与过程通道
  2.1  输入输出通道概述
  2.2  模拟量输入通道
    2.2.1  模拟量输入通道的一般组成
    2.2.2  典型的A/D转换器及其接口技术
  2.3  模拟量输出通道
    2.3.1  模拟量输出通道的结构形式
    2.3.2  D/A转换器与计算机进行接口的一般问题
    2.3.3  典型的D/A转换器及其接口技术
  2.4  数字量(开关量)输入通道
    2.4.1  数字量输入通道结构
    2.4.2  数字量输入接口电路
    2.4.3  输入调理电路
  2.5  数字量(开关量)输出通道
    2.5.1  数字量(开关量)输出通道结构
    2.5.2  数字量输出接口
    2.5.3  输出驱动电路
  2.6  计算机控制系统的硬件抗干扰技术
    2.6.1  工业现场的干扰及其对系统的影响
    2.6.2  过程通道抗干扰技术
    2.6.3  长线传输干扰及其抑制方法
    2.6.4  空间干扰的抑制
    2.6.5  主机抗干扰技术
    2.6.6  计算机控制系统的接地与电源保护技术
  习题2
第3章  工业控制计算机的总线技术
  3.1  总线的分类
    3.1.1  数据总线、地址总线、控制总线和电源总线
    3.1.2  内部总线和外部总线
    3.1.3  并行总线和串行总线
  3.2  常用的系统总线简介
    3.2.1  STD总线
    3.2.2  PC系列总线
  3.3  常用的外部总线
    3.3.1  RS-232C总线
    3.3.2  RS-422和RS-485总线
    3.3.3  USB总线
  3.4  总线接口扩展技术
    3.4.1  系统总线接口扩展技术
    3.4.2  外部总线接口扩展技术
  习题3
第4章  计算机控制系统的数学描述及系统分析
  4.1  计算机控制系统的信号变换理论
    4.1.1  计算机控制系统的信号形式
    4.1.2  信号的采样、量化、恢复及保持
  4.2  计算机控制系统的数学描述
    4.2.1  序列和差分方程
    4.2.2  z变换与z反变换
    4.2.3  计算机控制系统的脉冲传递函数
  4.3  离散控制系统的分析
    4.3.1  S平面和Z平面之间的映射
    4.3.2  线性离散系统的稳定性判据
    4.3.3  离散控制系统的稳态特性分析
    4.3.4  离散控制系统的动态特性分析
  4.4  离散控制系统的频率特性分析
    4.4.1  频率特性定义
    4.4.2  频率特性分析
  习题4
第5章  计算机控制系统的常用设计技术
  5.1  数字PID控制器的设计方法
    5.1.1  模拟PID调节器
    5.1.2  数字PID控制算法
    5.1.3  数字PID控制算法的改进
    5.1.4  数字PID控制器的参数整定
  5.2  数字控制器的直接设计方法
    5.2.1  数字控制器的直接设计步骤
    5.2.2  最少拍数字控制器的设计
    5.2.3  最少拍有纹波控制器的设计
    5.2.4  最少拍无纹波控制器的设计
  5.3  纯滞后控制技术
    5.3.1  史密斯预估控制
    5.3.2  达林算法
  5.4  串级控制技术
    5.4.1  串级控制的结构和原理
    5.4.2  数字串级控制算法
    5.4.3  副回路微分先行串级控制算法
  5.5  前馈-反馈控制技术
    5.5.1  前馈控制的结构和原理
    5.5.2  前馈-反馈控制结构
    5.5.3  数字前馈-反馈控制算法
  5.6  解耦控制技术
    5.6.1  解耦控制原理
    5.6.2  数字解耦控制算法
  习题5
第6章  计算机控制系统的状态空间分析与设计方法
  6.1  线性定常离散系统的状态空间描述
    6.1.1  状态方程与输出方程
    6.1.2  连续系统状态空间数学模型的离散化
  6.2  线性定常离散系统的状态空间分析
    6.2.1  状态方程的z变换求解
    6.2.2  系统的稳定性
    6.2.3  能控性、能达性和能观性
  6.3  采用状态空间的输出反馈设计法
    6.3.1  最少拍无纹波系统的跟踪条件
    6.3.2  输出反馈设计法的设计步骤
  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
  6.5  采用状态空间的最优化设计法
    6.5.1  LQ最优控制器设计
    6.5.2  状态最优估计器设计
    6.5.3  LQG最优控制器设计
    6.5.4  跟踪系统设计
  习题6
第7章  计算机控制系统的软件设计技术
  7.1  计算机控制软件概述
    7.1.1  计算机软件基础
    7.1.2  计算机控制系统软件的组成
    7.1.3  计算机控制系统软件的设计
    7.1.4  计算机控制系统软件的功能
  7.2  计算机控制系统应用程序设计技术
    7.2.1  计算机控制系统应用程序设计原则
    7.2.2  计算机控制系统应用程序的软件工程设计方法
  7.3  计算机控制系统中的人机交互技术
    7.3.1  人机交互的概念及其要求
    7.3.2  人机交互的设计技术
  7.4  计算机控制系统的组态软件技术
    7.4.1  组态软件及其特点
    7.4.2  组态软件的功能
    7.4.3  组态软件的组成结构
    7.4.4  组态软件的发展
    7.4.5  几种组态软件产品介绍
  7.5  计算机控制系统的软件抗干扰技术
    7.5.1  指令冗余技术
    7.5.2  软件陷阱技术
    7.5.3  数字滤波技术
    7.5.4  开机自检与故障诊断技术
  习题7
第8章  计算机先进控制技术
  8.1  动态矩阵控制
    8.1.1  预测模型
    8.1.2  滚动优化
    8.1.3  反馈校正
  8.2  模型算法控制
    8.2.1  预测模型
    8.2.2  参考轨迹
    8.2.3  滚动优化
    8.2.4  实例仿真
  8.3  模型预测控制
    8.3.1  模型预测控制的基本原理
    8.3.2  模型预测控制的可行性和稳定性分析
  8.4  显式模型预测控制
    8.4.1  离线计算
    8.4.2  在线计算
    8.4.3  实例仿真
  8.5  基于凸优化的快速模型预测控制
    8.5.1  凸优化工具CVXGEN简介
    8.5.2  CVXGEN求解器的生成
    8.5.3  算法控制性能分析
第9章  三自由度直升机半实物仿真与实时控制
  9.1  Quanser三自由度直升机的系统结构和数学模型
  9.2  三自由度直升机PID控制器设计
  9.3  三自由度直升机PID控制数值仿真
  9.4  三自由度直升机控制半实物仿真与实时控制
    9.4.1  半实物仿真系统
    9.4.2  不含主动干扰系统情况
    9.4.3  含主动干扰系统情况
  9.5  三自由度直升机半实物仿真PID控制实验结果
    9.5.1  不含主动干扰系统情况
    9.5.2  含主动干扰系统情况
  9.6  三自由度直升机H2/H∞控制器设计
    9.6.1  H2控制器设计及仿真
    9.6.2  H∞控制器设计及仿真
    9.6.3  mixed H2/H∞控制器设计及仿真
  9.7  三自由度直升机H2/H∞控制半实物实验
    9.7.1  三自由度直升机H2/H∞调节控制实验
    9.7.2  三自由度直升机H2/H∞跟踪控制实验
参考文献