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電腦控制系統(新工科普通高等教育電氣工程\自動化系列教材)

  • 作者：編者:劉爽//張聰|責編:吉玲
  • 出版社：機械工業
  • ISBN：9787111802860
  • 出版日期：2026/04/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：296
人民幣：RMB 65 元      售價：元
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內容大鋼
    本書以培養學生解決複雜工程問題能力為出發點，以滿足新工科背景下社會對工程技術人才的需求為目標，對電腦控制系統課程的知識體系進行了系統性重構。全書共9章，包括緒論、電腦控制系統信號分析、電腦控制系統數學描述、電腦控制系統的性能分析、數字控制器的模擬化設計方法、數字控制器的離散化設計方法、電腦控制系統狀態空間設計方法、電腦控制系統的MWORKS模擬與分析、電腦控制系統設計實例。本書內容豐富，以大量翔實的案例貫穿相關知識點講解，強調專業知識與工程實踐相結合，並通過MWORKS模擬平台，將抽象的理論方法與複雜的演算法設計轉化為具體可操作的工程實踐，搭建了「理實一體化」的橋樑。
    本書圖文並茂、通俗易懂，既可作為高等院校自動化、電氣工程等專業的教材，也可供有關教師、科研人員和工程技術人員學習參考。
作者介紹
編者:劉爽//張聰|責編:吉玲
目錄
前言
第1章  緒論
  1.1  電腦控制系統的產生及原理
    1.1.1  模擬控制向電腦控制的發展
    1.1.2  電腦控制系統的基本工作原理
  1.2  電腦控制系統的構成
    1.2.1  電腦控制系統硬體的基本構成
    1.2.2  電腦控制系統軟體的基本組成
  1.3  過程通道技術
    1.3.1  模擬量輸入通道
    1.3.2  模擬量輸出通道
    1.3.3  數字量輸入/輸出通道
  1.4  工業電腦的選擇
    1.4.1  控制用電腦的主要特點
    1.4.2  電腦速度的選擇
    1.4.3  電腦字長的確定
  1.5  電腦控制系統的基本類型
    1.5.1  操作指導系統
    1.5.2  直接數字控制系統
    1.5.3  監督電腦控制系統
    1.5.4  集散控制系統
    1.5.5  現場匯流排控制系統
  1.6  電腦控制系統的發展與趨勢
    1.6.1  電腦控制系統的發展概況
    1.6.2  電腦控制系統的發展趨勢
  1.7  電腦控制系統的性能與設計
    1.7.1  電腦控制系統的性能指標
    1.7.2  電腦控制系統的設計
  本章小結
  習題
第2章  電腦控制系統信號分析
  2.1  電腦控制系統中的信號
  2.2  採樣過程的數學描述及特性分析
    2.2.1  採樣信號的時域描述
    2.2.2  採樣信號的復域描述
    2.2.3  採樣信號的頻域描述
    2.2.4  採樣周期T的選擇
  2.3  信號的恢復與重構
    2.3.1  信號的恢復過程
    2.3.2  零階保持器
    2.3.3  一階保持器
  2.4  信號的整量化
  2.5  信號變換實現原理
    2.5.1  D/A轉換原理
    2.5.2  A/D轉換原理
  2.6  信號變換實現技術
    2.6.1  A/D轉換的基本工程化技術
    2.6.2  D/A轉換的基本工程化技術
  2.7  實例模擬
  本章小結

  習題
第3章  電腦控制系統數學描述
  3.1  差分描述
    3.1.1  差分定義
    3.1.2  差分方程
    3.1.3  差分方程求解
  3.2  z變換及z反變換
    3.2.1  z變換的定義
    3.2.2  z變換的方法
    3.2.3  z變換的基本定理
    3.2.4  z反變換的定義
    3.2.5  z反變換的方法
  3.3  離散時間系統
    3.3.1  時域描述—離散時間系統的差分方程
    3.3.2  z域描述—離散時間系統的脈衝傳遞函數
  3.4  框圖
  3.5  典型電腦控制系統的脈衝傳遞函數
  3.6  實例模擬
    3.6.1  雲台電動機廣義脈衝傳遞函數
    3.6.2  電阻爐廣義脈衝傳遞函數
  本章小結
  習題
第4章  電腦控制系統的性能分析
  4.1  s平面和z平面之間的映射
    4.1.1  s平面和z平面的基本映射關係
    4.1.2  s平面上等值線在z平面的映射
  4.2  電腦控制系統穩定性分析
    4.2.1  離散系統的穩定條件
    4.2.2  離散系統的代數穩定判據
    4.2.3  採樣周期對系統穩定的影響
  4.3  電腦控制系統穩態過程分析
    4.3.1  離散系統穩態誤差的定義
    4.3.2  離散系統穩態誤差的計算
    4.3.3  採樣周期對穩態誤差的影響
  4.4  電腦控制系統暫態過程分析
    4.4.1  離散系統動態性能指標
    4.4.2  z平面極點分佈與暫態響應的關係
    4.4.3  採樣周期對暫態性能的影響
  4.5  電腦控制系統頻域特性分析
    4.5.1  離散系統的頻域描述
    4.5.2  離散系統頻域穩定性分析
    4.5.3  離散系統伯德圖分析
  4.6  實例模擬
  本章小結
  習題
第5章  數字控制器的模擬化設計方法
  5.1  模擬化設計的基本原理
  5.2  連續控制器離散化方法
  5.3  數字PID控制器設計
    5.3.1  基本數字PID控制演算法

    5.3.2  改進數字PID控制演算法
    5.3.3  數字PID控制器的參數整定
  5.4  Smith預估補償數字PID控制器設計
    5.4.1  Smith預估補償控制方法
    5.4.2  Smith預估補償數字PID控制策略
    5.4.3  Smith預估控制演算法的工程化改進
  5.5  實例模擬
  本章小結
  習題
第6章  數字控制器的離散化設計方法
  6.1  離散系統性能指標要求
    6.1.1  時域性能指標要求
    6.1.2  頻域性能指標要求
    6.1.3  開環頻率特性和時域性能指標之間的關係
  6.2  z域根軌跡設計方法
    6.2.1  z域根軌跡
    6.2.2  z域根軌跡設計方法
  6.3  最小拍控制器設計方法
    6.3.1  最小拍無差系統
    6.3.2  最小拍控制器的工程化改進
  6.4  大林演算法
    6.4.1  大林演算法的設計原理
    6.4.2  振鈴現象及其消除方法
    6.4.3  大林演算法工程應用中關鍵參數的選擇
  6.5  實例模擬
    6.5.1  雲台電動機伺服控制系統
    6.5.2  電阻爐溫控制系統
  本章小結
  習題
第7章  電腦控制系統狀態空間設計方法
  7.1  離散系統的狀態空間描述
    7.1.1  系統動態過程的兩類描述
    7.1.2  有關狀態空間描述的基本定義
    7.1.3  離散狀態空間模型的建立
    7.1.4  離散系統狀態方程的求解
  7.2  離散系統狀態空間模型的基本特性
    7.2.1  能控性與能觀性的概念
    7.2.2  能控性判據與能觀性判據
    7.2.3  能控標準型與能觀標準型
    7.2.4  能控性和能觀性與採樣周期的關係
  7.3  狀態反饋控制律的極點配置設計方法
    7.3.1  狀態反饋控制
    7.3.2  單輸入系統的極點配置設計方法
    7.3.3  多輸入系統的極點配置設計方法
  7.4  狀態觀測器的極點配置設計方法
    7.4.1  系統狀態的開環估計
    7.4.2  全階狀態觀測器的設計方法
    7.4.3  降階狀態觀測器的設計方法
  7.5  基於狀態觀測的反饋控制器設計
    7.5.1  分離性原理

    7.5.2  控制器設計
    7.5.3  控制器及觀測器極點的選擇
  7.6  實例模擬
  本章小結
  習題
第8章  電腦控制系統的MWORKS模擬與分析
  8.1  系統模擬的概念及分類
    8.1.1  系統模擬的基本概念
    8.1.2  系統模擬的分類
    8.1.3  電腦模擬的基本過程
    8.1.4  MWORKS模擬軟體簡介
  8.2  電腦控制系統信號模擬分析
    8.2.1  脈衝採樣與MWORKS模擬
    8.2.2  保持器與MWORKS模擬
  8.3  電腦控制系統模型描述與性能模擬分析
    8.3.1  離散傳遞函數模型
    8.3.2  離散狀態空間模型
    8.3.3  離散系統的模型辨識
    8.3.4  電腦控制系統頻域性能的模擬分析
  8.4  實例模擬
  本章小結
  習題
  本章附錄
第9章  電腦控制系統設計實例
  9.1  雲台電動機伺服控制系統設計與實現
    9.1.1  雲台電動機伺服控制系統組成
    9.1.2  系統連接與信號流轉
    9.1.3  數字PID控制器實現
    9.1.4  最小拍控制器實現
  9.2  四旋翼無人機姿態控制系統設計與實現
    9.2.1  四旋翼無人機姿態控制系統組成
    9.2.2  系統連接與信號流轉
    9.2.3  基於狀態觀測的狀態反饋飛行控制系統設計
  本章小結
參考文獻

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