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第1章 绪论 1

1.1计算机控制系统的基本概念 1

1.1.1开环控制与闭环控制 1

1.1.2计算机控制系统的含义 2

1.2计算机控制系统的组成 3

1.2.1计算机控制系统的硬件构成 3

1.2.2计算机控制系统的软件构成 4

1.3计算机控制系统的典型类型 5

1.3.1操作指导控制系统 5

1.3.2直接数字控制系统 6

1.3.3监督控制系统 6

1.3.4集散控制系统 7

1.3.5现场总线控制系统 8

1.4计算机控制系统的发展概况与趋势 9

1.4.1计算机控制系统的发展概况 9

1.4.2计算机控制系统的发展趋势 10

习题 13

第2章 计算机控制系统的理论基础 14

2.1连续系统数学模型的表示方法 14

2.1.1控制系统数学模型及其类型 14

2.1.2建立数学模型的方法 15

2.1.3控制系统中基本环节的传递函数 17

2.1.4控制系统的结构图及其等效变换 18

2.1.5反馈控制系统的传递函数 20

2.2连续信号的离散化 21

2.2.1信号的采样与恢复 21

2.2.2采样周期的选择 22

2.3 Z变换与反变换 23

2.3.1 Z变换的定义 23

2.3.2 Z变换方法 23

2.3.3 Z变换的基本定理 25

2.3.4 Z反变换 27

2.4离散系统与差分方程 28

2.4.1离散系统 28

2.4.2差分方程 29

2.4.3差分方程求解 29

2.5离散系统的传递函数 31

2.5.1 Z传递函数的定义 31

2.5.2 Z传递函数的求法 31

2.5.3开环Z传递函数 32

2.5.4闭环Z传递函数 33

2.6计算机控制系统的性能分析 34

2.6.1计算机控制系统的稳定性分析 34

2.6.2计算机控制系统的稳态误差分析 37

2.6.3计算机控制系统的响应特性分析 38

习题 41

第3章 常用数字控制技术 43

3.1最少拍数字控制 43

3.1.1最少拍数字控制系统的设计 43

3.1.2最少拍无纹波控制系统的设计 46

3.2模拟化设计方法 47

3.2.1模拟设计的步骤 47

3.2.2 D（s）离散化成D（z）的方法 48

3.3 PID控制 51

3.3.1模拟PID控制 52

3.3.2数字PID控制 52

3.3.3改进的数字PID控制 54

3.3.4数字PID控制器的参数选定 58

3.3.5数字PID控制器应用实例 61

3.4纯滞后控制 64

3.4.1史密斯（Smith）预估控制 64

3.4.2大林（Dahllin）算法 68

3.5串级控制 73

3.5.1串级控制系统的结构和特点 73

3.5.2串级控制算法 75

3.5.3串级控制系统的设计 75

3.6前馈-反馈控制 76

3.6.1前馈-反馈控制的概念 76

3.6.2前馈-反馈控制系统的原理和结构 76

3.6.3数字前馈-反馈控制算法 78

3.7解耦控制 79

3.7.1耦合控制系统 79

3.7.2解耦控制原理 80

3.7.3数字解耦控制算法 81

习题 82

第4章 先进控制技术 83

4.1概述 83

4.2模糊控制技术 84

4.2.1模糊控制的数学基础 85

4.2.2模糊控制原理 87

4.2.3模糊控制器 87

4.2.4模糊控制算法仿真 93

4.2.5模糊控制算法应用实例 96

4.3预测控制技术 98

4.3.1预测模型 99

4.3.2预测控制算法 105

4.3.3预测控制算法仿真 111

4.4神经网络控制技术 112

4.4.1神经网络基础 113

4.4.2神经网络控制 118

4.4.3神经网络算法仿真 121

习题 124

第5章 计算机控制系统的设计 126

5.1设计原则与步骤 126

5.1.1设计原则 126

5.1.2设计步骤 127

5.2控制主机 129

5.2.1工业控制计算机 130

5.2.2可编程序控制器 132

5.3控制软件开发平台 137

5.3.1工业组态软件 137

5.3.2 PLC软件开发环境 140

5.4工业控制网络 142

5.4.1控制网络的类型与特点 142

5.4.2现场总线 142

5.4.3工业以太网 144

5.5系统数据预处理技术 145

5.5.1采样数据的合理性判别与报警 146

5.5.2数字滤波 146

5.5.3数值变换 148

5.6系统抗干扰与可靠性技术 150

5.6.1干扰来源 151

5.6.2硬件抗干扰技术 151

5.6.3系统供电与接地技术 152

5.6.4软件可靠性技术 156

5.7硬件与软件的具体设计 157

5.7.1硬件的具体设计 157

5.7.2软件的具体设计 160

习题 163

第6章 计算机控制系统的设计与应用实例 164

6.1锅炉控制系统 164

6.1.1锅炉工艺流程 164

6.1.2锅炉控制对象分析 165

6.1.3控制规律的选择 166

6.1.4锅炉控制系统总体设计 168

6.1.5系统硬件设计 169

6.1.6检测装置和执行机构 170

6.1.7系统软件设计 170

6.2船舶可调螺距螺旋桨控制系统 170

6.2.1调距桨及其控制方式 171

6.2.2调距桨航速控制原理 172

6.2.3调距桨控制系统结构 172

6.2.4调距桨遥控系统总体设计 173

6.2.5调距桨遥控系统硬件设计 177

6.2.6系统软件设计 181

6.3大型耙吸式挖泥船集成控制系统 188

6.3.1耙吸式挖泥船集成控制系统概况 188

6.3.2系统组成和功能 188

6.3.3系统硬件设计 192

6.3.4系统软件设计 194

6.4船舶综合计算机控制系统 198

6.4.1船舶自动化概述 198

6.4.2船舶自动化典型产品介绍 199

习题 205

附录 206

附录A常用Z变换表 206

附录B典型模糊隶属度函数 207

参考文献 208