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第1章 绪论 1

1.1机电系统概述 1

1.2计算机控制系统的基本概念、组成和特点 3

1.3计算机控制系统的分类和发展 6

1.3.1计算机控制系统的分类 6

1.3.2计算机控制系统的发展及趋势 12

1.4计算机控制系统的基本要求 14

第2章 信号采样与z变换 17

2.1采样信号变换原理 17

2.1.1信号采样与采样定理 19

2.1.2采样信号复现与保持器 22

2.1.3采样周期的选择 26

2.2 z变换与z反变换 27

2.2.1 z变换定义 27

2.2.2z变换方法 28

2.2.3z变换的基本性质和定理 34

2.2.4 z反变换 40

第3章 计算机控制系统数学描述与特性分析 48

3.1差分方程 48

3.1.1离散时间系统与差分方程 48

3.1.2差分方程求解 50

3.2脉冲传递函数 55

3.2.1脉冲传递函数概念 55

3.2.2开环脉冲传递函数 57

3.2.3闭环脉冲传递函数 60

3.3计算机控制系统的性能分析 63

3.3.1线性离散系统的稳定性分析 63

3.3.2线性离散系统的稳态误差 75

3.3.3线性离散系统的动态响应分析 79

3.3.4线性离散系统的频率特性分析 84

第4章 计算机控制系统的模拟化设计方法 94

4.1模拟化设计的基本原理 94

4.2模拟控制器的离散化方法 97

4.2.1差分变换法 97

4.2.2 z变换法（脉冲响应不变方法） 99

4.2.3双线性变换法 101

4.2.4零极点匹配法 102

4.2.5阶跃响应不变法 104

4.3数字PID控制 106

4.3.1数字PID调节基本算法 107

4.3.2数字PID算法的改进 109

4.3.3 PID参数的整定 113

第5章 计算机控制系统的离散化设计方法 119

5.1离散化设计的基本原理 120

5.2最小拍控制系统设计 121

5.2.1典型输入信号 121

5.2.2典型信号输入下最小拍控制系统的设计 122

5.2.3最小拍控制系统的稳定性 127

5.2.4最小拍控制系统的物理可实现性 131

5.2.5最小拍控制系统的局限性 131

5.3最小拍无纹波系统设计 133

5.3.1最小拍无纹波控制器设计 133

5.3.2最小拍无纹波设计的改进 136

5.4大林算法 141

5.4.1大林算法的基本形式 142

5.4.2振铃现象及消除 144

5.5 Smith数字控制器设计 147

5.6数字控制器的实现 150

5.6.1直接程序法 150

5.6.2串行程序法 151

5.6.3并行程序法 152

5.6.4数字控制器设计 153

第6章 计算机控制系统的状态空间设计 156

6.1线性离散系统状态方程 156

6.1.1线性离散系统的离散状态空间表达式 156

6.1.2由差分方程求离散状态空间表达式 157

6.1.3由z传递函数求离散状态空间表达式 158

6.1.4连续状态方程的离散化 164

6.1.5线性离散系统离散状态方程的求解 168

6.1.6线性离散系统的z特征方程及z传递矩阵 169

6.2离散系统的能控性和能观性 170

6.2.1系统的能控性及其判别 171

6.2.2系统的能观性及其判别 172

6.3离散状态空间设计法 174

6.4采用状态空间的极点配置设计法 180

6.4.1按极点配置设计控制规律 181

6.4.2按极点配置设计状态观测器 183

6.4.3按极点配置设计控制器 187

6.4.4跟踪系统设计 191

第7章 机电系统计算机控制软件算法 196

7.1概述 196

7.1.1插补的概念 196

7.1.2插补的分类 197

7.2脉冲增量插补算法 198

7.2.1逐点比较法 198

7.2.2数字积分法 206

7.2.3脉冲增量插补算法的速度控制 213

7.3数据采样插补算法 215

7.3.1数据采样法简介 215

7.3.2数据采样法直线插补 216

7.3.3数据采样法圆弧插补 217

7.3.4数据采样法的速度控制 219

7.4数字滤波方法 223

7.4.1数字滤波的原理 223

7.4.2数字滤波方法简介 224

第8章 计算机控制系统的工程设计与实现 228

8.1计算机控制系统的基本设计原则与步骤 228

8.1.1计算机控制系统的基本设计原则 228

8.1.2计算机控制系统设计的一般步骤 230

8.2计算机控制系统的硬件设计 233

8.2.1主机机型的选择 234

8.2.2过程通道的设计 236

8.2.3变送器及执行器的选取 247

8.3计算机控制系统的软件设计 255

8.3.1软件设计的主要内容 255

8.3.2数字控制器程序实现的性能分析 257

8.4计算机控制系统的可靠性与抗干扰技术 260

8.4.1提高系统可靠性的措施 260

8.4.2干扰的来源及传播途径 262

8.4.3消除或抑制干扰影响的方法 262

第9章 机电控制系统的计算机仿真 267

9.1 MATLAB软件简介 267

9.1.1 MATLAB的发展历程及特色 267

9.1.2 MATLAB的桌面 267

9.1.3 MATLAB的组成 268

9.1.4 MATLAB的基本语法 270

9.1.5 Simulink简介 271

9.1.6 Simulink的环境与建模 272

9.2控制系统的建模 274

9.2.1控制系统的数学模型 274

9.2.2数学模型的转换 277

9.2.3动态结构图数学模型 278

9.2.4环节方框图模型的化简 279

9.3连续系统模型的离散化 283

9.4控制系统的分析方法 284

9.4.1控制系统的时域分析 284

9.4.2控制系统的频域分析 286

9.4.3根轨迹图 289

9.5控制系统的Simulink仿真 290

9.5.1设置Simulink仿真参数 290

9.5.2控制系统Simulink仿真 291

第10章 计算机控制系统的工程应用 296

10.1啤酒发酵计算机过程控制系统 296

10.1.1啤酒发酵工艺及控制要求 296

10.1.2系统总体方案设计 298

10.1.3计算机测控管理系统硬件设计 299

10.1.4计算机测控管理系统软件设计 300

10.2磁盘驱动器读写计算机控制系统 302

10.2.1磁盘驱动器读写系统简介及控制要求 302

10.2.2方案分析 303

10.2.3控制方案 304

附录 部分函数的z变换和拉氏变换表 308

参考文献 309