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第一章 绪论1

第一节 概况1

第二节 计算机控制系统的一般概念2

第三节 计算机控制系统的分类和发展4

第四节 计算机控制系统的性能指标8

小结10

思考题110

第二章 计算机控制系统的构成11

第一节 采样与复现12

一、采样与重构12

二、频混现象和滤波13

三、复现与零阶保持器15

四、采样周期T的选择16

第二节 量化17

一、量化与量化误差17

二、编码18

第三节 数/模（D/A）转换器20

一、D/A转换器转换原理和基本结构21

二、主要特性参数22

三、应用例22

四、模拟量输出通道的一般结构25

第四节 模/数（A/D）转换器27

一、A/D转换原理和基本结构27

三、采样保持器30

二、主要特性参数30

四、应用例31

五、模拟量输入通道的一般结构和抗干扰措施36

第五节 并行通用I/O接口39

一、通用I/O接口的功能39

二、使用可编程接口器件的几点注意事项40

三、应用实例43

第六节 串行通信接口53

一、串行通信的基本概念53

二、串行通信接口电路简介55

三、Intel8251A-PCI串行通信接口器件56

四、应用例65

小结69

思考和练习题270

第三章 计算机控制系统模型74

第一节 脉冲传递函数74

第二节 系统带零阶保持器的采样77

一、采样方法77

二、系统的连续时间状态空间模型采样80

三、引入虚拟采样开关的方法81

第三节 具有时延时间系统的采样82

第四节 s域和x域的映射85

第五节 系统脉冲传递函数的计算87

一、并联程序法91

第六节 数字控制器D（z）的实现91

二、迭代程序法93

三、直接程序法95

四、嵌套程序法97

第七节 有限字长的影响101

一、量化误差的统计特性101

二、量化误差对系统输出的影响102

三、量化误差对实现数字控制器D（z）的动态影响103

第八节 扰动和扰动模型104

一、扰动的类型105

二、简单扰动及其扰动模型105

三、随机扰动模型106

小结108

思考和练习题3109

第四章 计算机控制系统的模拟化设计法111

第一节 模拟调节器的离散化112

一、常用的模拟调节器离散化方法112

二、脉冲响应不变法116

三、零、极点匹配法118

四、各种离散化方法的比较119

第二节 模拟调节器的离散等效设计原理120

第三节 数字PID控制算法123

一、数字PID控制算法的一般形式124

二、数字PID算法的饱和效应和改进算法127

三、其他几种PID改进算法130

四、数字PID调节器的结构和参数选择132

五、实现数字PID算法的保证措施136

第四节 计算机前馈-反馈控制算法139

一、计算机前馈-反馈控制系统139

二、计算机前馈-反馈控制算法的步骤140

三、前馈控制的一般设计原则141

四、在线参数整定方法141

第五节 计算机串级控制系统的控制算法141

第六节 计算机解耦控制算法144

一、相对增益分析法144

二、解耦条件与解耦装置147

三、计算机解耦控制算法步骤150

小结151

思考和练习题4152

第五章 直接数字设计法153

第一节 最少拍系统的设计153

一、量少拍设计数字调节器的可实现性与系统稳定性155

二、最少拍系统的局限性158

三、最少拍无纹波系统的设计160

四、非最少有限拍系统的设计162

第二节 最小均方误差的设计方法164

第三节 最小能量控制系统的设计168

一、达林算法的提法与形式171

第四节 达林算法171

二、振铃现象及其消除办法172

小结175

思考和练习题5176

第六章 基于状态空间法的极点配置设计法177

第一节 几个概念与采样周期T的选择177

一、广义对象的状态空间描述177

二、几个有用的变换178

三、采样周期的选择182

第二节 基于状态反馈实现极点配置的调节器设计方法184

一、反馈增益矩阵K的选择算法185

二、无纹波响应设计188

第三节 状态观测器的极点配置方法191

一、状态观测器的算法191

二、状态观测器算法的改进192

三、观测器状态反馈增益矩阵Ke的确定194

第四节 伺服系统的设计199

一、具有状态反馈和积分控制的伺服系统极点配置设计方法199

二、引入状态观测器对系统输出的影响202

三、伺服系统的一般设计步骤203

小结209

思考和练习题6210

第七章 基于预测模型的控制方法212

第一节 内部模型213

第二节 内模控制系统的结构与性质216

第三节 内模控制器的设计219

一、按优化性能指标的控制器设计219

二、基于参数模型的内模控制器设计220

第四节 内模控制系统参数的选择223

一、采样周期T的选择224

二、输入滤波器Gr（z）的ar参数选择224

三、可实现因子f（z）的β参数选择224

四、反馈滤波器Gf（z）的af参数选择225

第五节 动态矩阵控制算法227

一、预测模型227

二、优化性能指标和控制策略228

三、反馈校正229

第六节 动态矩阵控制算法的实现及参数选择231

一、离线准备工作231

二、DMC算法的计算机实现232

三、原始设计参数的选择232

第七节DMC算法的一种实用形式——DMC-PID串级控制235

小结237

思考和练习题7237

第八章 自校正控制系统设计方法239

第一节 最小二乘参数估计算法240

一、最小二乘参数估计的算法240

二、最小二乘参数估计算法的求解241

三、最小二乘参数估计的递推算法242

四、初始值选择和计算步骤243

五、具有指数遗忘的最小二乘递推算法244

第二节 增广最小二乘估计算法246

第三节 工程上实用的一种最小二乘估计算法形式248

一、控制对象或过程的模型描述248

二、具有指数遗忘的最小二乘递推算法249

三、在线实现的注意要点250

第四节 基于最小方差控制的自校正控制器的设计251

一、最小方差预报率252

二、最小方差控制律253

三、自校正调节器的实现254

第五节 基于广义最小方差控制的自校正控制器的设计255

一、广义最小方差控制律256

二、自校正控制器算法257

第六节 实现自校正控制的几个问题258

一、问题的提出259

二、算法选择260

三、系统分析和n、d、T的确定260

四、实现自校正控制要解决的问题261

小结261

思考和练习题8262

一、概述263

二、控制系统的组成263

第一节 直线电机的数字PID控制263

第九章 计算机控制系统实例263

三、直线电机的数字PID控制和参数选择264

四、直线电机数字PID控制系统软件266

第二节 啤酒发酵罐的计算机控制系统267

一、概述267

二、发酵温度控制方案的确定268

三、计算机测控管理系统的硬件组成273

四、计算机测控管理系统的软件设计277

五、系统的实际运行结果278

三、辊道窑微机温度控制系统279

二、单层辊道窑自动控制系统279

一、概述279

第三节 辊道窑计算机自动控制系统279

第四节 炼油厂加氢裂化装置的动态矩阵控制281

一、工艺过程281

二、DMC总体结构设计281

三、预测模型283

四、滚动优化目标函数283

五、两种控制模式283

六、控制效果283

第五节 催化裂化分馏塔的模型算法控制284

一、工艺过程分析284

二、模型算法控制设计284

三、控制效果284

参考文献285