《计算机控制系统》依据控制学科本科自动化专业“计算机控制系统”课程教学大纲编写，主要内容如下：理论基础，包括计算机控制系统基本概念、计算机控制系统的信号变换与计算机控制系统的数学描述等；计算机控制系统的经典分析与设计方法，包括基于z传递函数分析方法、基于连续系统理论的数字控制器设计与z域直接设计等；计算机控制系统的状态空间分析与设计方法；分级分布式计算机控制系统与计算机数值控制系统；计算机控制系统的工程实现技术。《计算机控制系统》提供电子课件与部分习题解答。
《计算机控制系统》可作为高等学校本科自动化专业、电气工程、仪器仪表、计算机应用及机电一体化等相关专业的教材或研究生基础教材，同时也可作为有关工程技术人员的参考资料。
目录
- 第1章绪论
- 1.1计算机控制系统概述
- 1.1.1计算机控制系统的一般概念
- 1.1.2计算机控制系统的主要特点
- 1.2计算机控制系统的组成
- 1.2.1计算机控制系统的硬件组成
- 1.2.2计算机控制系统的软件组成
- 1.3计算机控制系统的典型应用形式
- 1.3.1数据采集与操作指导系统
- 1.3.2直接数字控制系统
- 1.3.3监督计算机控制系统
- 1.3.4计算机分级分布式控制系统
- 1.3.5数据采集与监督控制系统
- 1.3.6现场总线控制系统
- 1.4计算机控制系统的发展概况
- 1.4.1计算机控制系统的发展历程
- 1.4.2计算机控制系统的发展趋势
- 1.5计算机控制系统的理论与设计问题
- 1.5.1计算机控制系统的理论问题
- 1.5.2计算机控制系统的设计问题
- 本章小结
- 习题与思考题
- 第2章计算机控制系统的信号变换
- 2.1模/数变换与数/模变换
- 2.1.1信号类型
- 2.1.2a/d转换器
- 2.1.3d/a转换器
- 2.1.4a/d转换与d/a转换对系统性能的影响
- 2.2采样过程的数学描述及特性分析
- 2.2.1采样过程的一般描述
- 2.2.2采样开关的数学描述
- 2.2.3采样信号的时域描述
- 2.2.4采样信号的频域描述与频域特性
- 2.2.5采样定理
- 2.3信号的恢复与重构
- 2.3.1信号的理想恢复过程
- 2.3.2信号的非理想重构过程
- 2.3.3零阶保持器
- 2.3.4后置滤波
- 2.4信号的量化
- 本章小结
- 习题与思考题
- 第3章计算机控制系统的数学描述
- 3.1z变换理论
- 3.1.1z变换的定义
- 3.1.2z变换的方法
- 3.1.3z变换的性质和定理
- 3.1.4z反变换
- 3.2差分方程
- 3.2.1差分方程的一般形式
- 3.2.2差分方程的求解
- 3.3z传递函数
- 3.3.1z传递函数的概念
- 3.3.2z传递函数与差分方程的关系
- 3.3.3开环z传递函数
- 3.3.4闭环z传递函数
- 3.3.5计算机控制系统的输出响应计算
- 3.4离散状态空间描述
- 3.4.1线性定常离散系统的状态空间模型的建立
- 3.4.2连续状态方程的离散化
- 3.4.3计算机控制系统的闭环状态方程
- 本章小结
- 习题与思考题
- 第4章计算机控制系统的经典分析方法
- 4.1计算机控制系统的稳定性分析
- 4.1.1s平面与z平面的关系
- 4.1.2计算机控制系统稳定性条件
- 4.1.3计算机控制系统稳定性的判断
- 4.1.4采样周期与开环增益对稳定性的影响
- 4.2计算机控制系统稳态误差分析
- 4.2.1计算机控制系统稳态误差的定义
- 4.2.2计算机控制系统稳态误差的计算
- 4.2.3干扰作用下的稳态误差
- 4.2.4a/d转换器对稳态误差的影响
- 4.2.5采样周期对稳态误差的影响
- 4.3计算机控制系统的响应特性分析
- 4.4z平面根轨迹分析法
- 4.4.1z平面根轨迹绘制
- 4.4.2z平面根轨迹分析
- 4.5计算机控制系统的频率特性分析法
- 4.5.1计算机控制系统频率特性绘制方法
- 4.5.2计算机控制系统频率特性分析方法
- 本章小结
- 习题与思考题
- 第5章基于连续系统理论的数字控制器设计
- 5.1基于连续系统理论的数字控制器设计基本原理
- 5.1.1连续域离散化设计基本思想
- 5.1.2等效控制器de(s)的数学描述
- 5.1.3数字控制器的设计步骤
- 5.2连续控制器的离散化方法
- 5.2.1脉冲响应不变法（z变换法）
- 5.2.2阶跃响应不变法
- 5.2.3前向差分法
- 5.2.4后向差分法
- 5.2.5双线性变换法
- 5.2.6预畸变双线性变换法
- 5.2.7零极点匹配法
- 5.3数字pid控制
- 5.3.1pid控制的基本形式及数字化
- 5.3.2数字pid控制算法
- 5.4数字pid控制改进算法
- 5.4.1抗积分饱和算法
- 5.4.2微分算法的改进
- 5.5数字pid控制参数整定
- 5.5.1扩充临界比例系数法
- 5.5.2扩充响应曲线法
- 5.5.3试凑法
- 5.6史密斯预测补偿控制
- 5.6.1史密斯补偿原理
- 5.6.2纯滞后补偿的数字实现
- 本章小结
- 习题与思考题
- 第6章数字控制器z域直接设计方法
- 6.1基于z传递函数解析设计的基本原理
- 6.1.1数字控制器d(z)的一般形式
- 6.1.2解析设计对期望闭环传递函数(z)的约束
- 6.1.3基于z传递函数解析设计一般步骤
- 6.2最少拍控制系统设计
- 6.2.1特殊对象的最少拍控制系统设计
- 6.2.2一般对象的最少拍控制系统设计
- 6.3最少拍无纹波控制系统设计
- 6.4最少拍控制系统的改进设计
- 6.4.1惯性因子法
- 6.4.2非最少的有限拍控制
- 6.5扰动作用下最少拍控制系统设计
- 6.5.1针对扰动作用的设计
- 6.5.2抑制扰动作用的设计
- 6.6大林算法设计
- 6.6.1大林算法基本原理
- 6.6.2大林算法数字控制器的一般形式
- 6.6.3振铃现象的消除方法
- 6.7复合控制系统设计
- 6.7.1反馈控制中的扰动作用
- 6.7.2复合控制系统基本原理
- 6.7.3复合控制系统设计步骤
- 6.8z平面根轨迹设计
- 6.9数字控制器的频域设计
- 6.9.1w变换
- 6.9.2基于w变换的频域设计法
- 本章小结
- 习题与思考题
- 第7章计算机控制系统的状态空间分析
- 7.1离散状态方程的解
- 7.1.1递推法
- 7.1.2z变换法
- 7.2z传递函数矩阵与特征方程
- 7.2.1矩阵的特征值
- 7.2.2z传递函数矩阵
- 7.2.3离散系统的特征方程
- 7.3李亚普洛夫稳定性分析
- 7.3.1李亚普洛夫意义下的稳定性概念
- 7.3.2李亚普洛夫第二法主要定理
- 7.3.3线性定常连续系统渐近稳定判据
- 7.3.4离散时间系统李亚普洛夫稳定性判据
- 7.4可控性与可观性
- 7.4.1可控性
- 7.4.2输出可控性
- 7.4.3可观性
- 7.4.4可控性、可观性与z传递函数的关系
- 7.4.5采样系统可控可观性与采样周期的关系
- 7.5可控标准型与可观标准型
- 7.5.1z传递函数与可控标准型
- 7.5.2z传递函数与可观标准型
- 7.5.3通过线性变换构造可控标准型
- 7.5.4通过线性变换构造可观标准型
- 本章小结
- 习题与思考题
- 第8章计算机控制系统的状态空间设计
- 8.1状态反馈设计
- 8.1.1状态反馈系统结构及其特性
- 8.1.2状态反馈与极点配置
- 8.1.3单输入系统状态反馈极点配置设计
- 8.1.4多输入系统状态反馈极点配置设计
- 8.1.5有限拍控制
- 8.2输出反馈设计
- 8.2.1输出反馈的结构形式与特点
- 8.2.2输出反馈与极点配置
- 8.3状态观测器设计
- 8.3.1开环状态观测器
- 8.3.2闭环状态观测器设计
- 8.3.3降维观测器设计
- 8.3.4有限拍观测器
- 8.4带状态观测器的状态反馈设计
- 8.4.1带观测器的状态反馈控制系统的一般结构
- 8.4.2带观测器的状态反馈控制系统设计的分离性原理
- 8.4.3带观测器的状态反馈控制系统设计原则
- 8.4.4带观测器的状态反馈控制系统的控制器
- 8.4.5设计举例
- 本章小结
- 习题与思考题
- 第9章分级分布式计算机控制系统
- 9.1分级分布式计算机控制系统基本原理
- 9.1.1分级分布式计算机控制系统的产生
- 9.1.2分级分布式计算机控制系统的组成原理
- 9.1.3分级分布式计算机控制系统的评价
- 9.2集散控制系统
- 9.2.1集散控制系统的概念和特点
- 9.2.2集散控制系统的层次结构
- 9.2.3集散控制系统的基本控制器
- 9.2.4集散控制系统的数据通信
- 9.2.5集散控制系统的组态原理
- 9.2.6集散控制系统的发展概况
- 9.3现场总线控制系统
- 9.3.1现场总线控制系统概述
- 9.3.2现场总线控制系统的体系结构
- 9.3.3现场总线控制系统与集散控制系统的比较
- 9.3.4几种典型的现场总线
- 本章小结
- 习题与思考题
- 第10章计算机数值控制系统
- 10.1计算机数值控制基础
- 10.1.1计算机数值控制的基本概念
- 10.1.2数值控制基本原理
- 10.1.3计算机数值控制系统一般组成
- 10.1.4计算机数值控制系统的控制结构
- 10.1.5数值控制系统的控制方式
- 10.2逐点比较法插补原理
- 10.2.1逐点比较法直线插补原理
- 10.2.2逐点比较法圆弧插补原理
- 10.2.3八方向逐点比较法线性插值
- 10.3步进电机的控制技术
- 10.3.1步进电机工作原理
- 10.3.2步进电机的计算机控制
- 本章小结
- 习题与思考题
- 第11章计算机控制系统的设计与实现
- 11.1计算机控制系统的设计原则与步骤
- 11.1.1计算机控制系统设计的一般原则
- 11.1.2计算机控制系统的设计步骤
- 11.2过程输入/输出通道设计
- 11.2.1模拟量输入通道
- 11.2.2模拟量输出通道
- 11.2.3开关量（数字量）输入通道
- 11.2.4开关量（数字量）输出通道
- 11.3数字信号调理
- 11.3.1数字滤波
- 11.3.2非线性补偿
- 11.3.3标度变换
- 11.4数字控制器算法设计与实现
- 11.4.1计算延时与控制算法设计
- 11.4.2数字控制器d(z)的算法设计与实现
- 11.4.3状态空间描述控制器算法设计与实现
- 11.4.4控制算法中比例因子的设置
- 11.5量化效应分析
- 11.5.1计算机控制系统中量化误差来源
- 11.5.2变量的量化误差分析
- 11.5.3参数的量化误差分析
- 11.5.4量化效应的非线性分析
- 11.6采样周期选择
- 11.6.1采样周期选择的一般考虑
- 11.6.2采样周期选择的经验规则
- 11.7计算机控制系统的抗干扰技术
- 11.7.1干扰源
- 11.7.2干扰的作用形式
- 11.7.3串模干扰的抑制
- 11.7.4共模干扰的抑制
- 11.7.5长线传输干扰的抑制
- 11.7.6电源系统的抗干扰措施
- 11.7.7接地系统的抗干扰措施
- 11.8计算机控制系统的可靠性设计
- 11.8.1计算机控制系统可靠性设计的一般原则
- 11.8.2计算机控制系统的硬件可靠性设计
- 11.8.3计算机控制系统的软件可靠性设计
- 本章小结
- 习题与思考题
- 参考文献
