计算机控制系统 龙志强

1. 本书在考虑系统性并注重基本方法学习的同时，强化了综合实践锻炼，重在能力培养。
2. 由于计算机控制网络技术的飞速发展和应用，书中对网络化的计算机控制系统的相关知识进行了加强。
3. 为便于教学，书中安排了大量的例题，每个例题都给出了MATLAB程序和计算结果。
4. 在主要设计章节，均安排了综合设计举例，以提高读者知识运用能力。
5. 为了帮助读者更好地理解书中内容和预习课程，书中部分关键知识点配备了多媒体视频演示和讲解，扫描书中二维码即可在线观看。 

本书较系统地介绍了计算机控制系统的分析、设计和综合方法，主要作者长期从事自动控制原理、计算机控制以及现代控制工程等课程的教学，在控制工程领域积累了三十多年的科研工作经验。全书共分11章，内容包括计算机控制系统的信号处理与数学描述方法、计算机控制系统分析与设计方法、控制网络与网络化控制系统设计基础，以及计算机控制系统的综合设计案例介绍等。本书在内容安排上，在考虑系统性并注重基本理论学习的同时，强化了综合实践训练，重在能力培养。另外，由于计算机控制网络技术的飞速发展和应用，本书增加了网络化的计算机控制系统相关知识介绍。为了便于教学，书中安排了大量的例题，每个例题都给出了MATLAB程序和计算结果。在主要设计章节，均安排了综合设计举例，以提高读者的知识运用能力。为了使读者更好地理解书中内容和开展课程预习，关键知识点配备了多媒体视频演示讲解。
本书可作为高等院校自动化及相关专业本科生的教材或教学参考书，也可供有关教师和工程技术人员学习参考。

龙志强 国防科技大学教授、博士生导师，学校控制科学与工程学科电磁悬浮与推进方向学术带头人，国家863重大专项专家，获国务院政府特殊津贴，长期从事自动控制原理、计算机控制、过程控制和现代控制工程等课程的教学和科研工作。本科核心课程《自动控制原理》首席教授，牵头建设了湖南省和军队级精品课程各1门

前言
二维码清单
第1章 绪论
1.1概述
1.2计算机控制系统的组成
1.3计算机控制系统的类型
1.4控制网络与网络化控制系统
1.5计算机控制技术的发展历程及趋势
思考题与习题
第2章 计算机控制系统的信号处理
2.1计算机控制系统的信号分析与采样过程
2.2采样过程的数学描述
2.3采样定理和周期T的选定
2.4采样信号的恢复与保持器
思考题与习题
第3章 Z变换与脉冲传递函数
3.1线性离散系统和差分方程
3.2 Z变换及其性质
3.3脉冲传递函数
思考题与习题
第4章 计算机控制系统分析
4.1计算机控制系统的稳定性分析
4.2计算机控制系统的动态特性分析
4.3计算机控制系统的稳态误差分析
4.4离散系统的根轨迹分析法
4.5离散系统的频域分析法
4.6典型案例综合分析
思考题与习题
第5章计算机控制系统的模拟化设计法
5.1离散与连续等效设计步骤
5.2连续系统的离散化
5.3数字PID控制器设计
5.4改进的数字PID控制算法
5.5 PID控制器参数对系统性能的影响分析
5.6数字PID控制器的参数整定
5.7模拟化设计方法综合举例
思考题与习题
第6章计算机控制系统的直接设计方法
6.1直接设计方法基本思路
6.2最小拍控制器设计方法
6.3具有滞后环节系统的数字控制器设计
6.4数字控制器的计算机实现
6.5直接设计方法综合举例
思考题与习题
第7章计算机控制系统的离散状态空间设计方法
7.1离散系统状态空间描述
7.2离散系统的能控性和能观性
7.3离散系统的状态反馈控制器设计
7.4离散系统的状态观测器设计
7.5带状态观测器的离散系统状态反馈控制器设计
7.6线性二次型最优控制器设计
7.7状态空间法综合设计举例
思考题与习题
第8章 典型计算机控制系统的结构与组成
8.1直接数字控制系统
8.2可编程序控制器系统
8.3集散控制系统
8.4网络化控制系统
思考题与习题
第9章 控制器局域网通信技术
9.1概述
9.2 CAN的系统组成
9.3 CAN的通信技术协议
9.4 CAN的总线控制器SJA1000
9.5 CAN总线驱动器PCA82C250
9.6基于单片机的CAN智能节点设计
9.7 CAN的实时性能问题
思考题与习题
第10章 网络化控制系统时延分析
10.1概述
10.2网络时延
10.3考虑时延的网络化控制系统建模与设计
思考题与习题
第11章 计算机控制案例分析
11.1计算机控制系统设计与实现
11.2案例1：机器人的关节控制器设计
11.3案例2：无人车的轨迹跟踪控制器设计
11.4案例3：磁浮列车的悬浮
系统控制器设计
11.5案例4：新生儿供氧系统控制器设计
参考文献

计算机控制是自动控制技术与计算机技术紧密结合的产物。利用计算机快速、强大的数值计算、逻辑判断以及网络连接等信息处理能力，计算机控制系统可以实现比常规控制系统更复杂、更强大的控制功能。计算机技术在控制领域中的应用，有力地推动了自动控制技术的发展，特别是使复杂的、大规模的自动化系统发展到了一个新阶段。
20世纪80年代以来，国内高校的自动化类专业大部分开设了计算机控制方面的课程，出版了各具特色的计算机控制方面的教材。2007年本人主编了《计算机控制及网络技术》教材，并在国防科技大学自动化专业使用了十多年。以此为基础，本书主要作者基于长期从事自动控制原理、计算机控制、过程控制和现代控制工程等课程的教学积累，以及在控制工程领域积累的三十多年的科研工作经验，撰写出版了本书。本书在内容安排上，在考虑系统性并注重基本方法学习的同时，强化了综合实践锻炼，重在能力培养。另外，由于计算机控制网络技术的飞速发展和应用，书中对网络化的计算机控制系统的相关知识进行了加强。为便于教学，书中安排了大量的例题，每个例题都给出了MATLAB程序和计算结果。在主要设计章节，均安排了综合设计举例，以提高读者知识运用能力。为了帮助读者更好地理解书中内容和预习课程，书中部分关键知识点配备了多媒体视频演示和讲解，扫描书中二维码即可在线观看。
全书共分11章。第1章介绍计算机控制系统的特点、组成、分类，以及控制网络与网络化控制系统，分析了计算机控制技术的发展趋势；第2章介绍计算机控制系统的信号分析、信号采样的数学描述和离散拉普拉斯变换；第3章介绍Z变换和脉冲传递函数；第4章讲述计算机控制系统稳定性和稳态误差分析；第5章着重阐述各种离散化方法、PID控制器的设计、改进以及参数整定方法；第6章介绍最小拍控制器设计方法，考虑滞后环节的数字控制器设计方法等；第7章简述计算机控制系统的离散状态空间分析与设计方法；第8章简述典型计算机控制系统的结构与组成；第9章以CAN总线为对象，介绍CAN的通信协议、CAN控制器和驱动器的原理与应用，以及基于单片机的CAN智能节点的硬件结构和程序；第10章主要介绍网络化控制系统设计的基础知识；第11章介绍计算机控制系统的典型应用实例。
本书可用于高等院校自动化及相关专业的计算机控制课程教学。本书内容可按48学时进行教学安排，如课时数只有32学时，可重点讲授第1章至第7章。
本书由龙志强、马宏绪、许雲淞、安宏雷编著，其中第1、5、7、8、9章和第114节由龙志强负责撰写，第2、3、4章和第11章由马宏绪、安宏雷负责撰写，第6、10章由许雲淞负责撰写。全书由龙志强统稿并任主编。
本书邀请华中科技大学人工智能与自动化学院王永骥教授作为主审，对书中内容进行了全面审校。刘建斌、王志强和李迅老师为本书部分章节的撰写和案例设计提供了许多资料。另外，本书在编写过程中学习和参考了部分国内外有关教材的内容。在此一并表示诚挚的感谢。
由于编者知识水平有限，书中难免有不妥或错误之处，诚请读者批评指正。