全書共分10章。包括：計算機控制系統(tǒng)概述，線性離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述和分析方法，計算機控制系統(tǒng)的多種經(jīng)典的、現(xiàn)代的先進控制算法，計算機控制系統(tǒng)硬、軟件設(shè)計；計算機控制網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)設(shè)計，計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計原則與工程實現(xiàn)方法，最后給出了3個計算機控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計實例。本書書末附有3個附錄，分別是常用函數(shù)的Z變換表、MATLAB控制系統(tǒng)工具箱庫函數(shù)和本書中部分例題MATLAB仿真參考程序清單。
《計算機控制系統(tǒng)》于2007年出版以來，多次重印，得到了廣大讀者的認可和歡迎。為滿足廣大讀者的使用需求，以及對新知識的更新需要，目前本書已完成了第2版的修訂工作。
本書在保持原書的基本體系結(jié)構(gòu)和基本特色的基礎(chǔ)上，增加了近年來計算機控制領(lǐng)域的新理論、新技術(shù)，引入了近年來作者完成的科研項目的研究成果，借鑒了課程組近年來的課程改革和課程教學(xué)上的成果和經(jīng)驗，吸納了原書使用中的反饋意見和建議，參考了該課程近年來的國內(nèi)外優(yōu)秀教材，對原書的內(nèi)容進行了部分修改和增刪，并繼續(xù)保持了內(nèi)容的先進性，使本書結(jié)構(gòu)更加清晰，內(nèi)容更加全面、系統(tǒng)，邏輯性更強，也更便于讀者學(xué)習(xí)。
本書對原書的修改和調(diào)整如下：
（1）在計算機控制系統(tǒng)中，由于數(shù)字信號所固有的時間上離散、幅值上量化的效應(yīng)，使得控制系統(tǒng)的實現(xiàn)存在一些特殊性。因此在第1章中除了介紹計算機控制和計算機控制系統(tǒng)的基本概念之外，增加了對計算機控制系統(tǒng)與連續(xù)系統(tǒng)之間存在的特殊性和一些本質(zhì)區(qū)別的分析，這樣更有利于加深讀者對計算機控制和計算機控制系統(tǒng)的認識。
（2）隨著通信技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)和軟件技術(shù)的發(fā)展，計算機控制系統(tǒng)已經(jīng)跨入網(wǎng)絡(luò)化控制的新階段。為了適應(yīng)這種趨勢，在第8章中加大了控制網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)內(nèi)容的介紹，增加了工業(yè)以太控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和控制網(wǎng)絡(luò)與管理網(wǎng)絡(luò)的集成技術(shù)等內(nèi)容，在第10章計算機控制系統(tǒng)設(shè)計實例中，結(jié)合作者的科研成果，增加了基于二乘二取二的分布式安全計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)等網(wǎng)絡(luò)控制應(yīng)用案例，為讀者學(xué)習(xí)設(shè)計計算機網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)提供了幫助。
（3）第7章修改為計算機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計，增加了控制用計算機的選型和構(gòu)成計算機控制系統(tǒng)的總線連接技術(shù)；第9章修改為計算機控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計，增加了控制軟件設(shè)計語言的選用、控制算法的編排實現(xiàn)和涉及的采樣控制系統(tǒng)中采樣頻率的選擇等內(nèi)容。
�。�4）鑒于科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，將MATLAB計算工具軟件作為控制領(lǐng)域的仿真工具應(yīng)用已經(jīng)非常普及，相應(yīng)的參考書也很多，因此本書將原書第10章控制系統(tǒng)計算機輔助設(shè)計與仿真內(nèi)容刪除。
�。�5）為使全書內(nèi)容更加豐富和完整，對原書第3章、第4章等部分章節(jié)內(nèi)容做了少量增刪，并增加了每章的習(xí)題，便于讀者學(xué)習(xí)使用。
本書可作為高等院校自動化、電氣工程及其自動化、機械電子工程、測控技術(shù)與儀器、計算機科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)的高年級本科生教材和控制學(xué)科以及相關(guān)學(xué)科的研究生教材，也可供有關(guān)技術(shù)人員參考和自學(xué)。建議教學(xué)學(xué)時48~64學(xué)時，其中包括8~10學(xué)時的實驗教學(xué)。教師在講授過程中也可以根據(jù)學(xué)時安排及學(xué)生對象的不同，對本書中控制算法部分的章節(jié)進行有針對性的講授。
本書由李華、侯濤、繆仲翠和魏文軍共同編寫。其中第1、2章由李華完成，第3~5章由侯濤完成，第6、7、9章由繆仲翠完成，第8、10章由魏文軍完成，全書由李華和侯濤統(tǒng)稿。
本書由華中科技大學(xué)方華京教授擔(dān)任主審。第1版主編范多旺教授在本書的編寫過程給予了許多寶貴的修改意見和建議；研究生李丹丹、張帥等同學(xué)繪制了書中的部分插圖，并參與了部分校稿工作。本書編寫中認真學(xué)習(xí)和參考了國內(nèi)外同行專家學(xué)者的有關(guān)教材、專著和論文，并在本書中有所引用。此外，本書的編寫得到了機械工業(yè)出版社的大力支持與幫助。在此，一并對他們表示衷心的感謝！
由于作者水平有限，書中難免存在不妥之處，殷切希望廣大讀者批評指正。
計算機控制系統(tǒng)第2版前言編者
前言
第1章計算機控制系統(tǒng)概述
1.1計算機控制系統(tǒng)的基本概念
1.2計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用
1.3計算機控制系統(tǒng)的組成
1.3.1計算機控制系統(tǒng)的硬件組成
1.3.2計算機控制系統(tǒng)的軟件組成
1.4計算機控制系統(tǒng)的特性
1.4.1計算機控制系統(tǒng)的特點
1.4.2計算機控制系統(tǒng)的特殊問題
1.5計算機控制系統(tǒng)的典型形式
1.5.1數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視系統(tǒng)
1.5.2直接數(shù)字控制系統(tǒng)
1.5.3監(jiān)督控制系統(tǒng)
1.5.4分散型控制系統(tǒng)
1.5.5現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)
1.6計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計方法
本章小結(jié)
習(xí)題和思考題
第2章線性離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述和分析
方法
2.1信號變換理論
2.1.1連續(xù)信號的采樣和量化
2.1.2采樣定理
2.1.3采樣信號的復(fù)現(xiàn)和采樣保持器
2.2線性離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述方法
2.2.1差分方程的定義
2.2.2差分方程的求解
2.3線性離散系統(tǒng)的Z變換分析法
2.3.1Z變換的定義
2.3.2Z變換法
2.3.3Z變換的基本定理
2.3.4Z反變換
2.3.5用Z變換解差分方程
2.4脈沖傳遞函數(shù)
2.4.1脈沖傳遞函數(shù)的概念
2.4.2離散系統(tǒng)框圖的變換
2.5線性離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
2.5.1s平面到z平面的變換
2.5.2z平面的穩(wěn)定性條件
2.5.3朱利穩(wěn)定性判據(jù)
2.5.4W變換的穩(wěn)定性判據(jù)
2.6線性離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析
2.7線性離散系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)分析
本章小結(jié)
習(xí)題和思考題
第3章開環(huán)數(shù)字程序控制
3.1數(shù)字程序控制基礎(chǔ)
3.1.1運動軌跡插補的基本原理
3.1.2數(shù)字程序控制系統(tǒng)分類
3.2逐點比較法插補原理
3.2.1逐點比較法直線插補
3.2.2逐點比較法圓弧插補
3.3步進電動機控制技術(shù)
3.3.1步進電動機工作原理
3.3.2步進電動機的脈沖分配程序
3.3.3步進電動機的速度控制程序
本章小結(jié)
習(xí)題和思考題
第4章計算機控制系統(tǒng)的常規(guī)控制
技術(shù)
4.1數(shù)字PID控制
4.1.1模擬PID調(diào)節(jié)器
4.1.2理想微分數(shù)字PID控制器
4.1.3實際微分數(shù)字PID控制器
4.1.4數(shù)字PID控制算法的改進
4.1.5數(shù)字PID控制器參數(shù)的整定
4.2最少拍控制
4.2.1最少拍控制的基本原理
4.2.2閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)Φ(z)的結(jié)構(gòu)
設(shè)計
4.2.3最少拍有紋波控制器的設(shè)計
4.2.4最少拍無紋波控制器的設(shè)計
4.2.5最少拍系統(tǒng)的改進措施
4.3純滯后控制
4.3.1施密斯預(yù)估控制
4.3.2達林算法
本章小結(jié)
習(xí)題和思考題
第5章計算機控制系統(tǒng)的離散狀態(tài)
空間設(shè)計
5.1狀態(tài)空間描述的基本概念
5.1.1離散時間系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述
5.1.2離散時間系統(tǒng)的能控性
5.1.3離散時間系統(tǒng)的能觀性
5.2采用狀態(tài)空間模型的極點配置設(shè)計
5.2.1按極點配置設(shè)計控制規(guī)律
5.2.2按極點配置設(shè)計狀態(tài)觀測器
5.2.3按極點配置設(shè)計控制器
5.3采用狀態(tài)空間模型的最優(yōu)化設(shè)計
5.3.1最優(yōu)控制規(guī)律設(shè)計
5.3.2狀態(tài)最優(yōu)估計器設(shè)計
5.3.3LQG最優(yōu)控制器設(shè)計
本章小結(jié)
習(xí)題和思考題
計算機控制系統(tǒng)第2版目錄第6章計算機控制系統(tǒng)的先進控制
技術(shù)
6.1內(nèi)�？刂�
6.1.1內(nèi)�？刂苹驹�
6.1.2內(nèi)�？刂破鞯脑O(shè)計
6.1.3內(nèi)模PID控制
6.1.4內(nèi)�？刂频碾x散算式
6.1.5內(nèi)模控制的仿真實驗
6.2模型預(yù)測控制
6.2.1模型預(yù)測控制基本原理
6.2.2模型算法控制
6.2.3動態(tài)矩陣控制
6.2.4模型預(yù)測控制的工程設(shè)計
本章小結(jié)
習(xí)題和思考題
第7章計算機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計
7.1控制用計算機系統(tǒng)的硬件要求
7.1.1對計算機主機的要求
7.1.2對過程輸入輸出通道的要求
7.1.3對軟件系統(tǒng)的要求
7.1.4方便的人機聯(lián)系
7.1.5系統(tǒng)的可靠性及可維護性
7.2控制用計算機的選擇
7.2.1計算機速度的選擇
7.2.2計算機字長的確定
7.3計算機控制系統(tǒng)的過程通道
7.3.1數(shù)字量輸入輸出通道
7.3.2模擬量輸入通道
7.3.3模擬量輸出通道
7.4總線技術(shù)
7.4.1總線的定義及分類
7.4.2常用總線介紹
本章小結(jié)
習(xí)題和思考題
第8章計算機網(wǎng)絡(luò)控制
8.1計算機工業(yè)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)
8.1.1網(wǎng)絡(luò)功能及分類
8.1.2網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)
8.1.3網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)
8.1.4網(wǎng)絡(luò)訪問控制
8.1.5信息交換技術(shù)
8.1.6網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及其層次結(jié)構(gòu)
8.1.7網(wǎng)絡(luò)互連
8.1.8IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)
8.1.9控制網(wǎng)絡(luò)的特點
8.1.10工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的選型考慮
8.2集散控制系統(tǒng)
8.2.1集散控制系統(tǒng)的產(chǎn)生與發(fā)展
8.2.2集散控制系統(tǒng)的特點
8.2.3集散控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)
8.3現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)
8.3.1現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的產(chǎn)生與
發(fā)展
8.3.2現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的特點
8.3.3現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)
8.3.4幾種典型的現(xiàn)場總線
8.4以太控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
8.4.1工業(yè)以太網(wǎng)概述
8.4.2以太控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的特點
8.4.3以太控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)
8.4.4以太網(wǎng)用于工業(yè)現(xiàn)場的關(guān)鍵
技術(shù)
8.5控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)的集成技術(shù)
8.5.1網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)
8.5.2動態(tài)數(shù)據(jù)交換技術(shù)
8.5.3遠程通信技術(shù)
8.5.4數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)
本章小結(jié)
習(xí)題和思考題
第9章計算機控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計
9.1計算機控制系統(tǒng)的軟件概念
9.1.1控制軟件的特點
9.1.2控制應(yīng)用軟件的體系結(jié)構(gòu)
9.1.3控制軟件設(shè)計語言的選用
9.1.4實時控制軟件的設(shè)計
9.2控制算法的編排實現(xiàn)
9.2.1控制算法的編排結(jié)構(gòu)
9.2.2比例因子的配置
9.3數(shù)據(jù)處理技術(shù)
9.3.1系統(tǒng)誤差的校正
9.3.2數(shù)字濾波
9.3.3非線性處理
9.3.4標(biāo)度變換方法
9.3.5越限報警處理
9.4采樣頻率的選擇
9.4.1采樣頻率對系統(tǒng)性能的影響
9.4.2選擇采樣頻率的經(jīng)驗規(guī)則
9.4.3多采樣頻率配置
本章小結(jié)
習(xí)題和思考題
第10章計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計與
工程實現(xiàn)
10.1計算機控制系統(tǒng)設(shè)計的原則與
步驟
10.1.1系統(tǒng)設(shè)計的原則
10.1.2系統(tǒng)設(shè)計的步驟
10.2計算機控制系統(tǒng)抗干擾技術(shù)
10.2.1干擾的來源與種類
10.2.2硬件抗干擾技術(shù)
10.2.3軟件抗干擾技術(shù)
10.3計算機控制系統(tǒng)設(shè)計實例
10.3.1鐵路車站全電子信號控制系統(tǒng)
設(shè)計
10.3.2真空釬焊爐溫度控制系統(tǒng)
10.3.3基于二乘二取二的分布式安全計算機
聯(lián)鎖系統(tǒng)
本章小結(jié)
習(xí)題和思考題
附錄
附錄A常用函數(shù)的Z變換
附錄BMATLAB控制系統(tǒng)工具箱庫
函數(shù)
附錄C部分例題MATLAB仿真參考程序
清單
參考文獻
書單推薦
