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第1章　绪言1

1.1　计算机控制系统概述1

1.1.1　计算机控制系统的结构1

1.1.2　计算机控制系统的功能2

1.1.3　有关的几个问题3

1.1.4　计算机控制对计算机（系统）的要求4

1.2　分布式控制系统概述4

1.3　网络控制系统概述6

思考与练习1&..6

第2章　采样过程与信号重构8

2.1　采样过程与采样定理8

2.1.1　采样过程时域模型8

2.1.2　采样过程频域模型9

2.1.3　采样定理10

2.2　保持法信号重构13

思考与练习217

第3章　线性离散系统的数学模型19

3.1　差分方程及求解19

3.1.1　差分方程表达式19

3.1.2　差分方程求解20

3.2　脉冲响应与卷积和22

3.2.1　脉冲响应22

3.2.2　卷积和22

3.3　Z传递函数23

3.3.1　有关Z变换的四个问题23

3.3.2　Z传递函数26

3.4　离散状态空间模型30

3.4.1　一般表达式30

3.4.2　传递矩阵与特征方程31

3.4.3　递推法求解31

3.4.4　差分方程转换为状态空间模型32

3.5　频率响应36

3.5.1　频率响应定义36

3.5.2　求频率响应36

3.5.3　频率响应特性的性质37

3.5.4　频率响应图37

思考与练习342

第4章　计算机控制系统的离散化模型及分析44

4.1　动态系统的离散化模型44

4.1.1　带零阶保持器的动态系统的Z传递函数44

4.1.2　连续状态方程的离散化45

4.2　计算机控制系统的闭环Z传递函数49

4.2.1　单位反馈闭环控制系统Z传递函数49

4.2.2　非单位反馈闭环控制系统Z传递函数50

4.3　动态响应、稳态误差与稳定性分析51

4.3.1　动态响应51

4.3.2　稳态误差55

4.3.3　稳定性56

4.4　扰动及其抑制57

4.4.1　扰动模型57

4.4.2　负载扰动及其抑制58

4.4.3　参数变化60

4.4.4　量测噪声61

4.5　计算机控制系统分析62

4.5.1　Z域法分析62

4.5.2　离散状态空间法分析67

4.5.3　频率响应68

4.5.4　采样周期与系统性能70

思考与练习472

第5章　计算机控制系统的传统设计法74

5.1　数字滤波器法74

5.1.1　数字滤波器的设计步骤74

5.1.2　离散化的近似方法75

5.2　根轨迹法78

5.2.1　根轨迹定义79

5.2.2　根轨迹法设计81

5.3　数字PID控制85

5.3.1　模拟PID控制85

5.3.2　数字PID控制86

5.4　频率响应法93

5.4.1 Z平面与W平面93

5.4.2　频率响应法设计94

5.5　时延系统的Smith控制98

5.6　有限拍无振荡控制102

5.6.1　有限拍控制系统设计102

5.6.2　有限拍无振荡控制系统设计105

5.6.3　引入加权因子107

5.6.4　有关的两个问题107

思考与练习5108

第6章　计算机控制系统的状态空间设计法109

6.1　能控性与能观测性109

6.1.1　能控性109

6.1.2　能观测性110

6.1.3　输出能控性111

6.1.4　对偶原理111

6.2　状态反馈极点配置调节系统设计113

6.2.1　设计准则113

6.2.2　有关的三个问题114

6.3　状态观测器设计120

6.3.1　四种状态观测器设计120

6.3.2　有关的两个问题123

6.4　有观测器的状态反馈控制系统设计125

6.4.1　有观测器的状态反馈调节系统设计125

6.4.2　有观测器的状态反馈控制系统设计127

思考与练习6135

第7章　计算机控制系统的实现136

7.1　控制器的运算结构136

7.2　计算机控制系统的硬件结构141

7.2.1　微型计算机141

7.2.2　模拟输入／输出通道146

7.2.3　应用MATLAB对模拟输入输出接口进行操作152

7.2.4　实时时钟158

7.3　数值精度问题164

7.4　实时软件设计的几个问题169

思考与练习7171

第8章　计算机控制系统应用172

8.1　高精度角位置伺服系统设计172

8.1.1　控制系统硬件结构172

8.1.2　系统设计173

8.1.3　系统抗干扰能力177

8.2　飞机俯仰运动模型及增稳控制178

8.2.1　坐标系等描述179

8.2.2　飞机俯仰运动模型179

8.2.3　元部件181

8.2.4　俯仰运动增稳控制183

第9章　分布式计算机控制系统188

9.1　分布式控制系统概述188

9.1.1　分布式控制系统的结构189

9.1.2　分布式控制系统的特点191

9.1.3　现场总线技术192

9.1.4　现场总线特征193

9.2　现场总线技术196

9.2.1　现场总线的原理与结构196

9.2.2　现场总线的特点198

9.2.3　现场总线的分类199

9.3　分布式控制系统应用205

9.3.1　现代军机仿真系统概述205

9.3.2　现代军机仿真系统的总体设计206

思考与练习9210

第10章　网络控制系统211

10.1　网络控制系统概述211

10.1.1　网络控制系统的组成211

10.1.2　网络控制系统的特点214

10.1.3　网络控制系统分析与设计的难点216

10.1.4　网络控制系统设计应满足的系统要求219

10.2　网络控制系统建模220

10.2.1　考虑网络时延的NCS建模方法221

10.2.2　考虑网络数据丢包的NCS建模方法222

10.2.3　考虑多包传输时的NCS建模方法223

10.3　网络控制系统的仿真工具MATLAB/TrueTime225

思考与练习10230

参考文献231