《計算機控制及仿真》是2009年國防工業出版社出版的圖書，作者是朱蘇朋。該書可供控制及相關專業高等院校教師和學生以及工程技術人員參考使用。
基本介紹
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
全書共6章，包括計算機控制概述、計算機控制系統中信號的轉換和處理、數字程式控制技術、經典計算機控制系統設計方法、PID控制在飛行器姿態控制中的套用、離散域中的計算機控制方法。《計算機控制及仿真》包含全部示例的Maflab計算程式原始碼，以方便讀者學習使用。
《計算機控制及仿真》介紹了計算機控制系統的組成、工作原理和設計方法。《計算機控制及仿真》是作者在多年教學工作的基礎上，廣泛參考國內外相關資料編寫而成的。編寫過程中力圖做到理論與實踐相結合、內容精練、難易適中。
圖書目錄
第1章 計算機控制概述
1.1 計算機控制系統的概念
計算機控制系統(Computer Control System，簡稱CCS)是套用計算機參與控制並藉助一些輔助部件與被控對象相聯繫，以獲得一定控制目的而構成的系統。這裡的計算機通常指數字計算機，可以有各種規模，如從微型到大型的通用或專用計算機。輔助部件主要指輸入輸出接口、檢測裝置和執行裝置等。與被控對象的聯繫和部件間的聯繫，可以是有線方式，如通過電纜的模擬信號或數位訊號進行聯繫；也可以是無線方式，如用紅外線、微波、無線電波、光波等進行聯繫。
1.1.1 計算機控制基礎
1.1.2 計算機控制系統的基本特點
1.1.3 計算機控制的控制過程
1.2 計算機控制系統的工作方式和組成
1.2.1 計算機控制系統的工作方式
1.2.2 計算機控制系統的組成
計算機控制系統就是利用計算機（通常稱為工業控制計算機）來實現工業過程自動控制的系統。在計算機控制系統中，由於工業控制機的輸入和輸出是數位訊號，而現場採集到得信號或送到執行機構的信號大多是模擬信號，因此與常規的按偏差控制的閉環負反饋系統相比，計算機控制系統需要有數/模轉換器和模/數轉換器這兩個環節。
計算機把通過測量元件、變送單元和模數轉換器送來的數位訊號，直接反饋到輸入端與設定值進行比較，然後根據要求按偏差進行運算，所得到數字量輸出信號經過數模轉換器送到執行機構，對被控對象進行控制，使被控變數穩定在設定值上。這種系統稱為閉環控制系統。
計算機控制系統由工業控制機和生產過程兩大部分組成。工業控制機硬體指計算機本身及外圍設備。硬體包括計算機、過程輸入輸出接口、人機接口、外部存儲器等。軟體系統是能完成各種功能電腦程式的總和，通常包括系統軟體跟套用軟體。
1.2.3 飛彈計算機控制系統舉例
1.2.4 計算機控制系統的控制計算機特點
1.3 計算機控制系統的分類
數據採集系統
在這種套用中，計算機只承擔數據的採集跟處理工作，而不直接參與控制。它對生產過程各種工藝變數進行巡迴檢測、處理、記錄及變數的超限報警，同時對這些變數進行累計分析和實時分析，得出各種趨勢分析，為操作人員提供參考。
直接數字控制系統
計算機根據控制規律進行運算，然後將結果經過過程輸出通道，作用到被控對象，從而使被控變數符合要求的性能指標。與模擬系統不同之處在於，在模擬系統中，信號的傳送不需要數位化；而數字系統必須先進行模數轉換，輸出控制信號也必須進行數模轉換，然後才能驅動執行機構。因為計算機有較強的計算能力，所以控制算法的改變很方便。
由於計算機直接承擔控制任務，所以要求實時性要好、可靠性高和適應性強。
監督計算機控制系統
這個系統根據生產過程的工況和已定的數學模型，進行最佳化分析計算，產生最最佳化設定值，送給直接數字控制系統執行。監督計算機系統承擔著高級控制與管理任務，要求數據處理功能強，存儲容量大等，一般採用較高檔微機。
分級控制系統
現場匯流排控制系統
也就是FCS，是新一代分散式控制系統。該系統改進了DCS系統成本高，各廠商的產品通信標準不統一而造成不能互聯的弱點。
近年來，由於現場匯流排的發展，智慧型感測器跟執行器也向數位化方向發展，用數位訊號取代4-20mA模擬信號，為現場匯流排的套用奠定了基礎。現場匯流排是連線工業現場儀表和控制裝置之間的全數位化、雙向、多站點的串列通信網路。現場匯流排被稱為21世紀的工業控制網路標準。
1.3.1 按功能分類
1.3.2 按控制規律分類
1.4 計算機控制系統的研究內容和基本要求
1.4.1 計算機控制系統的研究內容
1.4.2 計算機控制系統的基本要求
1.5 計算機控制系統的優越性
習題
第2章 計算機控制系統的信號
2.1 信號的轉換和處理
2.1.1 採樣過程及其數學描述
2.1.2 前置濾波
2.1.3 採樣信號的復現
2.1.4 後置濾波
2.1.5 信號的數位化過程
2.2 過程通道的組成和功能
2.2.1 模擬量輸入通道
2.2.2 模擬量輸出通道
2.2.3 數字量輸入通道
2.2.4 數字量輸出通道
習題
第3章 數字程式控制技術
3.1 數字程式控制基礎
3.1.1 閉環數字程式控制
3.1.2 開環數字程式控制
3.2 開環數值控制的基本原理
3.2.1 數值控制的基本原理
3.2.2 逐點比較法插補原理
3.2.3 用Matlab實現直線插補計算程式
3.3 步進電機的控制
3.3.1 步進電機的工作原理
3.3.2 步進電機的工作方式
3.3.3 步進電機控制系統原理
習題
第4章 計算機控制系統的經典設計及仿真
4.1 連續域-離散化設計
4.1.1 模擬化設計方法
4.1.2 離散化方法
4.1.3 連續域一離散化設計及仿真舉例
4.2 數字PID控制器設計及仿真
4.2.1 模擬PID控制器及仿真
4.2.2 數字PID控制算法及仿真
4.3 對標準PID算法的改進
4.3.1 位置式PID算法的積分飽和作用及其抑制
4.3.2 抑制干擾的PID算法
4.3.3 帶死區的PID控制算法
4.4 PID控制器參數選擇
4.4.1 採樣周期的選擇
4.4.2 參數整定方法
習題
第5章 PID控制在飛行器姿態控制中的套用
5.1 飛彈縱向通道姿態角控制系統組成原理
5.2 飛彈彈體小擾動線性化模型
5.3 飛彈飛行控制系統數學模型
5.4 飛彈縱向通道阻尼迴路設計
5.5 飛彈縱向通道姿態角控制系統設計仿真舉例
習題
第6章 計算機控制系統的離散化設計方法及仿真
6.1 z平面根軌跡設計
6.1.1 s平面和z平面之間的映射關係
6.1.2 系統動態指標和z域零極點的關係
6.1.3 z平面根軌跡的繪製法
6.1.4 計算機控制系統的根軌跡設計方法及仿真
6.2 頻率域設計方法
6.2.1 w變換和w'變換
6.2.2 w'變換的特性
6.2.3 計算機控制系統的頻率域設計方法及仿真
6.3 解析設計法
6.3.1 解析設計法的概念及步驟
6.3.2 最少拍系統設計原則
6.3.3 最少拍有波紋系統設計
6.3.4 最少拍無波紋系統設計
6.3.5 最少拍系統的改進設計——慣性因子法
6.3.6 複雜控制規律——純滯後對象的控制
習題
附錄 常見系統的Z變換和廣義Z變換
參考文獻
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