计算机控制技术(第2版)(高等学校教材 计算机应用) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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姜学军，刘新国，李晓静著 著

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• 高等学校教材
• 第2版
• 工业控制
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• 嵌入式系统

店铺： 博学精华图书专营店

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302190981

商品编码：29705860859

包装：平装

出版时间：2009-07-01

基本信息

书名:计算机控制技术(第2版)(高等学校教材 计算机应用)

：29.50元

售价：20.1元,便宜9.4元,折扣68

作者:姜学军,刘新国,李晓静著

出版社：清华大学出版社

出版日期：2009-07-01

ISBN：9787302190981

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.522kg

编辑推荐

内容提要

本书系统地阐述了计算机控制系统的分析方法、设计方法及工程实际的应用，主要内容包括计算机控制系统的组成及分类、信号的采样与恢复、性能及指标、发展概况及趋势，Z变换、Z传递函数、Z变换的性质和定理、广义Z变换，计算机控制系统分析，计算机控制系统离散化设计方法和模拟化设计方法，线性离散系统状态空间分析方法，线性离散系统状态空间设计，复杂控制规律系统设计，模糊控制系统设计，专家控制系统设计，神经网络控制系统设计，计算机控制系统设计与实现的设计原则、步骤、输入输出通道设计、抗干扰技术以及应用实例。
　　本书既注重理论体系的完整性，又注重工程实际的应用性，理论联系实际，解决工程实际中常出现的问题。
　　本书可作为高等院校计算机、电子、自动控制及自动化专业的本科教材，也可作为有关科技人员的参考书。

目录

章　绪论
　1.1　计算机控制系统概述　
　1.2　信号的采样与恢复　
　1.3　计算机控制系统发展趋势　
　习题　
第2章　Z变换及Z传递函数　
　2.1　Z变换定义与常用函数Z变换　
　2.2　Z变换的性质和定理　
　2.3　Z反变换　
　2.4　广义Z变换　
　2.5　线性定常离散系统的差分方程及其解　
　2.6　Z传递函数　
　2.7　广义Z传递函数　
　习题　
第3章　计算机控制系统的分析　
　3.1　离散系统的稳定性分析　
　3.2　离散系统的过渡响应分析　
　3.3　离散系统的稳态准确度分析　
　3.4　离散系统的响应
　3.5　离散系统的根轨迹分析法
　3.6　离散系统的频率分析法
　习题
第4章　计算机控制系统的离散化设计　
　4.1　少拍计算机控制系统的设计　
　4.2　无波纹少拍计算机控制系统设计　
　4.3　误差平方和小系统的设计　
　4.4　在扰动作用下计算机控制系统的设计　
　4.5　复合控制系统设计
　4.6　数字控制器的根轨迹设计法
　4.7　数字控制器的频域设计法
　4.8　数字控制器的计算机程序实现
　习题
第5章　计算机控制系统的模拟化设计　
第6章　线性离散系统状态空间分析
第7章　线性离散系统状态空间设计　
第8章　复杂控制规律系统设计　
第9章　模糊控制系统设计　
0章　专家控制系统设计　
1章　神经网络控制系统设计
2章　计算机控制系统设计与实现
参考文献

作者介绍

文摘

序言

《计算机控制系统原理与应用》 内容简介 本书旨在全面深入地介绍计算机控制系统的基本原理、设计方法、实现技术以及广泛的应用前景。作为一本面向高等学校计算机应用专业的高阶教材，我们致力于为学生构建坚实的理论基础，培养解决实际工程问题的能力。全书内容紧密围绕计算机控制的核心概念展开，涵盖了从基础的数字信号处理到复杂的自适应控制策略，力求展现计算机技术在自动化领域中的强大威力。 第一章 数字控制系统的基础 本章将引出计算机控制系统的基本概念及其重要性。我们将深入探讨数字信号与模拟信号的区别，以及它们之间的转换过程，包括采样定理（Nyquist-Shannon Sampling Theorem）的原理和意义，量化误差的产生及抑制方法。同时，我们将介绍数字控制系统中常见的信号处理技术，如滤波（低通、高通、带通滤波器）和信号的表示方法（时域、频域），为后续章节的学习打下坚实基础。 第二章 离散系统建模 建立精确的数学模型是设计和分析数字控制系统的关键。本章将聚焦于离散时间系统的建模方法。我们将从连续时间系统的时域和频域模型出发，详细介绍零阶保持器（Zero-Order Hold, ZOH）的作用及其对系统频率特性的影响。然后，我们将学习如何将连续时间传递函数（连续传递函数，如拉普拉斯域中的 G(s)）转换为离散时间传递函数（脉冲传递函数，如Z域中的 G(z)），包括脉冲不变法、双线性变换法等。此外，我们还将介绍状态空间方法的离散化，如欧拉法、零阶保持器下的状态方程离散化，以及离散时间系统的时域响应分析。 第三章 离散系统稳定性分析 稳定性是控制系统最重要的性能指标之一。本章将深入探讨离散时间系统的稳定性判据。我们将复习连续时间系统稳定性（如 Routh-Hurwitz 判据）的概念，并将其扩展到离散时间系统。我们将重点介绍 Jury 稳定判据，以及根轨迹法在离散系统稳定性分析中的应用。此外，我们将讨论奈奎斯特稳定性判据在离散系统中的适用性，并通过具体算例演示如何利用这些工具来判断系统的稳定性。 第四章 离散系统时域和频域分析 除了稳定性，系统的时间响应特性（如超调量、调节时间、上升时间）和频率响应特性（如带宽、幅相裕度）也是评价系统性能的重要方面。本章将分别对离散系统的时域和频域分析方法进行阐述。在时域分析方面，我们将学习如何求解离散系统的单位阶跃响应、单位脉冲响应，并分析其动态特性。在频域分析方面，我们将引入离散时间系统的频率响应概念，并介绍利用 Bode 图、Nyquist 图等工具来分析系统的幅频和相频特性，从而评估系统的动态性能和鲁棒性。 第五章 PID 控制器设计 比例-积分-微分（PID）控制器是工业界应用最广泛的控制器之一。本章将详细介绍 PID 控制器的原理、结构以及设计方法。我们将深入剖析比例（P）、积分（I）和微分（D）作用的物理意义及其对系统性能的影响。随后，我们将介绍多种 PID 控制器的整定方法，包括经验整定法（如 Ziegler-Nichols 方法）、模型基设计法（如基于零极点配置的 PID 设计）以及基于性能指标优化的 PID 设计。我们将讨论 PID 控制器在实际应用中可能遇到的问题，如积分饱和、微分先行等，并介绍相应的改进措施。 第六章 状态空间方法与控制器设计 状态空间方法提供了一种更通用、更强大的系统描述和分析工具。本章将介绍基于状态空间方法的控制器设计。我们将从离散时间状态空间方程出发，介绍状态反馈控制器的设计原理，包括极点配置（Pole Placement）方法，以及如何根据期望的系统性能来确定反馈增益矩阵。此外，我们将引入最优控制的概念，简要介绍线性二次型调节器（LQR）的设计思想，以及状态观测器的设计，以解决无法直接测量所有系统状态的问题。 第七章 采样系统与脉冲传递函数 本章将对采样过程进行更深入的探讨，并引入脉冲传递函数（Impulse Transfer Function）的概念。我们将详细分析采样器的工作原理，以及采样对信号频谱的影响（混叠现象），并重申采样定理的重要性。我们将学习如何利用脉冲传递函数来描述采样系统，并将其与连续时间系统的传递函数联系起来。我们将演示如何利用脉冲传递函数进行系统的时域和频域分析，以及稳定性判据的应用。 第八章 计算机控制系统的实现 理论设计需要实际的硬件和软件来实现。本章将关注计算机控制系统的工程实现。我们将介绍微处理器、微控制器等核心硬件平台在控制系统中的应用，以及数字信号处理器（DSP）在高速信号处理中的优势。我们将探讨实时操作系统（RTOS）在计算机控制系统中的作用，包括任务调度、中断处理、进程间通信等。同时，我们将介绍常用的编程语言和开发工具，以及硬件接口设计、模拟数字转换（ADC）和数字模拟转换（DAC）等关键的实现技术。 第九章 计算机控制系统的抗干扰与鲁棒性设计 实际的控制系统总是受到各种干扰和模型不确定性的影响。本章将研究如何提高计算机控制系统的抗干扰能力和鲁棒性。我们将分析常见的干扰类型（如噪声、测量误差、执行器故障）及其对系统性能的影响。我们将介绍滤波器的设计技术，如卡尔曼滤波器，用于估计受噪声影响的状态。我们将探讨鲁棒控制的基本思想，并介绍一些简单的鲁棒控制器设计方法，旨在保证系统在模型参数变化或存在不确定性时仍能保持良好的性能。 第十章 计算机控制系统在典型工业领域的应用 理论知识需要通过实际应用来检验和巩固。本章将列举并分析计算机控制系统在多个典型工业领域的应用实例。我们将深入探讨这些应用场景，包括但不限于：工业过程控制（如温度、压力、流量控制）、机器人控制、数控机床、自动化生产线、航空航天控制系统等。通过这些案例分析，读者将能够更直观地理解计算机控制技术的实际价值，并激发其将所学知识应用于解决更复杂工程问题的能力。 第十一章 新型控制策略简介 为了应对日益复杂的控制任务和不断提出的性能要求，计算机控制领域也在不断发展新型的控制策略。本章将对一些前沿的控制技术进行简要介绍，以拓宽读者的视野。这可能包括模糊控制、神经网络控制、自适应控制、模型预测控制（MPC）等。我们将简要阐述这些技术的原理和优势，并指出它们在特定应用场景下的潜力，为有兴趣进一步深造的学生提供方向。 学习目标 通过学习本书，读者将能够： 理解计算机控制系统的基本原理和组成部分。 掌握离散时间系统的建模和分析方法。 熟练运用各种稳定性判据来分析系统的稳定性。 设计和实现经典的 PID 控制器，并具备一定的整定能力。 理解状态空间方法的强大之处，并能进行基本的控制器设计。 了解计算机控制系统的工程实现的关键技术。 认识到抗干扰和鲁棒性设计的重要性，并掌握一些基本方法。 通过具体案例了解计算机控制技术在各工业领域的广泛应用。 初步了解计算机控制领域的前沿发展方向。 本书内容循序渐进，理论与实践相结合，辅以大量的例题和习题，旨在帮助读者真正掌握计算机控制系统的理论和技术，为未来在自动化、机器人、嵌入式系统等领域的工作打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版设计真是让人眼前一亮，那种沉稳又不失现代感的字体搭配，读起来非常舒服。封面设计简洁大气，蓝白相间的色调给人一种专业、可靠的感觉，完全符合一本技术类教材应有的气质。装帧质量也相当过硬，即使是经常翻阅，书页也基本没有出现松动或磨损的情况，这对于长期学习者来说是个加分项。更值得称赞的是，书中的插图和图表制作得非常精良，线条清晰，标注明确，那些复杂的控制系统结构图和时序图，通过高质量的印刷呈现出来，直观易懂，极大地降低了理解难度。相比一些老旧教材，这本书在视觉体验上确实做到了与时俱进，让枯燥的理论学习过程变得稍微轻松了一些，至少在翻阅和查阅资料时，不会因为排版混乱或图文模糊而感到心烦意乱，这背后看得出编辑团队下了不少功夫。

评分☆☆☆☆☆

我最近接触了不少关于嵌入式系统和自动化控制的教材，但这本书在理论深度与工程实践的平衡把握上，可以说是做到了一个教科书级别的范本。它不仅仅停留在对PID算法或者状态空间描述的纯数学推导，而是紧密结合实际工业应用场景来阐述概念。比如，它对不同传感器信号的滤波处理，以及如何将理论模型映射到具体的PLC或单片机编程逻辑中，都有非常详尽的案例支撑。我特别欣赏作者们在讲解“鲁棒性”和“自适应控制”这些高阶概念时，没有采用过于晦涩的语言，而是通过对实际干扰源的分析，层层递进地构建出理论框架，这种由浅入深的讲解方式，让即便是初次接触这些高级理论的读者，也能抓住核心要点，而不是被一堆公式淹没，确实是工程技术人员案头必备的参考书。

评分☆☆☆☆☆

这本书的章节组织逻辑简直是教科书级的典范，它构建了一个非常严谨的知识体系脉络。从最基础的系统建模和传递函数建立开始，逐步过渡到时域和频域分析，然后引入了现代控制理论的核心——状态空间法，最后再汇集到实际的控制器设计与实现。这种循序渐进的结构，非常有利于学习者建立完整的认知地图。我发现，即便是隔了几个章节去回顾前面的知识点，也能很快地在脑海中定位到该概念在整个学科体系中的位置，这得益于前后章节之间极其紧密的内在逻辑联系。而且，每一章的开头都会有清晰的学习目标导引，结尾则会进行小结和关键概念的提炼，这种结构化的设计，极大地提高了自学效率，让人感觉每翻过一页，知识都在稳固地向前推进，没有丝毫的松散感。

评分☆☆☆☆☆

作为一名希望拓宽技术边界的工程师，我关注的重点往往是教材的“新颖度”和“前沿性”。这本书虽然定位是“第2版”，但它对新兴技术领域的关注度令人惊喜。它并没有沉湎于传统的经典控制理论，而是相当及时地引入了关于网络化控制系统（NCS）中的延迟与丢包对稳定性的影响分析，以及在分布式控制架构下如何进行协同控制的初步探讨。虽然这些前沿内容篇幅相对精炼，但它们无疑为读者打开了通往更复杂、更现代控制系统设计的大门。这使得这本书不仅是回顾基础的工具，更是一座通往未来工业自动化技术前沿的桥梁，避免了许多老版教材在面对工业4.0浪潮时显得力不从心的尴尬境地，对于希望保持技术领先性的读者来说，这是极其宝贵的价值所在。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的体验中，最让我感到踏实的是其习题部分的实用性和挑战性。它没有简单地罗列计算题，而是设计了大量贴近实际工程问题的思考题。例如，在讨论离散化方法时，习题会引导你对比零阶保持器和一阶保持器在特定系统响应上的细微差异，这要求读者必须深入理解理论背后的物理意义，而非仅仅套用公式。更棒的是，部分章节后面的习题给出了详细的解题思路引导，而非直接给出最终答案，这极大地培养了独立解决复杂问题的能力。对于教师而言，这套习题体系可以作为课程设计和考试命题的坚实基础；对于自学者来说，它提供了足够的“卡点”来检验自己是否真正掌握了知识的精髓，而不是停留在表面功夫。可以说，这些习题才是真正检验学习成果的试金石。