計算機控制及仿真

前言

計算機控制理論是現(xiàn)代自動控制理論的重要組成部分，是經(jīng)典自動控制理論與現(xiàn)代計算機技術相結合的產(chǎn)物。近年來，計算機控制理論被廣泛地應用于國防與國民經(jīng)濟發(fā)展的各個領域，以航空、航天系統(tǒng)為例，目前在研的新型導彈、飛機及航天器上均廣泛采用計算機控制系統(tǒng)來提高其性能?？梢院敛豢鋸埖卣f，計算機控制系統(tǒng)已經(jīng)成為自動控制系統(tǒng)發(fā)展的必然方向。本書是以多年教學工作為基礎，同時廣泛參考國內(nèi)外相關文獻資料編撰而成的，其目的是為高等院校的學生及相關科研人員提供一本入門的教材或參考資料。內(nèi)容涵蓋計算機控制系統(tǒng)的組成、工作原理和實際方法，力圖使讀者通過本書的學習，可以對計算機控制系統(tǒng)有一個全面的認識。本書中所有的算例均給出Matlab計算源代碼，方便讀者進行深入學習。本書共6章。第1章介紹了計算機控制系統(tǒng)；第2章介紹了計算機控制系統(tǒng)中采樣信號的轉換和處理；第3章介紹了數(shù)字程序控制技術；第4章介紹了計算機控制系統(tǒng)的經(jīng)典設計方法及仿真；第5章介紹了PID控制在飛行器姿態(tài)控制中的應用；第6章介紹了離散域中的計算機控制方法及仿真。

內(nèi)容概要

本書介紹了計算機控制系統(tǒng)的組成、工作原理和設計方法。本書是作者在多年教學工作的基礎上，廣泛參考國內(nèi)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(nèi)容精練、難易適中。    全書共6章，包括計算機控制概述、計算機控制系統(tǒng)中信號的轉換和處理、數(shù)字程序控制技術、經(jīng)典計算機控制系統(tǒng)設計方法、PID控制在飛行器姿態(tài)控制中的應用、離散域中的計算機控制方法。本書包含全部示例的Maflab計算程序源代碼，以方便讀者學習使用。    本書可供控制及相關專業(yè)高等院校教師和學生以及工程技術人員參考使用。

書籍目錄

第1章  計算機控制概述  1.1 計算機控制系統(tǒng)的概念    1.1.1 計算機控制基礎    1.1.2 計算機控制系統(tǒng)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(tǒng)的工作方式和組成    1.2.1 計算機控制系統(tǒng)的工作方式    1.2.2 計算機控制系統(tǒng)的組成    1.2.3 導彈計算機控制系統(tǒng)舉例    1.2.4 計算機控制系統(tǒng)的控制計算機特點  1.3 計算機控制系統(tǒng)的分類    1.3.1 按功能分類    1.3.2 按控制規(guī)律分類  1.4 計算機控制系統(tǒng)的研究內(nèi)容和基本要求    1.4.1 計算機控制系統(tǒng)的研究內(nèi)容    1.4.2 計算機控制系統(tǒng)的基本要求  1.5 計算機控制系統(tǒng)的優(yōu)越性  習題第2章 計算機控制系統(tǒng)的信號  2.1 信號的轉換和處理    2.1.1 采樣過程及其數(shù)學描述    2.1.2 前置濾波    2.1.3 采樣信號的復現(xiàn)    2.1.4 后置濾波    2.1.5 信號的數(shù)字化過程  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(shù)字量輸入通道    2.2.4 數(shù)字量輸出通道  習題第3章 數(shù)字程序控制技術  3.1 數(shù)字程序控制基礎    3.1.1 閉環(huán)數(shù)字程序控制    3.1.2 開環(huán)數(shù)字程序控制  3.2 開環(huán)數(shù)值控制的基本原理    3.2.1 數(shù)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(xiàn)直線插補計算程序  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(tǒng)原理  習題第4章 計算機控制系統(tǒng)的經(jīng)典設計及仿真  4.1 連續(xù)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(xù)域一離散化設計及仿真舉例  4.2數(shù)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(shù)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(qū)的PID控制算法  4.4 PID控制器參數(shù)選擇    4.4.1 采樣周期的選擇    4.4.2 參數(shù)整定方法  習題第5章 PID控制在飛行器姿態(tài)控制中的應用  5.1 導彈縱向通道姿態(tài)角控制系統(tǒng)組成原理  5.2 導彈彈體小擾動線性化模型  5.3 導彈飛行控制系統(tǒng)數(shù)學模型  5.4 導彈縱向通道阻尼回路設計  5.5 導彈縱向通道姿態(tài)角控制系統(tǒng)設計仿真舉例  習題第6章 計算機控制系統(tǒng)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平面之間的映射關系    6.1.2 系統(tǒng)動態(tài)指標和z域零極點的關系  ……附錄 常見系統(tǒng)的Z變換和廣義Z變換參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：1.5 計算機控制系統(tǒng)的優(yōu)越性與由模擬元部件或常規(guī)儀表組成的控制系統(tǒng)相比，計算機控制系統(tǒng)有以下特點。1.優(yōu)點（1）能實現(xiàn)復雜的控制規(guī)律，提高控制質(zhì)量。這主要是因為復雜控制規(guī)律往往難以用模擬元件實現(xiàn)，而數(shù)字計算機是通過算法編程實現(xiàn)的，同時具有強大的記憶和判斷功能。（2）控制規(guī)律靈活、多樣、改變方便。計算機控制系統(tǒng)中，控制規(guī)律由軟件實現(xiàn)，所以可任意設計或改動程序，而不必像模擬控制那樣，要重新設計加工電路或更換儀表及連接。（3）一臺計算機可以代替多臺模擬調(diào)節(jié)器或裝置。這是因為計算機有分時功能，顯示器的引用可節(jié)省大量的顯示儀表，使龐大的儀表屏大大縮小。（4）控制與管理相結合，自動化程度大大提高。這主要是由于計算機具有計算、記憶、判斷、人一機對話等功能。2.缺點與連續(xù)控制系統(tǒng)相比，計算機控制系統(tǒng)也有一些缺點和不足：（1）可靠性還要進一步提高；（2）對環(huán)境要求較高；（3）需要一定熟練程度的使用和維修人員。但全面比較起來，隨著對自動控制系統(tǒng)功能要求的不斷提高，現(xiàn)代的控制系統(tǒng)不管是簡單的還是復雜的，幾乎都是采用計算機進行控制的。

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《計算機控制及仿真》可供控制及相關專業(yè)高等院校教師和學生以及工程技術人員參考使用?！队嬎銠C控制及仿真》是由國防工業(yè)出版社出版的。

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