計算機控制教材介紹

計算機控制教材介紹第一頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五計算機控制

ComputerControl薛美盛中國科學技術(shù)大學自動化系

Lecture0-1第二頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五643主講姓

名：薛美盛辦公室：西區(qū)電二樓215室電

話

郵：xuems@

xuems@主

頁：/~xuems答

疑：周一上午10:00-11:30第三頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五644助教雷超杰（09研3607454leichj@西區(qū)電二樓二層，工業(yè)自動化研究所王振（09研3607454wzhen@西區(qū)電二樓二層，工業(yè)自動化研究所第四頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五645第五頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五646課程簡介自動化專業(yè)學科群基礎(chǔ)課（控制類）

名稱：計算機控制（基礎(chǔ)）學分：3學時：60時間：周三（3、4），周五（7、8、9）教室：3122+3323考核：考試50+平時40+作業(yè)10第六頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五647自動化專業(yè)專業(yè)基礎(chǔ)課程傳感器技術(shù)控制電機自動控制原理現(xiàn)代控制理論計算機控制（基礎(chǔ)）系統(tǒng)與控制實驗（1）系統(tǒng)與控制實驗（2）系統(tǒng)與控制實驗（3）系統(tǒng)與控制實驗（4）第七頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五648教學目標及要求掌握數(shù)字控制系統(tǒng)的基本理論和方法數(shù)字控制系統(tǒng)的數(shù)學描述數(shù)字控制系統(tǒng)的特性分析數(shù)字控制器設(shè)計了解先進控制的基本理論和應(yīng)用熟悉計算機控制系統(tǒng)的組成掌握計算機控制工程基本技術(shù)

為從事理論研究和工程技術(shù)工作打下基礎(chǔ)第八頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五649預(yù)修課程自動控制原理（專業(yè)必修課）現(xiàn)代控制理論（專業(yè)必修課）微機原理與系統(tǒng)復變函數(shù)第九頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6410Why?計算機已廣泛應(yīng)用于各類自動控制系統(tǒng)數(shù)字控制系統(tǒng)分析設(shè)計理論和方法以及工程實踐技術(shù)不斷發(fā)展，日臻完善計算機控制已經(jīng)成為以控制理論和計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的一門新的工程科學技術(shù)

計算機控制已經(jīng)成為連接控制理論與應(yīng)用的橋梁多門專業(yè)課程的理論基礎(chǔ)第十頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6411What?計算機控制基礎(chǔ)理論先進控制基本理論和應(yīng)用計算機控制系統(tǒng)計算機控制工程技術(shù)第十一頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6412關(guān)聯(lián)課程教材RichardC.Dorf,RobertH.Bishop.

現(xiàn)代控制系統(tǒng)（ModernControlSystems，11thEdition），北京：電子工業(yè)出版社，2009.6仝茂達，線性系統(tǒng)理論和設(shè)計，合肥：中國科學技術(shù)大學出版社，1998.8龐國仲，自動控制原理（修訂版），合肥：中國科學技術(shù)大學出版社，1998.2胡壽松，自動控制原理（第四版），北京：科學出版社，2001.2第十二頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6413ModernControlSystems

(RichardC.Dorf,RobertH.Bishop)1.IntroductiontoControlSystems2.MathematicalModelsofSystems3.StateVariableModels4.FeedbackControlSystemCharacteristics5.ThePerformanceofFeedbackControlSystems6.TheStabilityofLinearFeedbackSystems7.TheRootLocusMethod8.FrequencyResponseMethods9.StabilityintheFrequencyDomain10.TheDesignofFeedbackControlSystems11.TheDesignofStateVariableFeedbackSystems12.RobustControlSystems13.DigitalControlSystems第十三頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6414線性系統(tǒng)理論和設(shè)計（仝茂達）第1章數(shù)學基礎(chǔ)第2章系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型第3章系統(tǒng)的狀態(tài)響應(yīng)和輸出響應(yīng)第4章系統(tǒng)的能控性和能觀性第5章傳遞函數(shù)矩陣的狀態(tài)空間實現(xiàn)第6章系統(tǒng)的穩(wěn)定性第7章狀態(tài)反饋和狀態(tài)觀測器第8章多項式矩陣和矩陣分式第9章系統(tǒng)的多項式矩陣描述和傳遞函數(shù)矩陣性質(zhì)第10章多變量反饋系統(tǒng)的設(shè)計第十四頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6415自動控制原理（龐國仲）第1章緒論第2章單變量線性定常系統(tǒng)的數(shù)學描述第3章單變量線性定常系統(tǒng)的性能指標第4章控制系統(tǒng)中的反饋第5章時域分析第6章根軌跡法第7章頻域分析第8章工業(yè)對象的動態(tài)特性及測試方法第9章控制系統(tǒng)設(shè)計與校正第10章時滯系統(tǒng)的分析與設(shè)計方法第11章非線性系統(tǒng)第十五頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6416自動控制原理（胡壽松）第1章自動控制的一般概念第2章控制系統(tǒng)的數(shù)學模型第3章線性系統(tǒng)的時域分析法第4章線性系統(tǒng)的根軌跡法第5章線性系統(tǒng)的頻域分析法第6章線性系統(tǒng)的校正方法第7章離散系統(tǒng)的分析與校正第8章非線性控制系統(tǒng)分析第9章線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析與綜合第10章動態(tài)系統(tǒng)的最優(yōu)控制方法第十六頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6417教材（舊）李嗣福等編著，計算機控制基礎(chǔ)，合肥：中國科學技術(shù)大學出版社，2001第十七頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6418教材（新）李嗣福編著，計算機控制基礎(chǔ)（第2版），合肥：中國科學技術(shù)大學出版社，2006第十八頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6419目錄第1章計算機控制概述第2章信號轉(zhuǎn)換與Z變換第3章計算機控制系統(tǒng)數(shù)學描述第4章計算機控制系統(tǒng)特性分析第5章計算機控制系統(tǒng)基于輸入輸出模型設(shè)計第6章計算機控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間設(shè)計法第7章模型預(yù)測控制算法及設(shè)計第8章計算機控制系統(tǒng)的工程實現(xiàn)第十九頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6420新版教材增加5.2.4節(jié)Smith預(yù)估補償PID控制原5.2.4節(jié)改為5.2.5節(jié)增加5.4.3節(jié)大林（Dahlin）控制器設(shè)計增加5.5.4節(jié)卡爾曼（Kalman）控制器設(shè)計第二十頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6421What+How?0、緒論1、計算機控制系統(tǒng)概述2、信號轉(zhuǎn)換與Z變換3、計算機控制系統(tǒng)數(shù)學描述4、計算機控制系統(tǒng)特性分析5、計算機控制系統(tǒng)復域設(shè)計法6、先進控制基本理論和應(yīng)用7、計算機控制系統(tǒng)及計算機控制工程技術(shù)

第二十一頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6422How?課堂授課（預(yù)習、聽課、復習）實驗（《系統(tǒng)與控制實驗（3）》）課堂測試+作業(yè)文獻查詢與閱讀+撰寫小論文？？？學習方法：對比自動控制原理現(xiàn)代控制理論

第二十二頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6423How?MATLABJoe.H.Chow,Dean.K.Frederick,Nicols.W.Chbat著，曹秉剛、王健譯.離散時間控制問題—使用MATLAB及其控制系統(tǒng)工具箱，西安交通大學出版社，2004.8

第二十三頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6424Question:簡單介紹自動控制原理課程內(nèi)容簡單介紹現(xiàn)代控制理論課程內(nèi)容第二十四頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6425第二十五頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6426第二十六頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6427第二十七頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6428Aretheythesamethings?計算機控制數(shù)值控制數(shù)字控制數(shù)位控制Yes!第二十八頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6429第二十九頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6430關(guān)于教材和參考書計算機控制理論？計算機控制系統(tǒng)？計算機控制工程？計算機控制系統(tǒng)=單片機？自動化系老課程：工業(yè)控制機工控機？第三十頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6431參考書一高金源等編著.計算機控制系統(tǒng)—理論、設(shè)計與實現(xiàn)，北京：北京航空航天大學出版社，2001第三十一頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6432目錄第1章緒論第2章計算機控制系統(tǒng)的信號第3章計算機控制系統(tǒng)的數(shù)學描述第4章計算機控制系統(tǒng)分析第5章計算機控制系統(tǒng)的經(jīng)典設(shè)計方法第6章計算機控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間設(shè)計第7章計算機控制系統(tǒng)硬件與軟件第8章計算機控制系統(tǒng)工程實現(xiàn)中的某些問題第9章多采樣速率系統(tǒng)第10章可編程控制器及應(yīng)用第11章分布式計算機控制系統(tǒng)第12章集散型計算機控制系統(tǒng)及其應(yīng)用第三十二頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6433參考書二高金源、夏潔編著.計算機控制系統(tǒng)，北京：清華大學出版社，2007第三十三頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6434目錄第1章計算機控制導論第2章計算機控制系統(tǒng)信號分析第3章計算機控制系統(tǒng)的數(shù)學描述第4章計算機控制系統(tǒng)分析第5章計算機控制系統(tǒng)的經(jīng)典設(shè)計方法第6章計算機控制系統(tǒng)狀態(tài)空間設(shè)計第7章計算機控制系統(tǒng)組建及實現(xiàn)技術(shù)第8章嵌入式系統(tǒng)及可編程控制器第9章控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)第10章計算機控制系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用實例第三十四頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6435參考書三何克忠，李偉.計算機控制系統(tǒng)，北京：清華大學出版社，1998第三十五頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6436目錄前言第1章計算機控制概論第2章線性離散系統(tǒng)的Z變換分析法第3章線性離散系統(tǒng)的離散狀態(tài)空間分析法第4章計算機控制系統(tǒng)的離散化設(shè)計第5章計算機控制系統(tǒng)的模擬化設(shè)計第6章模糊控制第7章離散狀態(tài)空間設(shè)計法第8章復雜規(guī)律計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計第9章集散型控制系統(tǒng)第10章計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)第三十六頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6437參考書四GeneF.Franklin,J.DavidPowell,MichaelWorkman.

DigitalControlofDynamicSystems[3rded.],

AddisonWesleyLongman,Inc.,1998第三十七頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6438第三十八頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6439目錄1.Introduction2.ReviewofContinuousControl3.IntroductoryDigitalControl4.DiscreteSystemsAnalysis5.Sampled-DataSystems6.DiscreteEquivalents7.DesignUsingTransformTechniques8.DesignUsingState-SpaceMethods9.MultivariableandOptimalControl10.QuantizationEffects11.SampleRateSelection12.SystemIdentification13.NonlinearControl14.DesignofaDiskDriveServo:ACaseStudy第三十九頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6440參考書五KarlJ.?str?m,Bj?rnWittenmark.

Computer-ControlledSystems-TheoryandDesign[3rded.],

PrenticeHallInc.,1997第四十頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6441KarlJohan?str?mProfessorofAutomaticControl

DepartmentofAutomaticControl

LundInstituteofTechnology

Box118

SE-22100Lund

SwedenOffice:+46462228781Secretary:EvaSchildt,+46462228780

E-mail:kja@control.lth.se

第四十一頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6442第四十二頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6443目錄1.ComputerControl2.Discrete-TimeSystems3.AnalysisofDiscrete-TimeSystems4.Pole-PlacementDesign:AState-SpaceApproach5.Pole-PlacementDesign:APolynomialApproach6.Design:AnOverview7.Process-OrientedModels8.ApproximatingContinuous-TimeControllers9.ImplementationofDigitalControllers10.DisturbanceModels11.OptimalDesignMethods:AState-SpaceApproach12.OptimalDesignMethods:APolynomialApproach13.Identification第四十三頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6444第四十四頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6445參考書六王慧主編，計算機控制系統(tǒng)，北京：化學工業(yè)出版社，2000第四十五頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6446目錄第1章緒論第2章過程計算機總線技術(shù)第3章過程計算機的輸入輸出接口技術(shù)第4章計算機控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)通信技術(shù)第5章過程計算機控制系統(tǒng)中的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第6章過程計算機控制系統(tǒng)中的控制策略第7章過程計算機控制系統(tǒng)軟件基礎(chǔ)第8章過程計算機控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫技術(shù)第9章計算機集散控制系統(tǒng)第10章過程計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計與實施第11章現(xiàn)場總線技術(shù)第12章流程工業(yè)計算機集成制造系統(tǒng)CIMS簡介第四十六頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6447關(guān)于計算機控制教材的分類**

計算機控制理論計算機控制理論為主，包括系統(tǒng)描述、分析、設(shè)計及實現(xiàn)計算機控制系統(tǒng)硬件+系統(tǒng)+設(shè)計相當于早些年我系工業(yè)控制機課程內(nèi)容其它和計算機控制或數(shù)字控制相關(guān)的

第四十七頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6448第四十八頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6449第四十九頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6450第五十頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6451第五十一頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五6452典型數(shù)字控制系統(tǒng)不同的硬件配置DCS、PLC、PAC、SLC、FCS、單片機系統(tǒng)、單板機系統(tǒng)等不同的軟件配置專用的、通用的、自己開發(fā)的等不同的應(yīng)用場合工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、日常生活等第五十二頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期五64