计算机控制教材介绍.ppt
计算机控制基础 Fundamentals of Computer Control,薛美盛 中国科学技术大学自动化系,Lecture 0-1,计算机控制 Computer Control,薛美盛 中国科学技术大学自动化系,Lecture 0-1,64,3,主 讲,姓 名：薛美盛 办公室：西区电二楼215室 电 话：0551-3603245 电 邮：xuemsustc.edu.cn xuemsfoxmail.com 主 页：http:/staff.ustc.edu.cn/xuems 答 疑：周一上午10:00-11:30,64,4,助 教,雷超杰（09研） 15922431862，3607454 leichjmail.ustc.edu.cn 西区电二楼二层，工业自动化研究所 王振（09研） 15155120963，3607454 wzhenmail.ustc.edu.cn 西区电二楼二层，工业自动化研究所,64,5,64,6,课程简介,自动化专业学科群基础课（控制类） 名称：计算机控制（基础） 学分：3 学时：60 时间：周三（3、4），周五（7、8、9） 教室：3122 + 3323 考核：考试50 + 平时40 + 作业10,64,7,自动化专业专业基础课程,传感器技术 控制电机 自动控制原理 现代控制理论 计算机控制（基础）,系统与控制实验（1） 系统与控制实验（2） 系统与控制实验（3） 系统与控制实验（4）,64,8,教学目标及要求,掌握数字控制系统的基本理论和方法 数字控制系统的数学描述 数字控制系统的特性分析 数字控制器设计 了解先进控制的基本理论和应用 熟悉计算机控制系统的组成 掌握计算机控制工程基本技术 为从事理论研究和工程技术工作打下基础,64,9,预修课程,自动控制原理（专业必修课） 现代控制理论（专业必修课） 微机原理与系统 复变函数,64,10,Why ?,计算机已广泛应用于各类自动控制系统 数字控制系统分析设计理论和方法以及工程实践技术不断发展，日臻完善 计算机控制已经成为以控制理论和计算机技术为基础的一门新的工程科学技术 计算机控制已经成为连接控制理论与应用的桥梁 多门专业课程的理论基础,64,11,What ?,计算机控制基础理论 先进控制基本理论和应用 计算机控制系统 计算机控制工程技术,64,12,关联课程教材,R ichard C. Dorf, Robert H. Bishop. 现代控制系统（Modern Control Systems，11th Edition），北京：电子工业出版社，2009.6 仝茂达，线性系统理论和设计，合肥：中国科学技术大学出版社，1998.8 庞国仲，自动控制原理（修订版），合肥：中国科学技术大学出版社，1998.2 胡寿松，自动控制原理（第四版），北京：科学出版社，2001.2,64,13,Modern Control Systems (R ichard C. Dorf, Robert H. Bishop),1. Introduction to Control Systems 2. Mathematical Models of Systems 3. State Variable Models 4. Feedback Control System Characteristics 5. The Performance of Feedback Control Systems 6. The Stability of Linear Feedback Systems 7. The Root Locus Method 8. Frequency Response Methods 9. Stability in the Frequency Domain 10. The Design of Feedback Control Systems 11. The Design of State Variable Feedback Systems 12. Robust Control Systems 13. Digital Control Systems,64,14,线性系统理论和设计（仝茂达）,第1章 数学基础 第2章 系统的状态空间模型 第3章 系统的状态响应和输出响应 第4章 系统的能控性和能观性 第5章 传递函数矩阵的状态空间实现 第6章 系统的稳定性 第7章 状态反馈和状态观测器 第8章 多项式矩阵和矩阵分式 第9章 系统的多项式矩阵描述和传递函数矩阵性质 第10章 多变量反馈系统的设计,64,15,自动控制原理（庞国仲）,第1章 绪论 第2章 单变量线性定常系统的数学描述 第3章 单变量线性定常系统的性能指标 第4章 控制系统中的反馈 第5章 时域分析 第6章 根轨迹法 第7章 频域分析 第8章 工业对象的动态特性及测试方法 第9章 控制系统设计与校正 第10章 时滞系统的分析与设计方法 第11章 非线性系统,64,16,自动控制原理（胡寿松）,第1章 自动控制的一般概念 第2章 控制系统的数学模型 第3章 线性系统的时域分析法 第4章 线性系统的根轨迹法 第5章 线性系统的频域分析法 第6章 线性系统的校正方法 第7章 离散系统的分析与校正 第8章 非线性控制系统分析 第9章 线性系统的状态空间分析与综合 第10章 动态系统的最优控制方法,64,17,教材（旧）,李嗣福等编著，计算机控制基础，合肥：中国科学技术大学出版社，2001,64,18,教材（新）,李嗣福编著，计算机控制基础（第2版），合肥：中国科学技术大学出版社，2006,64,19,目 录,第1章 计算机控制概述 第2章 信号转换与Z变换 第3章 计算机控制系统数学描述 第4章 计算机控制系统特性分析 第5章 计算机控制系统基于输入输出模型设计 第6章 计算机控制系统的状态空间设计法 第7章 模型预测控制算法及设计 第8章 计算机控制系统的工程实现,64,20,新版教材,增加5.2.4节 Smith预估补偿PID控制 原5.2.4节改为5.2.5节 增加5.4.3节 大林（Dahlin）控制器设计 增加5.5.4节 卡尔曼（Kalman）控制器设计,64,21,What + How ?,0、绪论 1、计算机控制系统概述 2、信号转换与Z变换 3、计算机控制系统数学描述 4、计算机控制系统特性分析 5、计算机控制系统复域设计法 6、先进控制基本理论和应用 7、计算机控制系统及计算机控制工程技术,64,22,How ?,课堂授课（预习、听课、复习） 实验（系统与控制实验（3） 课堂测试 + 作业 文献查询与阅读 + 撰写小论文？ 学习方法：对比 自动控制原理 现代控制理论,64,23,How ?,MATLAB http:/www.mathworks.com Joe. H. Chow, Dean. K. Frederick, Nicols. W. Chbat著，曹秉刚、王健译. 离散时间控制问题使用MATLAB及其控制系统工具箱，西安交通大学出版社，2004.8,64,24,Question :,简单介绍自动控制原理课程内容 简单介绍现代控制理论课程内容,64,25,64,26,64,27,64,28,Are they the same things ?,计 算 机 控 制 数 值 控 制 数 字 控 制 数 位 控 制 Yes !,64,29,64,30,关于教材和参考书,计算机控制理论 ？ 计算机控制系统 ？ 计算机控制工程 ？ 计算机控制系统 = 单片机 ？ 自动化系老课程：工业控制机 工控机？,64,31,参考书一,高金源等编著. 计算机控制系统理论、设计与实现，北京：北京航空航天大学出版社，2001,64,32,目 录,第1章 绪论 第2章 计算机控制系统的信号 第3章 计算机控制系统的数学描述 第4章 计算机控制系统分析 第5章 计算机控制系统的经典设计方法 第6章 计算机控制系统的状态空间设计 第7章 计算机控制系统硬件与软件 第8章 计算机控制系统工程实现中的某些问题 第9章 多采样速率系统 第10章 可编程控制器及应用 第11章 分布式计算机控制系统 第12章 集散型计算机控制系统及其应用,64,33,参考书二,高金源、夏洁编著. 计算机控制系统，北京：清华大学出版社，2007,64,34,目 录,第1章 计算机控制导论 第2章 计算机控制系统信号分析 第3章 计算机控制系统的数学描述 第4章 计算机控制系统分析 第5章 计算机控制系统的经典设计方法 第6章 计算机控制系统状态空间设计 第7章 计算机控制系统组建及实现技术 第8章 嵌入式系统及可编程控制器 第9章 控制网络系统及网络控制技术 第10章 计算机控制系统设计与应用实例,64,35,参考书三,何克忠，李伟. 计算机控制系统，北京：清华大学出版社，1998,64,36,目 录,前 言 第1章 计算机控制概论 第2章 线性离散系统的Z变换分析法 第3章 线性离散系统的离散状态空间分析法 第4章 计算机控制系统的离散化设计 第5章 计算机控制系统的模拟化设计 第6章 模糊控制 第7章 离散状态空间设计法 第8章 复杂规律计算机控制系统的设计 第9章 集散型控制系统 第10章 计算机控制系统的设计与实现,64,37,参考书四,Gene F. Franklin, J. David Powell , Michael Workman. Digital Control of Dynamic Systems 3rd ed., Addison Wesley Longman, Inc., 1998,64,38,64,39,目 录,1. Introduction 2. Review of Continuous Control 3. Introductory Digital Control 4. Discrete Systems Analysis 5. Sampled-Data Systems 6. Discrete Equivalents 7. Design Using Transform Techniques 8. Design Using State-Space Methods 9. Multivariable and Optimal Control 10. Quantization Effects 11. Sample Rate Selection 12. System Identification 13. Nonlinear Control 14. Design of a Disk Drive Servo: A Case Study,64,40,参考书五,Karl J. Åström, Björn Wittenmark. Computer-Controlled Systems - Theory and Design 3rd ed., Prentice Hall Inc., 1997,64,41,Karl Johan Åström Professor of Automatic Control,Department of Automatic Control Lund Institute of Technology Box 118 SE-221 00 Lund Sweden,Office: +46 46 222 8781 Secretary: Eva Schildt, +46 46 222 8780 E-mail: kjacontrol.lth.se,64,42,64,43,目 录,1. Computer Control 2. Discrete-Time Systems 3. Analysis of Discrete-Time Systems 4. Pole-Placement Design: A State-Space Approach 5. Pole-Placement Design: A Polynomial Approach 6. Design: An Overview 7. Process-Oriented Models 8. Approximating Continuous-Time Controllers 9. Implementation of Digital Controllers 10. Disturbance Models 11. Optimal Design Methods: A State-Space Approach 12. Optimal Design Methods: A Polynomial Approach 13. Identification,64,44,64,45,参考书六,王慧主编，计算机控制系统，北京：化学工业出版社，2000,64,46,目 录,第1章 绪论 第2章 过程计算机总线技术 第3章 过程计算机的输入输出接口技术 第4章 计算机控制系统中的数据通信技术 第5章 过程计算机控制系统中的计算机网络技术 第6章 过程计算机控制系统中的控制策略 第7章 过程计算机控制系统软件基础 第8章 过程计算机控制系统中的数据库技术 第9章 计算机集散控制系统 第10章 过程计算机控制系统的设计与实施 第11章 现场总线技术 第12章 流程工业计算机集成制造系统CIMS简介,64,47,关于计算机控制教材的分类*,计算机控制理论 计算机控制理论为主，包括系统描述、分析、设计及实现 计算机控制系统 硬件+系统+设计 相当于早些年我系工业控制机课程内容 其它 和计算机控制或数字控制相关的,64,48,64,49,64,50,64,51,64,52,典型数字控制系统,不同的硬件配置 DCS、PLC、PAC、SLC、FCS、单片机系统、单板机系统等 不同的软件配置 专用的、通用的、自己开发的等 不同的应用场合 工业生产、农业生产、日常生活等,64,53,焊接机器人系统 （核心为计算机控制系统 ）,具有视觉器件的机器人示意图,各种用途的机器人系统,64,54,典型模拟式火炮位置控制系统的原理结构图,64,55,典型火炮位置计算机控制系统的原理结构图,64,56,以计算机为核心的复杂飞行控制与飞行管理系统,现代民用飞机座舱数字控制电子设备,飞机飞行高度计算机控制系统,64,57,Boeing 767-400 Flight Deck,飞机飞行控制系统,64,58,汽车驾驶控制系统,64,59,数控机床,64,60,集散控制系统,日本横河公司 CENTUM CS 1000,http:/www.yokogawa.com/,CENTUM CS 1000,CENTUM CS 3000,64,61,集散控制系统 浙大中控Supcon JX-300X,http:/www.supcon.com/,WebField ECS-100X,WebField JX-300X,64,62,云南昭通卷烟厂 动力锅炉计算机控制系统,64,63,Home Work,查找关于计算机控制理论、计算机控制系统和计算机控制工程的图书资料 http:/202.38.74.2（科大图书馆） http:/www.nlc.gov.cn（国家图书馆） http:/www.dangdang.com/ （当当网） http:/www.amazon.cn/ （卓越亚马逊） 安徽图书城,64,64,The End,
