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 0-1641计算机控制教材介绍计算机控制Computer Control薛美盛中国科学技术大学自动化系 Lecture 0-1642计算机控制教材介绍主 讲n姓 名：薛美盛n办公室：西区电二楼215室n电 话：n电 邮： n主 页：n答 疑：周一上午10:00-11:30643计算机控制教材介绍助 教n雷超杰（09研）n，3607454n西区电二楼二层，工业自动化研究所n王振（09研）n，3607454n西区电二楼二层，工业自动化研究所644计算机控制教材介绍645计算机控制教材介绍课程简介n自动化专业学科群基础课（控制类） n名称：计算机控制（基础）n学分：3n学时：60n时间：周三（3、4），周五（7、8、9）n教室：3122 + 3323n考核：考试50 + 平时40 + 作业10646计算机控制教材介绍自动化专业专业基础课程n传感器技术n控制电机n自动控制原理n现代控制理论n计算机控制（基础）n系统与控制实验（1）n系统与控制实验（2）n系统与控制实验（3）n系统与控制实验（4）647计算机控制教材介绍教学目标及要求n掌握数字控制系统的基本理论和方法n数字控制系统的数学描述n数字控制系统的特性分析n数字控制器设计n了解先进控制的基本理论和应用n熟悉计算机控制系统的组成n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648计算机控制教材介绍预修课程n自动控制原理（专业必修课）n现代控制理论（专业必修课）n微机原理与系统n复变函数649计算机控制教材介绍Why ?n计算机已广泛应用于各类自动控制系统n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n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 n计算机控制已经成为连接控制理论与应用的桥梁n多门专业课程的理论基础6410计算机控制教材介绍What ?n计算机控制基础理论n先进控制基本理论和应用n计算机控制系统n计算机控制工程技术6411计算机控制教材介绍关联课程教材nR 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，2009.6n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，1998.8n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，1998.2n胡寿松，自动控制原理（第四版），北京：科学出版社，2001.26412计算机控制教材介绍Modern Control Systems(R ichard C. Dorf, Robert H. Bishop)1. Introduction to Control Systems2. Mathematical Models of Systems3. State Variable Models4. Feedback Control System Characteristics5. The Performance of Feedback Control Systems6. The Stability of Linear Feedback Systems7. The Root Locus Method8. Frequency Response Methods9. Stability in the Frequency Domain10. The Design of Feedback Control Systems11. The Design of State Variable Feedback Systems12. Robust Control Systems13. Digital Control Systems6413计算机控制教材介绍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6414计算机控制教材介绍自动控制原理（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第11章章 非线性系统非线性系统6415计算机控制教材介绍自动控制原理（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6416计算机控制教材介绍教材（旧）n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，20016417计算机控制教材介绍教材（新）n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，20066418计算机控制教材介绍目 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6419计算机控制教材介绍新版教材n增加5.2.4节nSmith预估补偿PID控制n原5.2.4节改为5.2.5节n增加5.4.3节n大林（Dahlin）控制器设计n增加5.5.4节n卡尔曼（Kalman）控制器设计6420计算机控制教材介绍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6421计算机控制教材介绍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 6422计算机控制教材介绍How ?nMATLABnJoe. 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 6423计算机控制教材介绍Question :n简单介绍自动控制原理课程内容n简单介绍现代控制理论课程内容6424计算机控制教材介绍6425计算机控制教材介绍6426计算机控制教材介绍6427计算机控制教材介绍Are they the same things ?n计 算 机 控 制n数 值 控 制n数 字 控 制n数 位 控 制Yes ! 6428计算机控制教材介绍6429计算机控制教材介绍关于教材和参考书n计算机控制理论 ？n计算机控制系统 ？n计算机控制工程 ？n计算机控制系统 = 单片机 ？n自动化系老课程：工业控制机n工控机？6430计算机控制教材介绍参考书一n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，20016431计算机控制教材介绍目 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6432计算机控制教材介绍参考书二n高金源、夏洁编著. 计算机控制系统，北京：清华大学出版社，20076433计算机控制教材介绍目 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6434计算机控制教材介绍参考书三n何克忠，李伟. 计算机控制系统，北京：清华大学出版社，19986435计算机控制教材介绍目 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6436计算机控制教材介绍参考书四nGene F. Franklin, J. David Powell , Michael Workman. Digital Control of Dynamic Systems 3rd ed., Addison Wesley Longman, Inc., 19986437计算机控制教材介绍6438计算机控制教材介绍目 录1. Introduction 2. Review of Continuous Control3. Introductory Digital Control4. Discrete Systems Analysis5. Sampled-Data Systems6. Discrete Equivalents7. Design Using Transform Techniques8. Design Using State-Space Methods9. Multivariable and Optimal Control10. Quantization Effects11. Sample Rate Selection12. System Identification13. Nonlinear Control14. Design of a Disk Drive Servo: A Case Study6439计算机控制教材介绍参考书五nKarl J. strm, Bjrn Wittenmark. Computer-Controlled Systems - Theory and Design 3rd ed., Prentice Hall Inc., 19976440计算机控制教材介绍Karl Johan strmProfessor of Automatic Control Department of Automatic Control Lund Institute of TechnologyBox 118SE-221 00 Lund Sweden Office: +46 46 222 8781 Secretary: Eva Schildt, +46 46 222 8780 E-mail: 6441计算机控制教材介绍6442计算机控制教材介绍目 录1. Computer Control 2. Discrete-Time Systems3. Analysis of Discrete-Time Systems4. Pole-Placement Design: A State-Space Approach5. Pole-Placement Design: A Polynomial Approach6. Design: An Overview7. Process-Oriented Models8. Approximating Continuous-Time Controllers 9. Implementation of Digital Controllers10. Disturbance Models11. Optimal Design Methods: A State-Space Approach12. Optimal Design Methods: A Polynomial Approach13. Identification6443计算机控制教材介绍6444计算机控制教材介绍参考书六n王慧主编，计算机控制系统，北京：化学工业出版社，20006445计算机控制教材介绍目 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6446计算机控制教材介绍关于计算机控制教材的分类* n计算机控制理论n计算机控制理论为主，包括系统描述、分析、设计及实现n计算机控制系统n硬件+系统+设计n相当于早些年我系工业控制机课程内容n其它n和计算机控制或数字控制相关的 6447计算机控制教材介绍6448计算机控制教材介绍6449计算机控制教材介绍6450计算机控制教材介绍6451计算机控制教材介绍典型数字控制系统n不同的硬件配置nDCS、PLC、PAC、SLC、FCS、单片机系统、单板机系统等n不同的软件配置n专用的、通用的、自己开发的等n不同的应用场合n工业生产、农业生产、日常生活等6452计算机控制教材介绍焊接机器人系统（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6453计算机控制教材介绍典型模拟式火炮位置控制系统的原理结构图6454计算机控制教材介绍典型火炮位置计算机控制系统的原理结构图6455计算机控制教材介绍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 6456计算机控制教材介绍Boeing 767-400 Flight Deck 飞机飞行控制系统6457计算机控制教材介绍汽车驾驶控制系统6458计算机控制教材介绍数控机床6459计算机控制教材介绍集散控制系统日本横河公司CENTUM CS 1000CENTUM CS 1000CENTUM CS 30006460计算机控制教材介绍集散控制系统 浙大中控Supcon JX-300XWebField ECS-100X WebField JX-300X6461计算机控制教材介绍云南昭通卷烟厂动力锅炉计算机控制系统6462计算机控制教材介绍Home Workn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n（科大图书馆）n（国家图书馆）n （当当网）n （卓越亚马逊）n安徽图书城6463计算机控制教材介绍The End6464计算机控制教材介绍