计算机控制系统理论与设计

　　《计算机控制系统理论与设计》结合计算机控制系统设计实例，从实际应用的角度对国内外控制系统中最具代表性的硬件（如工业控制计算机、DSP、PC/104等）和软件开发工具（如VC++、CCS、MATLAB等）进行了详细介绍，并对系统建模、控制算法设计及其硬件、实现方法等控制系统设计的关键问题进行了系统地探讨。
　　《计算机控制系统理论与设计》可作为相关专业的高年级本科生和研究生的教材使用，也可供从事自动化、机械、电气、测量仪表等相关领域的研究人员和技术人员阅读参考。

　　王东云，教授，硕士生导师，1997年获南京航空航天大学机电自动化专业博士学位。2003年12月-2004年11月国家留学基金委公派加拿大维多利亚大学访问学者。1990年7月加入中原工学院电子信息工作至今，任电子信息学院院长。省级重点学科控制理论与控制工程学科带头人，先后承担或参加国家自然科学基金、河南省重点攻关项目、河南省自然科学基金项目等科研项目10项。2008年获“河南省高校创新人才资助计划”支持。其中：《高档棉织物的开发》获河南省科技进步二等奖。近年来共发表论文共23篇，其中被SCI、EI收录13篇，在专业核心期刊上发表20篇。

第一章 概论
1.1 控制理论在工程中的发展
1.1.1 经典控制算法
1.1.2 现代控制理论
1.1.3 智能控制理论
1.2 控制系统相关概念
1.2.1 控制系统结构及基本组成
1.2.2 控制系统设计要求
1.3 课程主要内容
第二章 工业控制常用软硬件及其应用
2.1 PC104与C语言
2.1.1 PC104总线与PC104主板
2.1.2 PC/104总线结构的功能拓展模块
2.1.3 操作系统
2.1 4C语言与TurboC编译环境
2.1.5 基于C语言的PC/104应用程序设计
2.1.6 应用实例
2.2 工业控制计算机及VC++
2.2.1 工控机与数据采集卡
2.2.2 C++语言与VC++集成开发环境
2.2.3 应用实例
2.3 DSP2812与CCS
2.3.1 DSP概述
2.3.2 CCS软件
2.3.3 应用实例
2.4 MATLAB/Simulink
2.4.1 MATLAB基础知识
2.4.2 MATLAB与自动控制
2.4.3 simulink与控制系统仿真
2.4.4 应用实例
2.5 RTW与控制系统开发
2.5.1 RTW简介
2.5.2 RTW基本概念及工作流程
2.5.3 RTW的安装与设置
2.5.4 RTW与xPC目标环境
2.5.5 RTW与CCS
第三章 直流电机控制系统设计
3.1 直流电机控制实验系统概述
3.2 直流电机及其数学模型
3.2.1 直流电机对象
3.2.2 电机对象的数学模型
3.3 直流电机速度控制器设计及验证
3.3.1 PID控制器概述
3.3.2 PID控制器设计及验证
3.4 直流电机位置控制器设计及验证
3.4.1 根轨迹法及验证
3.4.2 PV控制器设计及验证
3.4.3 频率校正控制器设计及验证
第四章 倒立摆控制系统设计研究
4.1 倒立摆控制系统概述
4.2 直线一级倒立摆平衡控制
4.2 1直线一级倒立摆建模
4.2.2 基于极点配置的倒立摆状态反馈控制器设计
4.2.3 倒立摆状态反馈控制器验证
4.3 环形二级倒立摆平衡控制
4.3.1 环形二级倒立摆的物理模型
4.3.2 LQR控制算法
4.3.3 环形二级倒立摆的LQR控制器设计及验证
第五章 DCS控制系统设计
5.1 DCS的体系结构
5.2 几种典型的DCS简介
5.3 HOLLiASMACS在催化裂化联合装置的应用
5.4 PCS7在锅炉系统换热器温度控制中的应用
……

　　随着现代化工业生产过程复杂性和集成度的提高，自动控制已经发展到了一个崭新的阶段，越来越多性能优异的软件和硬件系统涌现出来。熟练掌握这些控制系统相关的软件硬件及先进的控制算法是实现控制系统设计、完成复杂对象控制的核心。对于计算机控制系统的学习者和工程技术人员，如何综合应用自动控制理论、计算机软硬件、生产过程等多方面知识，来设计和开发满足工程实际需要的计算机过程控制系统仍然是一个急需解决的问题。本书立足于实用性、先进性，在简要介绍基本理论的基础上，通过多个具体的计算机控制系统的设计和具体实现的实例，详细介绍了如何将自动控制理论、计算机技术、半实物仿真技术等知识融汇到控制系统的设计中。其中本书用了一章的篇幅，详细介绍了半实物仿真平台的原理、构建方法和仿真实例，这是本书的亮点。
　　全书共分六章。第一章为概论，介绍了经典控制理论、现代控制理论和智能控制理论在工程中的发展应用情况。第二章为工业控制常用软硬件及其应用，介绍了一些常用软件的编写方法及其与硬件的接口（包括：PC104与C、工业控制计算机及VC++、DSP2812与CCS、MATLAB/Simulink、RTW与控制系统开发）和一些具体实例。第三章为直流电机控制系统设计，详细介绍了直流电机控制系统具体设计和实现过程。第四章为倒立摆控制系统设计研究，分别研究了直线一级倒立摆和环形二级倒立摆的平衡控制。第五章为DCS控制系统设计，对DCS的体系结构和几种典型的DCS做了简要介绍，并对HOLLiAS DCS在催化裂化联合装置和PCS7在锅炉控制系统中的应用做了介绍。
　　本书由王东云、王海泉、王瑷珲主编。王东云主审，并制定编写大纲、修改书稿，负责统稿、定稿工作。第一章由王东云编写；第二章由王海泉编写；第三章由王海泉、王瑷珲编写；第四章由王瑷珲、欧阳玲编写；第五章由王瑷珲、温盛军编写。
　　由于编者水平有限，书中难免出现错误和不妥之处，敬请广大读者不吝指正。本书不仅可作为工程技术人员在实际工程设计中的参考书，还可以作为自动化专业高年级学生和研究生学习教材。
　　本书受到中原工学院学术专著出版基金的资助。在此表示感谢！