计算机控制理论：设计方法与现代技术

"该资源是关于计算机控制理论的教程，涵盖了极点配置设计法、最优设计方法、现代控制规律和智能化设计方法。课程强调使用MATLAB及Simulink软件进行系统分析和设计，并要求学生具备自动控制理论和过程控制工程的基础知识。内容包括计算机控制系统的数学模型、经典控制理论设计、复合系统控制器设计、基于极点配置和最优化的控制器设计，以及滑模控制和预测控制等。推荐教材有孙增析和关守平的《计算机控制理论与设计》。" 计算机控制理论是控制工程领域的一个核心部分，它涉及到如何使用计算机来实现对物理系统的有效控制。这个理论结合了经典控制理论和现代控制理论的方法，以设计出满足特定性能指标的控制器。 1. 计算机控制系统的构成通常包括被控对象、执行机构、测量装置、指令给定装置和计算机系统。计算机系统中，A/D和D/A转换器是关键组件，它们负责将模拟信号与数字信号之间的转换，使得计算机能够处理和反馈控制信息。 2. 在设计控制器时，极点配置设计法是一种常用的技术。这种方法基于传递函数模型或状态方程模型，通过对系统特征多项式的配置，调整系统动态特性，如响应速度、稳定性和抗干扰能力。 3. 最优设计方法考虑了最小方差和广义最小方差原则，这些是基于传递函数和状态方程模型的优化策略，旨在最小化系统误差的平方和，从而提高系统的精度和稳定性。 4. 现代控制规律设计包括自适应控制、预测控制和鲁棒控制。自适应控制允许控制器根据系统参数的变化自我调整；预测控制依据未来预测信息进行决策；而鲁棒控制则考虑了系统不确定性和外部扰动，设计出对这些因素具有抵抗力的控制器。 5. 智能化设计方法如模糊控制、专家控制和神经网络控制，引入了人工智能的元素，使控制系统能够处理非线性、复杂和不确定的问题，增强了系统的灵活性和适应性。 6. 在分析和设计计算机控制系统时，使用MATLAB和Simulink软件可以显著简化复杂计算，提供直观的模型构建和仿真环境，有助于学生和工程师快速理解和实现控制系统。 7. 控制系统设计涉及的主要内容包括连续-离散化设计、离散域根轨迹、W域设计和解析设计，以及状态空间设计。这些方法覆盖了从连续时间系统到离散时间系统转换、系统稳定性分析、控制器设计等多个方面。 8. 计算机控制系统的性能指标通常包括稳定性、快速性、精度和抗干扰能力。理解这些指标并能够通过设计优化达到这些指标是控制系统设计的关键。 通过学习和实践这些理论和技术，工程师能够设计出高效、可靠的计算机控制系统，广泛应用于各种工业、航空航天、交通和其他领域。