计算机控制系统课程概述与关键模块

"《计算机控制系统》是一门由东北大学刘建昌教授讲授的课程，主要探讨如何利用计算机实现自动控制系统的实时控制功能。课程涵盖了从基础概念到高级技术的多个方面，旨在使学生掌握离散控制器设计以及在计算机平台上实现控制系统的技能，以达到或超过连续系统的控制性能。课程分为六个教学模块，包括计算机控制系统导学与概述、信号转换与z变换、系统建模与分析、数字控制器的模拟化设计方法、数字控制器的直接设计方法以及数字控制器实现中的关键技术。" 计算机控制系统是自动化领域的核心组成部分，它利用计算机作为控制器，实现对连续过程或机械设备的精确控制。这种系统广泛应用于工业生产、航空航天、能源管理等多个领域。在《计算机控制系统》课程中，首先会介绍课程的基本导学，帮助学生建立对这个领域的初步理解，接着讲解计算机控制系统的定义、基本结构、性能指标以及其发展历史和主要类型。 课程的第二个模块，信号转换与z变换，涉及到将连续时间信号转化为离散时间信号的技术，这是在数字控制中必不可少的步骤。z变换是离散时间信号分析的重要工具，它有助于理解和设计离散时间控制系统。 模块三，计算机控制系统数学描述与性能分析，将深入探讨系统建模方法，如状态空间模型，以及如何通过这些模型分析系统的稳定性、响应速度和精度等关键性能指标。 第四模块关注数字控制器的模拟化设计方法，即利用模拟控制理论设计数字控制器，这一过程通常涉及脉冲传递函数和采样理论。 第五模块，数字控制器的直接设计方法，将介绍如何不依赖模拟控制器设计，而是直接在离散域内设计控制器，例如通过数字滤波器设计或优化算法。 最后的模块，数字控制器实现中的关键技术，将讨论如何将设计的控制器在实际硬件上实施，包括采样与保持、零阶保持器等工程实现技术，以及控制器的硬件接口和实时操作系统等问题。 通过这六个模块的学习，学生不仅能够掌握计算机控制系统的理论基础，还能具备实际设计和实现数字控制器的能力，从而在实际工程应用中优化和提升控制系统的性能。