第1章
数字控制系统概述
什么是数字控制系统 · 与模拟系统区别 · 典型架构(采样/量化/计算/输出) · 应用领域(电机/电源/机器人)
基础架构
第2章
信号与系统基础回顾
连续/离散时间信号 · 采样定理 · Z变换 · 差分方程与传递函数
数学采样
第3章
微控制器与嵌入式平台
MCU选型(STM32/TI C2000/Infineon) · 外设(ADC/PWM/定时器) · 开发环境(Keil/IAR/CCS)
硬件工具
第4章
ADC与采样电路设计
SAR/Sigma-Delta原理 · 采样保持 · 抗混叠滤波器 · 采样率与分辨率选择
电路ADC
第5章
PWM生成与功率驱动
PWM基本原理 · 中心/边沿对齐 · 死区时间 · H桥与三相逆变器驱动
功率PWM
第6章
数字滤波器设计
FIR/IIR原理 · 窗函数/双线性变换 · C语言定点/浮点实现
算法滤波
第7章
PID控制算法
比例积分微分 · 位置式/增量式 · 积分饱和与抗饱和 · 参数整定
控制经典
第8章
数字控制器实现
模拟→数字映射(前向/后向/双线性) · 差分方程编程 · 定时中断服务
实现代码
第9章
状态观测器与状态反馈控制
状态空间模型 · 极点配置 · 龙伯格观测器 · 卡尔曼滤波器简介
现代控制观测器
第10章
系统辨识基础
时域/频域辨识 · 最小二乘法 · 阶跃响应与频率响应分析
辨识建模
第11章
实时操作系统(RTOS)基础
任务调度 · 中断管理 · 信号量与互斥锁 · FreeRTOS在数字控制中的应用
RTOS嵌入式
第12章
数字控制系统的稳定性分析
离散系统判据(朱利/双线性劳斯) · 稳定裕度
稳定性判据
第13章
采样率对控制系统性能的影响
采样率选择原则 · 与带宽关系 · 多速率采样系统
采样性能
第14章
量化误差与有限字长效应
ADC/DAC量化误差 · 定点舍入截断 · 系数灵敏度
精度量化
第15章
数字控制系统的延迟分析
计算/采样/PWM更新延迟 · 延迟补偿方法
延迟补偿
第16章
电机控制基础
直流电机模型 · BLDC控制 · PMSM控制 · FOC简介
电机FOC
第17章
数字电源控制
Buck/Boost建模 · 电压/电流模式控制 · 数字补偿器 · 软启动与保护
电源补偿
第18章
逆变器与并网控制
单/三相逆变器拓扑 · SPWM/SVPWM · 锁相环(PLL) · 并网电流控制
逆变并网
第19章
运动控制与轨迹规划
梯形/S形速度曲线 · 位置/速度/力矩三环 · 电子齿轮/凸轮
运动控制轨迹
第20章
传感器与信号调理
编码器(增量/绝对) · 霍尔传感器 · 电流/电压传感器 · 调理电路
传感器调理
第21章
通信接口在控制系统中的应用
SPI/I2C/CAN/EtherCAT/Modbus 在数字控制中的角色
通信协议
第22章
数字控制系统的故障诊断与保护
过流/过压/过温保护 · 看门狗 · 故障记录与恢复
保护诊断
第23章
硬件在环(HIL)仿真
HIL基本原理 · 实时仿真平台(NI/dSPACE/Typhoon) · 测试用例设计
仿真HIL
第24章
代码生成与自动编码
基于模型的设计(MBD) · Simulink Coder/Embedded Coder · 手写vs自动代码
MBD代码生成
第25章
数字控制系统的调试与测试
示波器/逻辑分析仪 · 数据记录 · 性能指标(超调/调节时间/稳态误差)
调试测试
第26章
电磁兼容性(EMC)设计
传导/辐射干扰 · PCB布局布线 · 屏蔽滤波 · 接地策略
EMCPCB
第27章
低功耗数字控制设计
睡眠/唤醒策略 · 动态频率调整 · 外设时钟门控 · PMU配置
低功耗电源管理
第28章
功能安全与可靠性设计
IEC 61508/ISO 26262 · 冗余设计 · 诊断覆盖率 · SIL/ASIL
功能安全可靠性
第29章
设计实例1：直流有刷电机速度闭环
基于STM32 · 需求分析→实物调试 · 完整流程
实例STM32
第30章
设计实例2：数字电源Buck变换器
基于TMS320F28379D · 仿真→原型验证 · 数字电源实战
实例C2000