●章緒論1
1.1計算機控制繫統概述2
1.1.1微機控制繫統的特征2
1.1.2微機控制繫統硬件組成5
1.1.3微機控制繫統軟件7
1.2計算機控制繫統的典型形式8
1.2.1操作指導控制繫統8
1.2.2直接數字控制繫統8
1.2.3監督式計算機控制繫統9
1.2.4集散控制繫統9
1.2.5現場總線控制繫統10
1.3計算機控制繫統的發展概況和趨勢11
本章小結12
思考與練習13
第2章輸入/輸出接口與過程通道14
2.1過程輸入/輸出通道概述14
2.1.1過程輸入/輸出通道的類型及功能14
2.1.2過程輸入/輸出通道與CPU交換的信息類型14
2.1.3過程通道的編址方式15
2.2模擬量輸入通道15
2.2.1模擬量輸入通道的結構15
2.2.2信號調理15
2.2.3多路轉換器16
2.2.4采樣保持器18
2.2.5A/D轉換器20
2.2.68位A/D轉換芯片ADC080922
2.2.712位A/D轉換器AD57425
2.3模擬量輸出通道28
2.3.1模擬量輸出通道的結構29
2.3.2D/A轉換器29
2.3.3DAC0832D/A轉換器芯片及其接口電路31
2.3.412位D/A轉換器DAC1210芯片35
2.3.5模擬量輸出通道的設計35
2.4開關量輸入通道37
2.4.1開關量輸入通道的結構37
2.4.2過程開關量的形式和變換37
2.4.3開關量輸入邏輯接口技術41
2.5開關量輸出通道41
2.5.1開關量輸出通道的結構41
2.5.2開關量輸出邏輯的接口技術42
2.5.3典型功率驅動電路42
本章小結43
思考與練習44
第3章計算機控制基礎理論45
3.1計算機控制繫統的信號變換理論45
3.1.1計算機控制繫統的信號形式45
3.1.2信號的采樣、量化、恢復及保持46
3.2計算機控制繫統的數學描述49
3.2.1z變換與逆z變換49
3.2.2線性定常離散繫統的差分方程及其求解57
3.2.3計算機控制繫統的脈衝傳遞函數58
3.2.4開環和閉環脈衝傳遞函數58
3.3離散控制繫統的特性分析63
3.3.1s平面到z平面的映射63
3.3.2離散控制繫統穩定的充要條件64
3.3.3線性離散繫統的穩定性判據64
3.3.4離散控制繫統的過渡過程分析67
3.3.5離散控制繫統的穩態誤差分析70
3.4離散控制繫統的根軌跡設計法74
3.5離散控制繫統的頻域設計法78
本章小結80
思考與練習80
第4章計算機控制繫統的常規控制策略82
4.1PID算法的數字實現82
4.1.1PID控制規律及其調節作用83
4.1.2PID算法的數字實現86
4.1.3幾種改進的PID控制算法89
4.1.4PID控制器的參數整定95
4.2最少拍無差隨動繫統的設計99
4.2.1典型輸入下理想最少拍無差繫統的設計101
4.2.2最少拍控制器的物理可實現性和穩定性要求103
4.2.3最少拍有紋波控制器的設計105
4.2.4最少拍無差控制器的局限性108
4.3最少拍無紋波隨動繫統的設計110
4.4純滯後對像的控制算法―大林算法116
4.4.1大林算法的設計原則及數字控制器的形式116
4.4.2振鈴現像的產生和消除117
4.4.3大林算法的設計步驟121
4.5純滯後對像的控制算法―施密斯（Smith）預估控制122
4.5.1Smith預估器原理122
4.5.2Smith補償器的計算機實現124
本章小結126
思考與練習127
第5章運動伺服的數字控制繫統128
5.1運動伺服控制繫統的基本組成結構128
5.2運動伺服控制繫統中的位置檢測器件130
5.2.1光電脈衝編碼器131
5.2.2感應同步器132
5.2.3旋轉變壓器133
5.3直流電機伺服控制繫統136
5.3.1直流電機的基本結構和工作原理136
5.3.2直流電機的調速方法138
5.3.3調速繫統的性能指標139
5.4步進電動機控制繫統141
5.4.1步進電動機的基本結構和工作原理141
5.4.2步進電動機的基本參數143
5.4.3步進電動機的控制方法143
5.5交流電動機控制繫統146
5.5.1三相永磁同步電動機的基本結構、工作原理與數學模型146
5.5.2矢量控制的基本原理148
5.5.3交流同步電動機的矢量控制繫統150
本章小結150
思考與練習150
第6章計算機控制繫統的新型控制策略152
6.1智能控制的研究現狀、主要特點和基本應用152
6.2模糊控制155
6.2.1模糊控制理論基礎155
6.2.2模糊控制繫統的原理與設計過程163
6.2.3模糊控制在溫控繫統中的應用165
6.3神經控制170
6.3.1神經網絡繫統模型170
6.3.2BP網絡173
6.3.3神經網絡控制的結構176
6.4遺傳算法180
6.4.1遺傳算法基礎理論180
6.4.2遺傳算法的改進策略181
6.5專家控制183
6.5.1專家繫統基本概念183
6.5.2專家繫統的原理和結構184
6.5.3專家控制繫統的建立步驟與設計原則186
6.6其他先進控制技術188
6.6.1自適應控制188
6.6.2魯棒控制190
6.6.3預測控制191
6.6.4量子控制193
本章小結195
思考與練習196
第7章控制網絡技術及現場總線197
7.1控制網絡技術概述197
7.1.1企業網絡的層次模型197
7.1.2控制網絡與信息網絡的區別198
7.1.3控制網絡的類型199
7.2計算機網絡199
7.2.1計算機網絡的發展199
7.2.2計算機網絡的功能與分類200
7.2.3計算機網絡體繫結構203
7.3現場總線控制繫統技術204
7.3.1現場總線概述205
7.3.2現場總線標準206
7.3.3典型現場總線簡介207
7.3.4CAN總線209
7.4計算機控制繫統總線簡介218
7.4.1總線的概念及分類218
7.4.2並行總線218
7.4.3串行總線221
7.5工業控制組態軟件技術226
7.5.1組態的概念226
7.5.2流行的工控組態軟件227
本章小結229
習題與思考230
第8章計算機控制繫統的設計與實現231
8.1計算機控制繫統的設計原則與步驟231
8.1.1繫統設計原則231
8.1.2繫統設計步驟233
8.2繫統的工程設計與實現235
8.2.1繫統總體方案設計235
8.2.2硬件的工程設計與實現236
8.2.3軟件的工程設計與實現237
8.2.4繫統的調試與運行238
8.3計算機控制繫統可靠性設計238
8.3.1干擾的分類239
8.3.2硬件抗干擾技術240
8.3.3軟件抗干擾技術242
8.4計算機控制繫統設計實例245
8.4.1單回路電阻爐溫度控制繫統245
8.4.2污水處理控制繫統253
本章小結257
思考與練習257
附錄A課程設計實例258
實例1烘箱溫度計算機控制繫統設計258
實例2PID控制算法的MATLAB仿真研究260
實例3微型步進電動機控制繫統
設計262
參考文獻264
內容簡介
本書繫統、全面地介紹了微型計算機控制繫統的理論與各種應用技術。本書兼顧基礎性、實用性和優選性，注重工程應用。全書分8章，主要內容有：計算機控制繫統概述，過程輸入/輸出通道，計算機控制繫統的理論基礎，數字PID控制器，模糊控制、伺服裝置與數字控制繫統，控制網絡技術及現場總線，微型計算機控制繫統設計方法及實例等。各章都有小結並附有相應的思考與練習題，書的很後還附有3個課程設計實例供選用。本書可作為高等院校、職業技術學院的微型計算機應用、自動化、電氣工程及其自動化、儀器儀表、電子、通信、機電一體化等本科和專科專業相關課程的教材或參考書，也可作為廣大從事微型計算機過程控制繫統設計的技術人員的參考手冊。
