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1　绪论1

1.1　计算机控制系统概述1

1.2　计算机控制系统的组成和分类2

1.2.1　计算机控制系统的组成2

1.2.2　计算机控制系统的分类3

1.3　计算机控制系统的发展概况和发展趋势8

1.3.1　计算机控制系统的发展概况8

1.3.2　计算机控制系统的发展趋势9

思考题与习题11

2　计算机控制系统基础13

2.1　信号的采样与Z变换13

2.1.1　信号的采样和恢复及采样／保持器13

2.1.2　Z变换17

2.2　离散控制系统的分析23

2.2.1　离散控制系统的数学描述24

2.2.2　离散控制系统的稳定性分析30

2.2.3　计算机控制系统的过渡过程分析32

2.2.4　计算机控制系统的稳态误差和稳态准确度分析34

2.3　计算机控制系统的总线技术37

2.3.1 概述37

2.3.2 内部总线38

2.3.3　外部总线43

2.4　数据通信技术46

2.4.1　数据通信基本概念46

2.4.2 串行通信的异步传送和同步传送48

2.4.3　数据传输技术49

2.4.4　数据通信中的差错检测与纠错49

本章小结51

思考题与习题52

3　I/O接口技术53

3.1　新型接口技术53

3.1.1 I/O信号的种类53

3.1.2 CAN总线、USB接口和一线总线技术54

3.2.1　程序控制方式70

3.2　I/O控制方式70

3.2.2　中断控制方式72

3.3　I/O接口设计72

3.3.1　I/O接口的编址方式72

3.3.2 I/O接口与系统的连接73

3.3.3　I/O接口扩展73

3.3.4 I/O接口设计的方法及设计举例76

3.4.1　模拟量输出接口77

3.4　模拟量I/O接口77

3.4.2　模拟量输入接口80

3.4.3　模拟量I/O接口实例82

3.4.4　采样与量化88

本章小结89

思考题与习题89

4　计算机数字程序控制技术91

4.1　数字程序控制技术91

4.1.1　数字程序控制基础91

4.1.2　逐点比较法直线插补92

4.1.3　逐点比较法圆弧插补95

4.2　步进电机控制技术98

4.2.1　步进电机的工作原理98

4.2.2　步进电机的一些基本参数及术语100

4.2.3　步进电机驱动控制101

4.2.4　步进电机单片机控制技术104

4.3　交流伺服电机概述106

本章小结108

思考题与习题109

5　计算机控制策略111

5.1 PID控制算法111

5.1.1　PID控制规律的特点111

5.1.2　数字PID控制算法114

5.1.3 数字PID控制算法的改进116

5.1.4　PID参数的整定121

5.1.5　二阶工程设计法设计数字控制器124

5.2　数字控制器的直接设计128

5.2.1　最少拍无差系统的设计129

5.2.2　最少拍无波纹系统的设计138

5.2.3　纯滞后对象的控制算法140

5.3　基于PID控制的多回路控制系统144

5.3.1 串级控制系统144

5.3.2　前馈控制系统145

5.3.3　纯滞后补偿控制系统147

本章小结148

思考题与习题150

6.1　模糊控制153

6　新型控制策略153

6.1.1　模糊集合154

6.1.2　隶属函数的参数化156

6.1.3　模糊关系及其运算158

6.1.4　模糊关系的合成159

6.1.5　模糊推理159

6.1.6　模糊控制器的组成160

6.1.7　模糊控制器的设计步骤162

6.1.8　模糊控制系统Matlab仿真164

6.2.1　神经网络的基本概念168

6.2　神经网络控制168

6.2.2　感知器和BP网络172

6.2.3　神经网络控制178

6.3　其他控制策略180

6.3.1 最优控制180

6.3.2 自适应控制181

6.3.3　鲁棒控制182

6.3.4　预测控制183

6.3.5　非线性控制理论的发展186

6.3.6　专家系统187

本章小结188

思考题与习题188

7　集散控制系统及现场总线191

7.1 DCS的发展概况191

7.2 DCS的基本组成与发展方向195

7.3 DCS硬件体系介绍197

7.3.2　DCS的操作站198

7.3.1　现场控制站198

7.4 DCS的网络通信技术200

7.5 DCS的组态201

7.6　常见DCS简介203

7.6.1　和利时的hollias-macs系统203

7.6.2 SunyPCC800小型DCS208

7.6.3 SunyTech工业控制应用软件平台211

7.6.4 TDC3000216

7.7　DCS应用实例218

7.8.1　现场总线的基本概念226

7.8　现场总线技术及其应用226

7.8.2　现场总线的结构与优点228

7.8.3　常用的现场总线230

7.8.4　现场总线与局域网和DCS的比较233

7.8.5　现场总线控制系统要进一步研究的问题235

本章小结235

思考题与习题235

8.1.1　共模干扰抑制237

8　计算机控制系统抗干扰技术237

8.1　硬件抗干扰技术237

8.1.2 串模干扰的抑制241

8.1.3　长线传输干扰的抑制243

8.1.4　信号线的选择与敷设245

8.1.5　接地抗干扰技术247

8.2　软件抗干扰技术249

8.2.1　测量数据预处理250

8.2.2　数字滤波252

8.2.3　指令冗余技术255

8.2.4　软件陷阱技术255

8.3　电源系统抗干扰技术256

8.3.1　交流电源环节256

8.3.2　直流电源环节257

本章小结258

思考题与习题258

参考文献259