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第1章 绪论1

1.1 自动化技术与信息技术的关系1

1.2 自动控制系统的基本结构1

1.3 计算机控制系统基本原理2

1.4 计算机控制系统的分类3

1.4.1 按功能及结构分类3

1.4.2 按控制规律分类11

1.4.3 按控制方式分类12

1.5 计算机控制系统的特点12

1.6 计算机控制系统的性能及其指标12

1.6.1 性能指标13

1.6.2 控制对象的特性对控制性能的影响13

1.7 计算机控制技术的知识体系14

1.8 计算机控制技术的发展16

1.8.1 现代计算机技术对控制技术的影响16

1.8.2 计算机控制技术的发展动向18

习题119

第2章 计算机控制系统的数学描述20

2.1 计算机控制系统数学描述方法的分类20

2.2 信号的采样与保持21

2.2.1 信号的分类21

2.2.2 连续信号的采样22

2.2.3 采样定理25

2.2.4 信号复现与零阶保持器27

2.3 采样系统的数学描述30

2.3.1 脉冲传递函数的定义30

2.3.2 开环系统脉冲传递函数31

2.3.3 闭环系统的脉冲传递函数35

2.4 采样系统的动态响应37

2.5 采样系统的稳定性39

2.6 采样系统的稳态分析41

习题243

第3章 常规数字控制器的设计方法45

3.1 数字控制器的设计方法分类45

3.2 数字PID控制46

3.2.1 理想微分PID控制46

3.2.2 实际微分PID控制49

3.2.3 数字PID调节器的参数整定52

3.3 最少拍数字控制系统56

3.3.1 最少拍数字控制系统的设计56

3.3.2 最少拍无纹波控制系统设计65

3.3.3 最少拍控制系统的改进68

3.4 达林算法71

3.4.1 达林算法设计71

3.4.2 振铃现象及其消除方法73

习题376

第4章 高级数字控制器的分析与设计77

4.1 系统的能控性与能观测性77

4.1.1 基本概念77

4.1.2 离散系统的能控性78

4.1.3 离散系统的可观测性79

4.1.4 对偶原理81

4.1.5 坐标变换与标准型81

4.2 数字控制器状态空间设计法84

4.2.1 状态反馈极点配置控制系统的设计85

4.2.2 状态观测器的设计92

4.2.3 具有状态观测器的极点配置96

习题4100

第5章 数据输入输出通道的接口技术102

5.1 数据输入输出通道的组成与功能102

5.1.1 数据通道的类型102

5.1.2 数据通道的信息类型102

5.1.3 数据通道的编址方式103

5.1.4 CPU对数据通道的控制方式103

5.1.5 数据通道接口设计应考虑的问题104

5.2 多路开关及采样保持器105

5.2.1 多路开关与多路分配器105

5.2.2 采样保持器110

5.3 开关量输出通道112

5.3.1 开关量输出通道的结构形式112

5.3.2 开关量输出通道与CPU的接口113

5.3.3 功率接口技术113

5.4 开关量输入通道115

5.4.1 开关量输入通道的结构形式115

5.4.2 开关量形式及变换116

5.4.3 整形与电平变换118

5.4.4 开关量输入通道与CPU的接口119

5.5 模拟量输出通道123

5.5.1 D/A转换原理123

5.5.2 D/A转换器的选用126

5.5.3 8位并行D/A转换器及其接口技术132

5.5.4 高于8位的并行D/A转换器及其接口技术138

5.5.5 串行D/A转换器及其接口技术142

5.6 模拟量输入通道144

5.6.1 A/D转换原理144

5.6.2 A/D转换器的选用148

5.6.3 逐次逼近式并行A/D转换器及其接口155

5.6.4 双积分A/D转换器及其接口技术167

5.6.5 串行A/D转换器及其接口技术171

习题5176

第6章 计算机控制网络技术概论178

6.1 集散控制系统简介178

6.1.1 集散控制系统的发展历程178

6.1.2 集散控制系统的组成178

6.1.3 JX-300X集散控制系统181

6.2 现场总线技术简介183

6.2.1 现场总线控制系统的演变183

6.2.2 现场总线技术的特点185

6.2.3 现场总线标准化186

6.2.4 典型现场总线简介188

6.3 工业以太网技术简介203

6.3.1 工业以太网标准化进程203

6.3.2 IEC 61784-2标准体系结构204

6.3.3 IEC 61784-2中主要标准简介205

6.3.4 IEC 61784-1/2与IEC61158212

习题6213

第7章 计算机控制系统设计与实现215

7.1 计算机控制系统的设计方法215

7.1.1 计算机控制系统的设计原则215

7.1.2 计算机控制系统的设计步骤216

7.2 计算机控制系统的实现过程218

7.2.1 计算机控制系统的可行性论证218

7.2.2 计算机控制系统的工程设计220

7.3 控制系统中的可靠性技术225

7.3.1 冗余结构技术225

7.3.2 控制系统的抗干扰措施226

7.3.3 软件设计的可靠性措施229

7.3.4 重视安装工艺措施230

7.4 多通道温度采集系统230

7.4.1 系统方案设计230

7.4.2 系统硬件设计231

7.4.3 系统软件设计239

7.4.4 系统调试与运行244

7.5 智能小车控制系统244

7.5.1 控制方案设计244

7.5.2 系统硬件设计246

7.5.3 系统软件设计258

7.5.4 系统调试与运行268

7.6 中药萃取控制系统269

7.6.1 控制方案设计269

7.6.2 系统硬件设计271

7.6.3 系统软件设计与组态275

7.6.4 系统调试与运行286

参考文献289