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第1章 计算机控制系统概述1

1.1计算机控制系统特征与组成1

1.1.1计算机控制系统的特征与工作原理1

1.1.2计算机控制系统的工作原理3

1.1.3计算机控制系统的硬件组成4

1.1.4计算机控制系统软件5

1.2计算机控制系统的分类6

1.2.1操作指导控制系统6

1.2.2直接数字控制系统6

1.2.3监督计算机控制系统7

1.2.4集散控制系统8

1.2.5现场总线控制系统9

1.2.6综合自动化系统9

1.3计算机控制的发展概况及发展趋势10

1.3.1计算机控制系统的发展过程10

1.3.2计算机控制理论的发展概况11

1.3.3计算机控制系统的发展趋势14

习题115

第2章 工业控制计算机16

2.1工控机16

2.1.1 IPC的组成与特点16

2.1.2 IPC的内部总线19

2.1.3 IPC的外部总线24

2.1.4 IPC输入/输出模板30

2.1.5 IPC的主要产品32

2.2可编程控制器（PLC）37

2.2.1可编程控制器的基本结构37

2.2.2可编程控制器的分类与特点39

2.2.3可编程控制器的主要产品41

2.3嵌入式系统44

2.3.1嵌入式系统的组成与特点44

2.3.2典型的嵌入式微处理器48

2.3.3典型的微控制器51

习题252

第3章 输入输出接口与信息通道技术53

3.1数字量输入输出通道53

3.1.1数字量输入输出接口技术53

3.1.2数字量输入通道54

3.1.3数字量输出通道56

3.2模拟量输入通道57

3.2.1模拟量输入通道的组成57

3.2.2信号调理57

3.2.3多路转换器59

3.2.4前置放大器60

3.2.5采样保持器62

3.2.6常用的A/D转换器63

3.2.7 A/D转换器接口设计66

3.2.8模拟量输入通道设计70

3.3模拟量输出通道72

3.3.1模拟量输出通道的结构形式73

3.3.2常用的D/A转换器73

3.3.3 D/A转换器接口技术75

3.3.4 D/A转换器的输出形式77

3.3.5 V/I变换78

3.3.6 D/A转换通道设计79

3.4人-机交互通道81

3.4.1键盘接口81

3.4.2显示器接口84

习题390

第4章 计算机控制系统抗干扰技术91

4.1计算机控制系统主要干扰分析91

4.1.1干扰的来源91

4.1.2干扰的传播途径92

4.1.3过程通道中的干扰93

4.2过程通道抗干扰技术94

4.2.1串模干扰的抑制94

4.2.2共模干扰的抑制96

4.2.3长线传输干扰的抑制97

4.3接地技术98

4.3.1地线系统分析98

4.3.2计算机控制系统输入环节的接地101

4.3.3主机系统的接地101

4.4供电技术102

4.4.1交流电源环节抗干扰技术102

4.4.2直流电源环节抗干扰技术103

习题4104

第5章 数字控制技术105

5.1数字控制系统105

5.1.1数字控制系统的组成105

5.1.2数字控制原理106

5.1.3数字控制系统的分类107

5.1.4伺服控制系统108

5.2逐点比较法插补原理109

5.2.1逐点比较法直线插补110

5.2.2逐点比较法圆弧插补113

5.3步进电机伺服控制技术115

5.3.1步进伺服系统的构成115

5.3.2步进电机的工作原理116

5.3.3步进电机的工作方式118

5.3.4步进电机IPC控制技术119

5.3.5步进电机单片机控制技术121

5.4直流伺服电机伺服控制技术123

5.4.1直流伺服电动机的工作原理123

5.4.2直流伺服电机的驱动与控制125

习题5127

第6章 常规及复杂控制技术128

6.1数字控制器的模拟化设计128

6.1.1数字控制器的模拟化设计步骤128

6.1.2数字PID控制器129

6.1.3数字PID控制器的改进132

6.1.4数字PID控制器参数的整定135

6.2计算机控制系统的离散化设计139

6.2.1数字控制器的离散化设计步骤139

6.2.2最少拍控制器设计140

6.2.3最少拍无纹波控制器设计145

6.3纯滞后控制技术147

6.3.1大林算法147

6.3.2 Smith预估控制151

6.4串级控制技术154

6.4.1串级控制的结构和原理154

6.4.2数字串级控制算法156

6.5前馈—反馈控制算法156

6.5.1前馈—反馈控制结构157

6.5.2数字前馈—反馈控制算法157

6.6解耦控制技术159

6.6.1解耦控制原理159

6.6.2数字解耦控制算法161

习题6162

第7章 计算机控制系统软件设计技术164

7.1软件设计技术164

7.1.1软件设计的方法164

7.1.2计算机控制系统软件设计166

7.1.3监控组态软件168

7.2测量数据预处理技术172

7.2.1系统误差的自动校准172

7.2.2线性化处理173

7.2.3标度变换174

7.2.4插值算法177

7.2.5越限报警处理178

7.3软件抗干扰技术179

7.3.1数字滤波技术179

7.3.2输入输出数字量的软件抗干扰技术183

7.3.3指令冗余技术183

7.3.4软件陷阱技术184

7.4数字PID控制器的工程实现184

7.4.1给定值处理185

7.4.2被控量处理185

7.4.3偏差处理186

7.5.4控制算法的实现187

7.4.5控制量处理187

7.4.6自动手动切换188

习题7190

第8章 先进控制技术191

8.1模糊控制技术191

8.1.1模糊控制的数学基础191

8.1.2模糊控制基础理论193

8.1.3模糊控制的基本原理194

8.1.4模糊控制器的设计196

8.2神经网络控制技术199

8.2.1神经网络的基本原理和结构200

8.2.2神经网络控制203

8.3预测控制技术205

8.3.1基本理论206

8.3.2动态矩阵控制209

习题8212

第9章 工业控制网络技术213

9.1工业控制网络概述213

9.1.1企业信息化与自动化213

9.1.2控制网络的特点214

9.1.3控制网络的类型214

9.2控制网络技术基础215

9.2.1网络拓扑结构215

9.2.2介质访问控制技术217

9.2.3差错控制技术218

9.2.4网络协议及其层次结构219

9.2.5 TCP/IP参考模型概述223

9.3工业以太网225

9.3.1工业以太网与以太网225

9.3.2以太网的优势226

9.3.3工业以太网的关键技术227

9.3.4常用的工业以太网协议230

9.4集散控制系统231

9.4.1 DCS概述231

9.4.2 DCS的分散过程控制级233

9.4.3 DCS的集中操作监控级234

9.4.4 DCS的综合信息管理级235

9.5现场总线控制系统236

9.5.1现场总线技术概述236

9.5.2典型的现场总线239

9.5.3 FCS的体系结构243

9.5.4开放现场控制系统集成桥梁244

9.6综合自动化系统247

9.6.1流程工业综合自动化体系结构247

9.6.2流程工业MES系统249

9.7物联网技术251

9.7.1物联网的基本架构251

9.7.2物联网在工业领域的应用252

习题9253

第10章 计算机控制系统设计与实现254

10.1系统设计的原则与过程254

10.1.1系统设计的原则254

10.1.2系统设计的过程255

10.2系统的设计与实现257

10.2.1初步设计257

10.2.2硬件的详细设计259

10.2.3软件的详细设计260

10.2.4系统的运行调试263

10.3电热油炉温度单片机控制系统设计264

10.3.1控制任务与工艺要求264

10.3.2硬件系统详细设计266

10.3.3 PID算法及参数整定271

10.3.4软件设计272

10.4换热站监控系统设计274

10.4.1换热站的运行原理与控制要求274

10.4.2系统总体设计275

10.4.3系统硬件设计277

10.4.4系统软件设计278

10.5 TM11型三维步进电机直线运动平台PLC控制系统设计280

10.5.1 TM11型三维步进电机直线运动平台的组成280

10.5.2系统总体方案设计280

10.5.3系统硬件设计282

10.5.4系统软件设计283

参考文献285