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第1章 计算机控制系统概述1

1.1 计算机控制系统的特征与组成1

1.1.1 计算机控制系统的特征与工作原理1

1.1.2 计算机控制系统的硬件组成4

1.1.3 计算机控制系统的软件6

1.2 计算机控制系统的分类7

1.2.1 操作指导控制系统7

1.2.2 直接数字控制系统7

1.2.3 计算机监督控制系统8

1.2.4 分布式控制系统9

1.2.5 现场总线控制系统9

1.2.6 嵌入式系统10

1.2.7 计算机集成制造系统12

1.2.8 网络控制系统12

1.3 计算机控制系统的发展概况及发展趋势17

1.3.1 计算机控制系统的发展历史17

1 3.2 计算机控制理论与新型控制策略18

1.3.3 计算机控制系统的发展趋势21

第2章 计算机控制系统I/O接口与通道技术23

2.1 I/O接口在计算机控制系统中的应用23

2.2 I/O控制方式25

2.2.1 程序控制方式25

2.2.2 中断控制方式29

2.2.3 存储器直接存取方式30

2.2.4 通道控制方式31

2.3 数字量输入输出通道32

2.3.1 数字量输入输出接口技术32

2.3.2 数字量输入通道34

2.3.3 数字量输出通道35

2.4 模拟量输入输出通道36

2.4.1 模拟信号输入通道接口36

2.4.2 模拟量输出通道接口48

2.5 人机交互接口52

2.5.1 键盘接口52

2.5.2 显示器接口54

2.5.3 打印机接口61

2.5.4 其他人机接口63

2.6 I/O通道的抗干扰技术66

2.6.1 干扰的分类67

2.6.2 干扰的耦合方式67

2.6.3 常见的抗干扰技术68

第3章 顺序控制与数字程序控制70

3.1 顺序控制技术70

3.1.1 顺序控制概述70

3.1.2 顺序控制系统的组成72

3.1.3 顺序控制系统应用实例73

3.2 数字程序控制技术75

3.2.1 逐点比较插补法75

3.2.2 数字积分器插补法83

3.2.3 步进电动机控制技术91

第4章 数字控制器的设计96

4.1 概述96

4.1.1 模拟化设计方法96

4.1.2 离散化设计方法97

4.1.3 两种方法的比较97

4.2 模拟调节器的离散化方法97

4.3 数字控制器的直接设计方法102

4.3.1 最少拍随动系统的设计102

4.3.2 最少拍无纹波随动系统的设计105

4.3.3 大林控制算法108

4.4 数字PID控制器设计112

4.4.1 数字PID基本算法112

4.4.2 PID数字算法的改进113

4.4.3 PID调节参数的整定117

4.5 数字控制器的计算机实现119

4.5.1 直接程序设计法119

4.5.2 串联程序设计法120

4.5.3 并行程序设计法121

第5章 控制系统的数据处理技术123

5.1 程序设计技术123

5.1.1 程序设计的步骤与方法123

5.1.2 工业控制组态软件125

5.1.3 可编程序控制器134

5.2 数据预处理技术146

5.2.1 系统误差的自动校准146

5.2.2 线性插值法148

5.3 查表技术149

5.3.1 顺序查表149

5.3.2 对分查表150

5.3.3 直接查表151

5.4 软件抗干扰技术152

第6章 计算机控制系统中的网络技术154

6.1 工业控制网络技术154

6.1.1 工业控制网络概述154

6.1.2 网络协议及其层次结构158

6.1.3 IEEE802标准160

6.1.4 工业网络的性能评价和选型161

6.2 集散控制系统162

6.2.1 DCS概述163

6.2.2 DCS的分散过程控制级167

6.2.3 DCS的集中操作监控级169

6.2.4 DCS的综合信息管理级169

6.3 现场总线控制系统170

6.3.1 IEC61158现场总线标准简介170

6.3.2 典型现场总线简介173

6.3.3 工业生产过程对现场总线的要求180

第7章 计算机控制系统设计183

7.1 控制系统工程设计方法183

7.1.1 系统设计的原则183

7.1.2 工程项目的确定185

7.1.3 工程项目的设计186

7.1.4 项目仿真与调试186

7.2 控制系统可靠性技术187

7.2.1 工业控制机的可靠性措施187

7.2.2 控制系统的抗干扰措施189

7.2.3 软件设计的可靠性措施193

7.3 计算机控制系统的设计与实施193

7.3.1 计算机控制系统的总体方案设计193

7.3.2 硬件的工程设计与实现195

7.3.3 软件的工程设计与实现196

7.3.4 控制系统的调试与投运198

第8章 计算机控制系统应用实例200

8.1 以工业控制计算机为核心的锅炉控制系统200

8.1.1 锅炉工艺流程简介200

8.1.2 锅炉控制的任务及实现200

8.2 储罐液位控制系统205

8.2.1 控制系统的总体描述205

8.2.2 被控对象的数学模型206

8.2.3 数字控制器的设计209

8.2.4 控制系统的设计212

8.3 火力发电机组的集散控制系统213

8.3.1 火力发电的工作过程和原理213

8.3.2 HIACS-3000集散控制系统在火力发电厂控制中的实现214

8.3.3 关键控制技术216

8.3.4 控制效果217

第9章 基于NCS的三元复合驱采出液先进控制过程分析218

9.1 概述218

9.2 油水分离的控制过程分析218

9.3 多变量时滞系统的独立稳定性219

9.4 多变量时滞系统的指数稳定性221

9.5 多变量适应式状态反馈预测控制221

9.6 系统状态反馈预测模型222

9.6.1 基本假设222

9.6.2 模型输入输出参数的选取222

9.6.3 数学模型的建立223

9.6.4 模型简化及参数确定224

9.7 基于NCS的控制系统设计226

9.8 实际模型227

9.9 实际应用228

9.10 小结230

参考文献231