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第1章 计算机控制系统概述1

1.1计算机控制系统的一般概念1

1.2计算机控制系统的组成3

1.2.1计算机控制系统硬件3

1.2.2计算机控制系统软件4

1.2.3计算机控制系统通信网络5

1.3计算机控制系统的分类8

1.3.1操作指导控制系统8

1.3.2直接数字控制系统9

1.3.3监督计算机控制系统9

1.3.4集散控制系统10

1.3.5现场总线控制系统11

1.3.6计算机集成制造系统12

1.3.7物联网控制系统12

1.4计算机控制系统的控制规律13

1.5关于MATLAB工具软件14

习题117

第2章 工业控制计算机18

2.1控制计算机的主要类型18

2.2 IPC工控机的组成与特点21

2.2.1 IPC工控机的硬件组成21

2.2.2 IPC工控机的软件组成22

2.2.3 IPC工控机的特点23

2.2.4 IPC工控机的发展方向25

2.3 IPC总线结构26

2.3.1总线概述26

2.3.2内部总线26

2.3.3外部总线29

2.4 MODBUS通信协议33

2.4.1概述33

2.4.2两种传输方式34

2.4.3 MODBUS消息帧34

2.4.4错误检测方法34

2.4.5 MODBUS的编程方法35

习题236

第3章 过程输入输出通道37

3.1概述37

3.2模拟量输入通道39

3.2.1信号处理电路40

3.2.2多路模拟开关40

3.2.3前置放大器42

3.2.4采样保持器44

3.2.5 A/D转换器45

3.3模拟量输出通道57

3.3.1多路模拟量输出通道的结构形式57

3.3.2 D/A转换器58

3.3.3 DAC输出方式66

3.3.4 D/A转换通道的设计69

3.4数字量输入通道71

3.5数字量输出通道73

3.6抗干扰技术76

3.6.1干扰的来源与传播途径76

3.6.2硬件抗干扰措施79

习题387

第4章 数字程序控制技术88

4.1数字程序控制基础88

4.1.1数字程序控制原理88

4.1.2数字程序控制方式89

4.1.3开环数字程序控制89

4.2逐点比较法插补原理90

4.2.1逐点比较法直线插补90

4.2.2逐点比较法圆弧插补93

4.3步进电动机控制技术97

4.3.1步进电动机的工作原理97

4.3.2步进电动机的工作方式98

4.3.3步进电动机的脉冲分配程序99

4.3.4步进电动机的速度控制程序101

习题4103

第5章 计算机控制系统的数学模型104

5.1计算机控制系统数学模型的建立104

5.2计算机控制系统的时域模型105

5.2.1线性常系数微分方程106

5.2.2线性常系数差分方程107

5.3计算机控制系统的频域模型108

5.3.1 Z变换理论108

5.3.2连续时间系统的传递函数111

5.3.3离散时间系统的传递函数113

5.4计算机控制系统的状态空间模型117

5.4.1基本概念117

5.4.2状态空间表达式118

5.4.3传递矩阵120

习题5122

第6章 数字控制器的连续化设计124

6.1数字控制器的连续化设计步骤125

6.2数字PID控制器的设计128

6.2.1 PID三量的控制作用128

6.2.2 PID控制规律的数字化实现算法131

6.2.3 MATLAB仿真确认被控对象参数132

6.2.4数字PID控制算法的改进134

6.3数字PID控制器参数整定138

习题6145

第7章 数字控制器的离散化设计146

7.1数字控制器的离散化设计步骤146

7.2最少拍随动系统的设计147

7.3最少拍无纹波随动系统的设计155

7.4大林算法159

7.4.1大林算法的基本形式159

7.4.2振铃现象及其消除方法160

7.4.3大林算法的设计步骤162

7.4.4用MATLAB仿真被控过程163

习题7167

第8章 计算机控制系统的应用软件168

8.1计算机控制系统软件概述168

8.1.1软件的含义168

8.1.2软件的特点168

8.1.3软件的分类169

8.1.4软件设计的一般过程169

8.1.5软件设计的一般方法169

8.2计算机控制系统的应用软件171

8.2.1控制系统的输入/输出软件171

8.2.2数字控制算法的计算机实现172

8.2.3控制系统的监控组态软件175

8.3计算机控制系统的数据处理技术178

8.3.1软件抗干扰技术178

8.3.2系统误差的校正186

8.3.3非线性处理188

8.3.4标度变换190

8.3.5越限报警193

8.4输入/输出数字量的软件抗干扰技术194

习题8194

第9章 计算机控制系统设计195

9.1控制系统设计的原则与步骤195

9.1.1设计原则195

9.1.2系统设计的步骤195

9.2系统的工程设计和实现198

9.2.1系统总体方案设计198

9.2.2硬件的工程设计和实现198

9.2.3软件的工程设计和实现200

9.2.4系统的调试与运行201

9.3某新型建材厂全自动预加水控制系统设计201

9.3.1工程概述201

9.3.2系统总体方案设计202

9.3.3硬件设计203

9.3.4软件设计204

9.3.5运行调试206

9.4基于单片机的智能车模型设计207

9.4.1系统概述与总体方案的设计207

9.4.2硬件设计208

9.4.3软件设计210

9.4.4系统调试213

9.5基于DSP2812的离网型智能光伏逆变器214

9.5.1工程概述214

9.5.2系统总体方案设计215

9.5.3硬件设计215

9.5.4软件设计218

9.5.5系统调试220

习题9221

第10章 计算机控制网络技术222

10.1工业控制网络概述223

10.1.1网络拓扑结构223

10.1.2介质访问控制技术225

10.1.3差错控制227

10.2网络通信协议227

10.2.1 OSI参考模型228

10.2.2 IEEE 802标准229

10.2.3工业以太网231

10.3分布式控制系统233

10.3.1概述233

10.3.2分布式控制系统特点233

10.3.3分布式控制系统的功能层次结构234

10.4现场总线控制系统236

10.4.1现场总线的特征236

10.4.2 OSI参考模型与现场总线通信模型237

10.4.3基金会现场总线238

10.4.4局部操作网络239

10.4.5过程现场总线239

10.4.6控制器局域网络242

10.4.7可寻址远程传感器数据通路243

10.5物联网技术243

10.5.1物联网定义244

10.5.2物联网的总体架构、特点244

10.5.3物联网的关键技术246

10.5.4物联网智能家居系统的设计257

习题10259

参考文献260