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目录 1

绪论 1

第一节　计算机控制系统的组成及其发展 1

第二节 微型计算机控制系统的组成及特点 3

一、微型计算机控制系统的组成 3

二、微型计算机控制系统的特点 5

第三节　微型计算机控制系统的分类 7

一、巡回检测数据处理系统 7

二、操作指导控制系统（OGC） 7

三、直接数字控制系统（DDC） 8

五、分布式计算机控制系统 9

四、监督控制系统（SCC） 9

第一章　微型计算机硬软件基本知识 12

第一节　微机硬件的基本组成 12

一、微机的基本组成框图 12

二、微处理器 13

三、存贮器芯片 18

四、接口芯片 20

第二节　微机指令系统 26

一、微机的寻址方式 26

二、Z-80指令系统 27

第三节　微型计算机的软件 32

一、系统软件 32

二、应用软件 36

第四节　微机操作系统 37

一、微机操作系统的概况 37

二、操作系统的功能及结构 37

三、作业管理 40

四、进程管理 41

五、存贮管理 42

六、设备管理 43

七、文件系统 44

八、实时中断和实时时钟管理 46

九、微机操作系统举例 47

一、TPBUG的组成 50

第五节　微机监控程序 50

二、TPBUG的总流程图 51

三、初始化程序 52

四、显示程序（DISUP） 53

五、键盘分析及执行程序（DECKY） 54

第二章　过程通道和数据采集 58

第一节　概述 58

第二节　输入信号的采集和处理 59

一、数据采集和采样定理 59

二、对输入信号的变换和处理 61

三、数字滤波 64

一、模拟量输入通道 71

二、模拟开关与采样保持器 71

第三节　过程通道 71

三、数／模和模／数转换器 75

四、模拟量输出通道 80

五、开关量输入／输出通道 84

六、过程通道的抗干扰措施 85

七、几个典型芯片 86

第三章　直接数字控制系统（DDC系统） 89

第一节　直接数字控制系统的概念及组成 89

一、直接数字控制系统的基本概念 89

二、DDC系统的组成及特点 90

第二节 DDC系统的基本调节规律及其算法 92

一、PID调节原理简介 93

二、PID调节器数字化的算法 98

三、改进的PID算法 102

第三节 PID算法的参数整定 110

一、调节器参数整定对系统特性的影响 111

二、按扩充临界比例度法整定T、Kp、Ti和？ 111

三、按扩充响应曲线法整定T、Kp、Ti和T？ 113

第四节 其他控制规律及其算法 114

一、纯滞后补偿 114

二、串级控制 117

三、前馈控制 120

第五节 位置DDC的控制及其算法 124

一、位置DDC控制的基本要求及控制方案 124

二、位置DDC系统的硬件结构 125

三、位置DDC的算法 126

四、位置DDC系统的程序框图 127

五、位置DDC减速过程算法的改进 128

第六节 采样频率的选择 132

一、关于信号复现的问题 132

二、采样频率对系统动态特性及扰动的影响 132

三、采样频率对控制输出的影响 133

四、计算机的工作量问题 133

五、计算机的精度问题 136

第四章 用采样控制理论直接设计数字控制器 136

第一节 设计数字控制器的基本概念 136

一、设计最少拍系统的约束条件 138

第二节 具有最快响应的数字控制系统的设计 138

二、设计最少拍系统的方法 139

三、典型输入下的最少拍系统 140

四、最少拍系统对输入函数的适应性 143

五、设计举例 144

六、最少拍系统中确定Ф（z）的一般方法 147

第三节 最快响应的无纹波数字控制系统的设计 151

第四节 小结 156

第五节 对象具有纯滞后的数字控制器的设计——大林算法 157

一、大林算法 157

二、振铃现象的消除 159

一、直接程序设计法 162

第六节 用计算机实现数字控制器的算法 162

二、串行程序设计法 163

三、并行程序设计法 164

第五章 常用近代控制方法 166

第一节 多变量解耦控制 166

一、解耦条件 167

二、对角线矩阵综合法 169

三、单位矩阵综合法 170

第二节 状态空间表示法 171

一、线性时不变连续系统的状态空间表达式 172

二、线性时不变离散系统的状态方程 173

四、计算机控制系统的状态空间表达式 174

三、离散系统的特征方程 174

第三节 用状态变量反馈实现极点配置 176

第四节 离散系统的最优控制 179

一、多变量系统的最小调整时间控制 179

二、离散二次型性能指标的最优控制 184

第五节 自校正调节器及最小方差控制 190

一、递推最小二乘法RLS参数估计 190

二、自校正调节器的组成 195

三、最小方差控制 196

四、最小方差自校正调节器 199

五、自校正调节器的应用 202

第六章　微机控制系统常用应用程序的设计 206

一、模块程序设计 207

第一节　应用程序的一般设计方法 207

第二节　公共服务程序 208

二、自顶向下的程序设计 208

一、代码转换程序 209

二、定时程序 215

三、实时时钟和日历 217

第三节　过程分析及监测程序 219

一、巡回检测程序 219

二、数字滤波程序 221

三、上、下限报警程序 227

四、标度变换程序 230

五、非线性参数的标度变换 233

一、产生周期性方波的程序 235

第四节　过程控制程序 235

二、产生阶梯形变化电压的程序 236

三、增量式PID运算程序 237

第七章 微机控制系统的设计和举例 243

第一节 设计微机控制系统的基本原则 243

一、满足工艺要求 243

二、可靠性 243

四、软件设计 243

三、使用和维护方便 244

四、通用性和可扩充性 244

五、经济、合理性 244

第二节 微机控制系统的设计方法和步骤 245

一、熟悉工艺建立对象的数字模型 245

二、确定控制方案 246

三、系统硬件配置 247

五、系统调试 249

第三节 玻璃窑炉的料道恒温控制系统 250

一、工艺分析及控制要求 250

二、方案选择 250

三、系统的工作原理 251

四、系统配置 253

五、系统抗干扰措施 261

第四节 微机在造纸机可控硅直流调速系统中的应用 262

六、控制效果及所达到的技术经济指标 262

一、开环脉冲调速系统 263

二、造纸机可控硅直流调速系统 263

三、造纸机总车速的微机控制 265

四、微机控制的造纸机双闭环调速系统 267

五、纸机直流调速系统的讨论 276

第五节 发酵过程微机控制 277

一、饲料发酵过程工艺分析 277

二、系统组成 277

三、软件结构 279

四、系统的发展 283

一、分布式计算机控制系统发展概况 284

第一节 概述 284

第八章 分布式计算机控制系统 284

二、分布式计算机控制系统的特征 285

第二节 分布式计算机控制系统的结构 285

一、星形结构的计算机系统 285

二、共享总线式计算机系统 286

三、环形总线式计算机系统 291

四、分级分布式计算机系统 294

第三节 计算机网的通信协议 297

一、计算机通信协议的概念和参考模型 297

二、物理层协议 298

三、数据链路层协议 299

第四节 分布式计算机控制系统的接口总线 301

一、IEEE-488总线 302

二、CAMAC接口 304

三、S-100总线 306

四、串行接口 308

第五节 分布式计算机控制系统应用举例 310

一、分布式微机监测系统 311

二、小型分布式微机控制系统 316

附录A 差分方程 320

B 数字系统的Z变换 322

C Z-80和8080/8085基本指令对照表 327

参考文献 329