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第1章　计算机控制系统概述 1

1.1　计算机控制系统的组成 2

1.1.1　计算机控制系统的硬件 3

1.1.2　计算机控制系统的软件 3

1.2　计算机控制系统的主要特征 4

1.3　计算机控制系统的分类 5

1.3.1　数据采集系统 5

1.3.2　直接数字控制系统 6

1.3.3　计算机监督系统 6

1.3.4　分布式计算机控制系统 6

1.3.5　现场总线控制系统 8

1.4　计算机控制系统的发展概况 8

1.4.1　计算机控制系统的发展过程 8

1.4.2　计算机控制系统的发展趋势 9

习题与思考题 10

第2章　数字控制器的直接设计方法 11

2.1　离散系统信号的变换 11

2.1.1　模拟控制系统和计算机控制系统 11

2.1.2　计算机控制系统中的信号 12

2.2　模拟化设计 16

2.3　数字控制器的离散化设计 21

2.3.1　离散化设计的方法和步骤 21

2.3.2　最少拍控制系统的设计 22

2.3.3　Gc（z）和Ge（z）的选择 25

2.3.4　最少拍无波纹控制系统的设计 27

2.3.5　大林算法 28

2.4　数字控制器D（z）的实现 31

2.4.1　直接程序设计法 32

2.4.2　串行程序设计法 33

2.4.3　并行程序设计法 35

习题与思考题 36

第3章　数字PID及其算法 38

3.1　PID控制及其算法 38

3.2　PID控制器的数学模型 39

3.2.1　模拟系统的PID算法 39

3.2.2　数字PID算法 40

3.2.3　PID算法的程序设计 41

3.3　PID控制中参数的整定 42

3.3.1　采样周期T的确定 42

3.3.2　PID控制中参数的整定方法 43

3.4　数字PID控制的改进 44

3.5　PID控制算法举例 46

3.5.1　计算机控制的快速光加热系统 46

3.5.2　汽车安全辅助驾驶系统的PID控制 48

习题与思考题 57

第4章　控制用微型计算机 58

4.1　单片微型计算机 58

4.1.1　常用的单片微型计算机 58

4.1.2　单片机控制系统 61

4.1.3　单片机控制应用举例 63

4.2　可编程控制器 66

4.2.1　PLC的发展概况 66

4.2.2　可编程控制器的特点 67

4.2.3　可编程控制器的功能和应用 68

4.2.4　可编程控制器的硬件结构和编程方式 69

4.2.5　可编程控制器应用举例 73

4.3　工业控制机 81

4.3.1　STD（Standard）总线工业控制机 82

4.3.2 PC总线工业控制机 86

习题与思考题 91

第5章　输入／输出通道与接口技术 92

5.1　总线接口技术 93

5.1.1　系统总线接口 93

5.1.2　TTL与CMOS电平互换 97

5.2　模拟信号输入／输出通道 100

5.2.1　传感器 100

5.2.2　模拟信号输入通道 101

5.2.3　多路开关 106

5.2.4　采样／保持 107

5.2.5　A/D转换器 109

5.2.6　模拟量输出通道 119

5.3　模拟量输入／输出通道的设计 124

5.3.1　A/D通道的几种结构形式 124

5.3.2　D/A通道的几种结构形式 126

5.3.3　A/D和D/A通道的设计原则 127

5.3.4　A/D和D/A通道设计举例 130

5.4　离散信号输入／输出通道和接口技术 136

5.4.1　开关量输入／输出接口的电气接口 136

5.4.2　大功率场效应管开关接口技术 146

5.4.3　可控硅技术 147

5.4.4　开关量输入／输出接口及其应用 149

5.4.5　数字量输入接口与BCD拨码盘、光电编码盘 152

5.4.6　脉冲量输入接口与频率、周期的测量 159

5.4.7　执行器 169

习题与思考题 176

第6章　控制系统的软件和常用控制程序设计 178

6.1　控制系统的软件分类 178

6.2　常用控制程序设计 187

习题与思考题 198

第7章　微机控制系统的可靠性与抗干扰技术 199

7.1　可靠性与抗干扰技术的基本概念 199

7.1.1　可靠性的概念 199

7.1.2　噪声及干扰 200

7.1.3　电磁兼容性 205

7.1.4　控制系统可靠性设计的基本途径 206

7.2　硬件的可靠性与抗干扰技术 207

7.2.1　抑制干扰的一般措施 207

7.2.2　元器件及其选择 208

7.2.3　滤波技术 210

7.2.4　隔离与屏蔽技术 212

7.2.5　电气布线技术 214

7.2.6　电源保护技术与接地技术 216

7.2.7　Watchdog技术 220

7.2.8　印制板的抗干扰措施 222

7.3　软件的可靠性与抗干扰技术 223

习题与思考题 225

第8章　计算机控制系统总线及现场总线技术 226

8.1　总线的概念及功能描述 226

8.2　内部总线 228

8.2.1　局部总线 228

8.2.2　系统总线 229

8.3　外部总线 230

8.3.1　并行总线——IEEE-488总线 230

8.3.2　串行总线 231

8.4　现场总线技术 235

8.4.1　现场总线概述 236

8.4.2　五种有影响的现场总线 240

8.4.3　现场总线控制系统设计 244

习题与思考题 247

第9章　微型计算机控制系统的设计方法 248

9.1　微型计算机控制系统的设计步骤和方法 248

9.1.1　微型计算机控制系统总体方案的确定 248

9.1.2　微型计算机控制系统的硬件设计 249

9.1.3　微型计算机控制系统的软件设计 250

9.1.4　系统的调试和运行 251

9.2　加热炉温度控制系统 252

9.2.1　温度控制系统的组成 252

9.2.2　温度控制系统硬件设计 253

9.2.3　温度控制系统数字控制器数学模型 256

9.2.4　温度控制系统软件设计 258

9.3　铁路信号微型计算机监测系统 260

9.3.1　铁路信号微型计算机监测系统简介 260

9.3.2　监测系统的技术要求 261

9.3.3　铁路信号监测系统的技术指标 261

9.3.4　铁路信号微型计算机监测系统的结构和各部分的功能要求 264

9.3.5　铁路信号微型计算机监测系统网络 269

9.3.6　铁路信号微型计算机监测系统的软件 271

9.3.7　信号微型计算机监测原理与工程设计 273

9.3.8　微型计算机监测系统采集机的维护 286

习题与思考题 287

参考文献 288