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第1章 绪论 1

1.1　计算机控制系统概述 1

1.1.1　计算机控制系统的概念 1

1.1.2　计算机控制系统的组成 2

1.2　计算机控制系统的分类 4

1.3　计算机控制系统的发展历程 8

习题1 8

第2章　计算机控制系统分析和设计的数学基础 10

2.1　采样量化及保持 10

2.1.1　采样 10

2.1.2　量化 12

2.1.3　采样信号的复现 12

2.2　Z变换与Z反变换 13

2.2.1　Z变换 13

2.2.2　Z变换的基本定理 15

2.2.3　Z反变换 18

2.3　用Z变换解线性差分方程 20

2.4　脉冲传递函数 22

2.4.1　脉冲传递函数的定义 22

2.4.2　开环系统（或环节）的脉冲传递函数 22

2.4.3　闭环系统的脉冲传递函数 24

2.4.4　计算机控制系统的闭环脉冲传递函数 26

2.5　采样系统的性能分析 28

2.5.1　采样系统的稳定性 28

2.5.2　采样系统的稳态误差 30

2.5.3　采样系统的瞬态响应特性 31

习题2 34

第3章 过程输入、输出通道的基本结构与接口技术 36

3.1　数字量输入、输出通道 36

3.1.1　数字量输入通道 36

3.1.2　数字量输出通道 38

3.2　模拟量输入通道 40

3.2.1　模拟量输入信号调理电路 41

3.2.2　多路转换器 43

3.2.3　采样／保持器 45

3.2.4　A/D转换器及其主要参数 46

3.2.5　A/D转换器芯片及与单片机接口 49

3.3　模拟量输出通道 58

3.3.1　模拟量输出通道结构 58

3.3.2　单极性与双极性电压输出电路 58

3.3.3　V/I变换 59

3.3.4　D/A转换器及其主要参数 60

3.3.5　D/A转换器芯片及与单片机接口 61

习题3 66

第4章　常规和复杂的控制算法 67

4.1　数据采集和处理 67

4.1.1　数字滤波 67

4.1.2　线性化处理 72

4.1.3 标度变换 76

4.2　数字控制器模拟化设计方法——数字PID控制 77

4.2.1　数字PID的基本控制 77

4.2.2　数字PID的改进 79

4.2.3　数字PID的参数整定 82

4.3　数字控制器离散化设计方法 85

4.3.1　最少拍有波纹控制系统设计 85

4.3.2　最少拍无波纹控制系统设计 90

4.3.3　大林算法 92

4.3.4　数字控制器的实现 94

4.4　史密斯预估控制 96

4.4.1　史密斯预估控制原理 96

4.4.2　史密斯预估控制器的计算机实现 98

4.5　数字串级控制 99

4.5.1　串级控制的结构和原理 99

4.5.2　数字串级控制算法 100

4.5.3　副回路微分先行串级控制算法 101

4.6　数字前馈-反馈控制算法 101

4.6.1　前馈控制的结构和原理 101

4.6.2　前馈-反馈控制结构 102

4.6.3　数字前馈-反馈控制算法 103

4.7　模糊控制系统及其应用 103

4.7.1　模糊控制系统的组成 104

4.7.2　模糊控制系统的基本原理 105

4.7.3　模糊控制系统的特点及发展 108

习题4 109

第5章　集散测控网络技术 111

5.1　数据通信与计算机网络 111

5.1.1　数据通信概述 111

5.1.2　通信方式 115

5.1.3　信道复用技术 119

5.1.4 串行通信接口及标准 120

5.1.5　计算机网络概述 125

5.1.6　工业控制网络技术 128

5.2　现场总线技术 130

5.2.1　现场总线概述 130

5.2.2　几种典型的现场总线 133

5.3　集散控制系统（DCS） 136

5.3.1　DCS概述 136

5.3.2　DCS的分散过程控制级 138

5.3.3　DCS的集中操作监控级 140

5.3.4　DCS的综合信息管理级 142

5.4　工控组态软件技术 144

5.4.1　概述 144

5.4.2　iFIX组态软件 146

5.5　应用举例——变电站自动化系统 153

5.5.1　概述 153

5.5.2　变电站自动化系统的实现 153

习题5 156

第6章　计算机控制系统的设计及应用 157

6.1　系统设计原则和步骤 157

6.1.1　系统设计的原则 157

6.1.2　系统设计的步骤 158

6.2　系统的抗干扰与可靠性技术 161

6.2.1　控制系统的干扰 161

6.2.2　控制系统的抗干扰措施 162

6.2.3　硬件的可靠性措施 164

6.2.4　软件的可靠性措施 164

6.2.5　软件的安全性 165

6.3　生产过程计算机控制系统设计举例 166

6.3.1　单片机温度控制系统 166

6.3.2　直流电动机单片机位置速度控制系统 180

习题6 200

参考文献 201