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第1章 微机控制系统概述 1

1.1 控制系统基础 1

1.1.1 定义 2

1.1.2 控制系统的一般结构及其工作特性 3

1.1.3 控制系统典型工作状态特性 5

1.1.4 拉普拉斯变换 6

1.1.5 传递函数与方块图 8

1.2 微机控制系统特征及组成 13

1.2.1 微机控制系统特征 13

1.2.2 微机控制系统硬件组成 16

1.2.3 微机控制系统软件 18

1.3 微机控制典型应用系统 19

1.3.1 数据采集与处理系统 19

1.3.2 直接式数字控制系统 19

1.3.3 监督式计算机控制系统 20

1.3.4 集散式计算机控制系统 21

1.3.5 基于智能控制算法的微机控制系统 22

1.4 微机控制系统的发展 22

习题 24

第2章 微型机控制系统接口技术 25

2.1 微型机控制系统接口概述 25

2.1.1 接口的基本结构和功能 25

2.1.2 端口及其编址方法 27

2.2 接口数据传送方式 28

2.2.1 直接传送方式 29

2.2.2 查询传送方式 29

2.2.3 中断传送方式 31

2.2.4　DMA传送方式 31

2.3 接口扩展 32

2.3.1 端口地址译码扩展 32

2.3.2 微机总线 33

2.3.3 接口负载能力扩展 38

2.4 微机控制系统接口实例 40

2.4.1 并行接口应用实例 40

2.4.2 串行接口应用实例 42

2.4.3 多组数据输入输出接口实例 48

习题 50

第3章 过程通道配置技术 51

3.1 过程输入输出通道概述 51

3.1.1 过程输入输出通道的类型及功能 51

3.1.2 过程输入输出通道与CPU交换的信息类型 51

3.1.3 过程通道的编址方式 52

3.2 模拟量输入通道 52

3.2.1 模拟量输入通道的结构 52

3.2.2 模拟量输入通道逻辑设计的一般问题 53

3.2.3 模拟信号放大处理技术 54

3.2.4 可编程模拟多路转换电路 58

3.2.5 采样保持电路 61

3.2.6 模／数转换器原理 63

3.2.7　A/D转换器件及接口设计 68

3.3 模拟量输出逻辑 78

3.3.1 模拟量输出逻辑的结构 78

3.3.2　D/A转换器 79

3.3.3　D/A转换接口设计的一般性问题 81

3.3.4　D/A转换器及其接口设计 84

3.4　开关量输入逻辑 89

3.4.1　开关量输入逻辑的结构 89

3.4.2　过程开关量形式及变换 90

3.4.3　开关量输入逻辑接口技术 93

3.5　开关量输出通道 94

3.5.1 开关量输出逻辑的结构 94

3.5.2 开关量输出逻辑的接口技术 94

3.5.3　典型功率驱动电路 95

习题 96

第4章　数据采集与处理技术 97

4.1　数据采集系统概述 97

4.1.1　数据采集系统概念 97

4.1.2　数据采集系统的功能 97

4.1.3　设计数据采集系统应考虑的一些问题 98

4.2　模拟数据采集技术 98

4.2.1　模拟数据采集电路 99

4.2.2　模拟数据采集软件的流程图 99

4.2.3　模拟量数据采集的预处理方法 103

4.3　开关数据采集技术 107

4.3.1 开关数据采集电路 107

4.3.2　开关数据采集软件的一般结构 108

4.3.3 开关采集数据的处理方法 109

4.4　模拟数据后处理技术 109

4.4.1　工程量标度变换 109

4.4.2　线性化处理 111

4.4.3　上下限检查 113

习题 113

第5章　数字PID控制技术 115

5.1　PID三量的控制作用 115

5.1.1 比例（P）控制器 115

5.1.2 比例、积分（PI）控制器 116

5.1.3 比例、积分、微分（PID）控制器 117

5.2　PID控制规律的数字化实现算法 118

5.2.1　模拟PID控制规律的离散化处理 118

5.2.2 增量式PID控制算法 119

5.2.3 积分分离PID控制算法 121

5.2.4　不完全微分PID控制算法 123

5.2.5　微分先行PID控制算法 124

5.2.6 带有死区的PID控制算法 124

5.3　数字PID控制器参数整定 125

5.3.1 PID调节器参数对控制性能的影响 126

5.3.2　采样周期T的选择 127

5.3.3　PID参数的简易工程法整定 129

5.3.4　PID参数的试凑法整定 131

习题 132

第6章　顺序控制技术 133

6.1　顺序控制概述 133

6.2　顺序控制工作原理及设计步骤 134

6.2.1 顺序控制的特点 134

6.2.2　微机顺序控制系统的设计步骤 135

6.2.3 典型顺序控制系统原理分析及设计过程 136

6.2.4　微机顺序控制系统接口电路设计 139

6.3　顺序控制系统实例 142

6.3.1 顺序注塑控制系统的概述 142

6.3.2　微机注塑控制系统的电路设计 143

6.3.3　微机注塑控制系统软件设计 143

习题 148

第7章　数字程序控制技术 149

7.1　概述 149

7.1.1　数字程序控制原理 149

7.1.2　数字程序控制方式 150

7.2　插补原理 151

7.2.1　逐点比较插补法 151

7.2.2　数字积分法 158

7.3　步进电机控制技术 161

7.3.1　步进电机的工作原理 162

7.3.2　步进电机的控制原理 163

7.3.3　步进电机控制程序设计 164

习题 166

第8章　微机智能控制技术基础 167

8.1　模糊控制技术基础 167

8.1.1　模糊控制的数学基础 167

8.1.2　模糊控制的理论基础 176

8.1.3　模糊控制系统概述 183

8.2　基于遗传算法的控制技术基础 188

8.2.1　遗传算法的基本原理 188

8.2.2　遗传算法的模式理论 195

8.2.3 遗传算法应用中的一些基本问题 200

8.2.4　基于遗传算法的模糊控制 203

8.3　神经网络控制技术基础 205

8.3.1　神经网络基础 206

8.3.2　神经网络的结构和学习规则 209

8.3.3　神经网络控制原理 211

习题 212

第9章　微机控制系统设计 214

9.1　微机控制系统设计的一般步骤 214

9.1.1 系统总体方案设计 214

9.1.2　微型计算机的选择 216

9.1.3　控制算法设计 217

9.1.4　硬件设计 218

9.1.5　软件设计 219

9.2　微机温度控制系统设计 221

9.2.1 方案确定 221

9.2.2　电路设计 221

9.2.3　数字控制器的设计 225

9.2.4　程序设计 226

9.3　模糊电冰箱系统设计 227

9.3.1 电冰箱的控制要求 228

9.3.2　模糊电冰箱系统结构 228

9.3.3　模糊控制规则 228

9.3.4 TMP86C846N单片机介绍 232

9.3.5　控制系统的电路结构 233

9.3.6　软件流程 236

习题 241

附录　IC技术基础 243

参考文献 252