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第1章 计算机控制系统概述 1

1.1 计算机控制系统的特征和组成 1

1.1.1 计算机控制系统的特征和工作原理 1

1.1.2 计算机控制系统的硬件组成 4

1.1.3 计算机控制系统的软件 5

1.2 计算机控制系统的分类 6

1.2.1 操作指导控制系统 6

1.2.2 直接数字控制系统 6

1.2.3 监督计算机控制系统 7

1.2.4 集散控制系统 8

1.2.5 现场总线控制系统 9

1.2.6 计算机集成制造系统 9

1.3 计算机控制的发展概况和趋势 10

1.3.1 计算机控制的发展过程 10

1.3.2 计算机控制理论和新型控制策略 11

1.3.3 计算机控制系统的发展趋势 13

1.4 常见的工业控制计算机 14

1.4.1 单片微型计算机 14

1.4.2 可编程控制器（PLC） 19

1.4.3 工控机 23

习题与思考题 29

第2章 计算机测控通道设计 30

2.1 开关量输入／输出通道 30

2.1.1 开关量输入通道 30

2.1.2 开关量输出通道 32

2.1.3 开关量输入／输出通道设计 33

2.2 模拟输入通道 35

2.2.1 模拟信号数字化 35

2.2.2 输入通道组成 40

2.2.3 信号调理 41

2.2.4 模拟多路开关 53

2.2.5 采样/保持器 54

2.2.6 A/D转换器及接口设计 56

2.2.7 模拟输入通道设计举例 66

2.3 模拟输出通道 67

2.3.1 模拟输出通道的基本理论 67

2.3.2 输出通道组成 71

2.3.3 D/A转换器及接口设计 72

2.4 人-机接口设计 78

2.4.1 键盘 79

2.4.2 LED数码管 81

2.5 单元电路的级联和匹配 85

2.5.1 电气性能的匹配 85

2.5.2 信号耦合和时序配合 86

2.5.3 电平转换接口 87

习题与思考题 91

第3章 常用控制器件和驱动元件 92

3.1 继电器和接触器 92

3.1.1 继电器 92

3.1.2 接触器 95

3.2 电磁阀 95

3.3 电力电子器件 96

3.3.1 普通晶闸管（单向可控硅） 96

3.3.2 双向晶闸管（双向可控硅） 99

3.3.3 单结晶体管及触发电路 101

3.3.4 全控型器件 104

3.4 固态继电器 110

3.4.1 交直流固态继电器 110

3.4.2 参数固态继电器 112

3.5 步进电机 114

3.5.1 结构和工作原理 114

3.5.2 类型及结构 116

3.5.3 基本特性 118

3.5.4 步进电机控制 121

3.6 直流伺服电动机 125

3.6.1 结构和工作原理 125

3.6.2 基本特性和技术参数 126

3.6.3 工作状态 131

3.7 交流伺服电动机 131

习题与思考题 134

第4章 数字控制器设计 135

4.1 Z变换基础 135

4.1.1 Z变换的定义 135

4.1.2 基本序列的Z变换 137

4.1.3 单边Z变换的性质 138

4.2 数字控制器的模拟化设计 142

4.3 PID控制算法 145

4.3.1 PID控制器原理 145

4.3.2 数字PID控制器 147

4.3.3 数字PID控制算法的改进 149

4.3.4 数字PID控制器参数的整定 152

4.4 控制器离散化设计 155

4.4.1 离散化设计步骤 155

4.4.2 最少拍控制器设计 156

4.4.3 最少拍无纹波控制器设计 161

4.5 大林算法及振铃现象 162

4.5.1 大林算法 162

4.5.2 振铃现象及其消除方法 164

习题与思考题 168

第5章 控制系统的数据处理 170

5.1 程序设计技术 170

5.1.1 程序设计的步骤与方法 170

5.1.2 工业控制组态软件 172

5.2 测量数据预处理技术 175

5.2.1 系统误差的自动校准 175

5.2.2 线性化处理 176

5.2.3 量程变换 177

5.2.4 标度变换 179

5.2.5 插值算法 181

5.2.6 越限报警处理 183

5.3 查表及数据排序技术 184

5.3.1 数据排序技术 184

5.3.2 查表技术 186

5.4 数字滤波技术 187

5.4.1 限幅滤波和中值滤波 187

5.4.2 平均值滤波 189

5.4.3 低通数字滤波 190

5.4.4 复合数字滤波 191

习题与思考题 191

第6章 抗干扰技术 193

6.1 干扰噪声的形成 193

6.1.1 噪声源 193

6.1.2 噪声的耦合方式 194

6.1.3 噪声的干扰模式 197

6.2 硬件抗干扰技术 198

6.2.1 电源系统抗干扰 198

6.2.2 接地技术 200

6.2.3 过程通道抗干扰 206

6.2.4 印刷电路板抗干扰 209

6.3 软件抗干扰技术 213

6.3.1 软件冗余技术 213

6.3.2 软件陷阱技术 215

6.3.3 数字量传输通道软件抗干扰技术 219

6.3.4 看门狗技术 219

习题与思考题 227

第7章 控制网络技术 228

7.1 工业控制网络概述 228

7.1.1 企业信息化 228

7.1.2 控制网络的特点 229

7.1.3 控制网络的类型 229

7.2 网络技术基础 230

7.2.1 网络拓扑结构 230

7.2.2 介质访问控制技术 231

7.2.3 差错控制技术 233

7.2.4 TCP/IP参考模型 234

7.3 工业以太网 238

7.3.1 工业以太网与以太网 238

7.3.2 以太网的优势 239

7.3.3 工业以太网的关键技术 240

7.3.4 常见工业以太网协议 243

7.4 现场总线 243

7.4.1 现场总线概述 243

7.4.2 典型现场总线 246

习题与思考题 250

参考文献 251