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1　绪论 1

1.1　计算机控制系统概述 1

1.2　计算机控制系统的组成和分类 2

1.2.1　计算机控制系统的组成 2

1.2.2　计算机控制系统的分类 3

1.3　计算机控制系统的发展概况和发展趋势 8

1.3.1　计算机控制系统的发展概况 8

1.3.2　计算机控制系统的发展趋势 9

思考题与习题 11

2　计算机控制系统基础 13

2.1　信号的采样与Z变换 13

2.1.1　信号的采样和恢复及采样／保持器 13

2.1.2　Z变换 17

2.2　离散控制系统的分析 23

2.2.1　离散控制系统的数学描述 24

2.2.2　离散控制系统的稳定性分析 30

2.2.3　计算机控制系统的过渡过程分析 32

2.2.4　计算机控制系统的稳态误差和稳态准确度分析 34

2.3　计算机控制系统的总线技术 37

2.3.1 概述 37

2.3.2 内部总线 38

2.3.3　外部总线 43

2.4　数据通信技术 46

2.4.1　数据通信基本概念 46

2.4.2 串行通信的异步传送和同步传送 48

2.4.3　数据传输技术 49

2.4.4　数据通信中的差错检测与纠错 49

本章小结 51

思考题与习题 52

3　I/O接口技术 53

3.1　新型接口技术 53

3.1.1 I/O信号的种类 53

3.1.2 CAN总线、USB接口和一线总线技术 54

3.2.1　程序控制方式 70

3.2　I/O控制方式 70

3.2.2　中断控制方式 72

3.3　I/O接口设计 72

3.3.1　I/O接口的编址方式 72

3.3.2 I/O接口与系统的连接 73

3.3.3　I/O接口扩展 73

3.3.4 I/O接口设计的方法及设计举例 76

3.4.1　模拟量输出接口 77

3.4　模拟量I/O接口 77

3.4.2　模拟量输入接口 80

3.4.3　模拟量I/O接口实例 82

3.4.4　采样与量化 88

本章小结 89

思考题与习题 89

4　计算机数字程序控制技术 91

4.1　数字程序控制技术 91

4.1.1　数字程序控制基础 91

4.1.2　逐点比较法直线插补 92

4.1.3　逐点比较法圆弧插补 95

4.2　步进电机控制技术 98

4.2.1　步进电机的工作原理 98

4.2.2　步进电机的一些基本参数及术语 100

4.2.3　步进电机驱动控制 101

4.2.4　步进电机单片机控制技术 104

4.3　交流伺服电机概述 106

本章小结 108

思考题与习题 109

5　计算机控制策略 111

5.1 PID控制算法 111

5.1.1　PID控制规律的特点 111

5.1.2　数字PID控制算法 114

5.1.3 数字PID控制算法的改进 116

5.1.4　PID参数的整定 121

5.1.5　二阶工程设计法设计数字控制器 124

5.2　数字控制器的直接设计 128

5.2.1　最少拍无差系统的设计 129

5.2.2　最少拍无波纹系统的设计 138

5.2.3　纯滞后对象的控制算法 140

5.3　基于PID控制的多回路控制系统 144

5.3.1 串级控制系统 144

5.3.2　前馈控制系统 145

5.3.3　纯滞后补偿控制系统 147

本章小结 148

思考题与习题 150

6.1　模糊控制 153

6　新型控制策略 153

6.1.1　模糊集合 154

6.1.2　隶属函数的参数化 156

6.1.3　模糊关系及其运算 158

6.1.4　模糊关系的合成 159

6.1.5　模糊推理 159

6.1.6　模糊控制器的组成 160

6.1.7　模糊控制器的设计步骤 162

6.1.8　模糊控制系统Matlab仿真 164

6.2.1　神经网络的基本概念 168

6.2　神经网络控制 168

6.2.2　感知器和BP网络 172

6.2.3　神经网络控制 178

6.3　其他控制策略 180

6.3.1 最优控制 180

6.3.2 自适应控制 181

6.3.3　鲁棒控制 182

6.3.4　预测控制 183

6.3.5　非线性控制理论的发展 186

6.3.6　专家系统 187

本章小结 188

思考题与习题 188

7　集散控制系统及现场总线 191

7.1 DCS的发展概况 191

7.2 DCS的基本组成与发展方向 195

7.3 DCS硬件体系介绍 197

7.3.2　DCS的操作站 198

7.3.1　现场控制站 198

7.4 DCS的网络通信技术 200

7.5 DCS的组态 201

7.6　常见DCS简介 203

7.6.1　和利时的hollias-macs系统 203

7.6.2 SunyPCC800小型DCS 208

7.6.3 SunyTech工业控制应用软件平台 211

7.6.4 TDC3000 216

7.7　DCS应用实例 218

7.8.1　现场总线的基本概念 226

7.8　现场总线技术及其应用 226

7.8.2　现场总线的结构与优点 228

7.8.3　常用的现场总线 230

7.8.4　现场总线与局域网和DCS的比较 233

7.8.5　现场总线控制系统要进一步研究的问题 235

本章小结 235

思考题与习题 235

8.1.1　共模干扰抑制 237

8　计算机控制系统抗干扰技术 237

8.1　硬件抗干扰技术 237

8.1.2 串模干扰的抑制 241

8.1.3　长线传输干扰的抑制 243

8.1.4　信号线的选择与敷设 245

8.1.5　接地抗干扰技术 247

8.2　软件抗干扰技术 249

8.2.1　测量数据预处理 250

8.2.2　数字滤波 252

8.2.3　指令冗余技术 255

8.2.4　软件陷阱技术 255

8.3　电源系统抗干扰技术 256

8.3.1　交流电源环节 256

8.3.2　直流电源环节 257

本章小结 258

思考题与习题 258

参考文献 259