1计算机控制系统概述 1
1.1计算机控制系统的概念 1
1.2计算机控制系统的组成 3
1.2.1硬件组成 3
1.2.2软件组成 4
1.3计算机在工业控制中的典型应用 6
1.4计算机控制系统举例 10
1.5计算机控制系统的发展概况及趋势 13
1.5.1计算机控制系统的发展概况 13
1.5.2计算机控制系统的发展趋势 13
思考题与习题1 14
2过程输入／输出通道 15
2.1信号的采样和多路开关 15
2.1.1采样定理 15
2.1.2采样、量化与编码 17
2.1.3多路开关 19
2.2模拟量输入通道 22
2.3模拟量输出通道 31
2.3.1模拟量输出通道的两种基本结构形式 31
2.3.2D／A转换器及接口 32
2.4数字量输入／输出通道 39
2.4.1数字量输入／输出通道的一般结构 39
2.4.2数字量输入通道 39
2.4.3数字量输出通道 41
2.5过程通道的抗干扰措施 41
2.5.1干扰信号的分类 41
2.5.2干扰的抑制 43
2.6数字滤波技术 43
2.6.1程序判断滤波 44
2.6.2中值滤波 45
2.6.3算术平均值滤波 46
2.6.4加权平均值滤波 47
2.6.5滑动平均值滤波 47
2.6.6RC低通数字滤波 47
2.6.7复合数字滤波 48
2.6.8各种数字滤波性能的比较 49
思考题与习题2 50
3数字PID控制算法 51
3.1标准的PID算法 51
3.1.1位置型PID控制算式 52
3.1.2增量型PID控制算式 53
3.1.3位置型PID算式的递推算式（偏差系数控制算式） 55
3.2改进的PID算法 55
3.2.1抑制积分饱和的PID算法 56
3.2.2带有死区的PID算式 59
3.2.3不完全微分的PID算式 60
3.2.4微分先行PID控制 62
3.2.4时间最优PID控制 62
3.2.5PID比率控制 63
3.3数字PID算法应用中的问题 65
3.3.1数字PID算法实施中的几个问题 65
3.3.2数字PID调节中的几个实际问题 65
3.4PID参数整定方法 68
3.4.1采样周期T的选择 68
3.4.2凑试法整定PID控制器参数 69
3.4.3扩充临界比例度法 70
3.4.4扩充响应曲线法 71
3.4.5归一参数整定法 72
3.4.6优选法 72
3.5PID算法仿真实例 72
3.5.1仿真模型的结构 72
3.5.2控制算法仿真的实现方法 73
思考题与习题3 79
4常用数字控制器的设计 80
4.1概述 80
4.2最少拍随动系统的设计 81
4.2.1最少拍系统的设计 81
4.2.2最少拍系统的局限性 88
4.3最少拍无纹波系统的设计 90
4.4非最少的有限拍控制 92
4.5惯性因子法 93
4.6大林（Dahlin）算法 95
4.7数字控制器在控制系统中的实现方法 99
4.7.1直接程序设计法 99
4.7.2串行程序设计法 100
4.7.3并行程序设计法 101
4.7.4数字控制器的设计 103
思考题与习题4 104
5复杂数字控制器设计 105
5.1纯滞后系统的Smith控制算法 105
5.1.1Smith预估器的工作原理 105
5.1.2Smith预估器的数字实现 108
5.1.3数字Smith预估控制系统 109
5.2串级控制算法 109
5.2.1串级控制工作原理 110
5.2.2串级控制的实现 111
5.2.3控制系统中副回路的设计 112
5.2.4控制系统调节器的选型和参数整定 113
5.3比值控制 113
5.3.1单闭环比值控制 113
5.3.2双闭环比值控制 114
5.3.3变比值控制 115
5.4前馈控制 115
5.4.1前馈控制的原理 116
5.4.2完全补偿的条件 116
5.4.3前馈—反馈控制 117
5.5动态矩阵控制算法 118
5.5.1DMC的基本原理 119
5.5.2动态矩阵控制系统设计参数的选择 124
思考题与习题5 128
6工业控制计算机 129
6.1工业控制计算机的特点及要求 129
6.2单片微型计算机 130
6.3可编程序控制器 131
6.4总线工控机 134
思考题与习题6 139
7网络集成式分散控制系统 140
7.1数据通信与工业网 140
7.1.1数据通信技术 140
7.1.2网络拓扑结构 144
7.1.3网络通信协议 145
7.2集散控制系统 147
7.2.1集散控制系统的特点 148
7.2.2集散控制系统发展过程及典型产品 148
7.2.3集散控制系统的功能层次结构 149
7.2.4集散控制系统的发展趋势 151
7.3现场总线控制系统 153
7.3.1现场总线的体系结构 153
7.3.2现场总线的特点与优势 155
7.3.3现场总线通信协议 156
7.3.4几种典型的现场总线 157
7.3.5现场总线控制系统 161
7.3.5现场总线的发展 161
思考题与习题7 162
8计算机控制系统的设计 163
8.1计算机控制系统的设计原则 163
8.2计算机控制系统的设计过程 164
8.3微型计算机控制的自动装箱系统 169
8.3.1自动装箱控制系统的原理 169
8.3.2控制系统硬件设计 170
8.3.3控制系统软件设计 173
8.4单片机控制的温度控制系统 179
8.4.1温度控制系统的组成 180
8.4.2温度控制系统的硬件设计 180
8.4.3数字控制器的数学模型 185
8.4.4温度控制系统软件设计 186
8.4.5手动后援问题 199
思考题与习题8 200
附录1采样系统的Z变换 201
附录2采样系统的极点与稳定性和动态响应的关系 206
附录3部分函数的Z变换、拉氏变换表 207
参考文献 208