第1章 概述 1
1.1 计算机控制系统的一般概念 1
1.2 计算机控制系统的组成 4
1.2.1 计算机控制系统的硬件组成 4
1.2.2 计算机控制系统的软件组成 6
1.3 计算机控制系统的结构形式 7
1.3.1 操作指导控制系统 7
1.3.2 直接数字控制系统 7
1.3.3 监督控制系统 8
1.3.4 集散控制系统 8
1.3.5 现场总线控制系统 9
1.3.6 综合自动化系统 9
1.4 计算机控制系统的发展概况和发展趋势 10
1.4.1 计算机控制系统的发展概况 10
1.4.2 计算机控制系统的发展趋势 13
习题与思考题1 14
第2章 通道接口技术 15
2.1 计算机对外围通道的控制 15
2.1.1 输入／输出指令 15
2.1.2 中断 18
2.1.3 接口 21
2.2 模拟量输出通道 25
2.2.1 D/A转换原理 25
2.2.2 D/A转换器的技术参数 27
2.2.3 集成D/A转换器及其接口技术 28
2.2.4 双极性模拟量输出的实现 38
2.2.5 模拟量输出通道的结构形式 39
2.2.6 多路开关 40
2.2.7 采样保持器 43
2.2.8 模拟量输出通道举例 46
2.3 模拟量输入通道 47
2.3.1 A/D转换原理 48
2.3.2 A/D转换器的技术参数 52
2.3.3 集成A/D转换器 53
2.3.4 可编程数据放大器 64
2.3.5 轴角／数字转换器 67
2.4 数字量输入／输出通道 81
2.4.1 数字量输入通道 81
2.4.2 数字量输出通道 83
2.4.3 数字量接口的典型应用 85
习题与思考题2 87
第3章 系统总线 88
3.1 总线的一般概念 88
3.1.1 总线的分类 88
3.1.2 总线的特性及性能指标 89
3.1.3 总线标准 90
3.1.4 总线控制方法 91
3.1.5 总线结构 92
3.1.6 标准总线的优点 94
3.2 常用的内部总线 95
3.2.1 STD总线 95
3.2.2 IBM PC/XT/AT总线 96
3.2.3 MCA总线 104
3.2.4 EISA总线 104
3.2.5 PCI总线 105
3.3 常用外总线 122
3.3.1 RS-232C总线 122
3.3.2 RS-422总线 123
3.3.3 USB总线 123
3.3.4 IEEE1394 125
3.4 现场总线 126
3.4.1 现场总线的定义和特点 126
3.4.2 现场总线网络协议模式 127
3.4.3 现场总线分类 127
3.5 总线模板举例 129
3.5.1 主要技术指标 131
3.5.2 工作原理 131
习题与思考题3 135
第4章 数字PID控制器设计 136
4.1 数字PID算法 136
4.1.1 模拟PID控制器 136
4.1.2 数字PID控制器 138
4.2 数字PID控制器的参数整定 140
4.2.1 采样周期的选择 140
4.2.2 实验试凑法确定PID控制参数 142
4.2.3 实验经验法确定PID控制参数 143
4.3 数字PID控制器的改进算法 145
4.3.1 积分算法的改进 145
4.3.2 微分算法的改进 147
4.3.3 其他PID控制算法 149
习题与思考题4 155
第5章 数字控制器的连续设计方法 156
5.1 使用连续化设计方法的条件 156
5.2 连续化设计步骤 157
5.3 D（s）的离散化方法 158
5.3.1 脉冲响应不变法 159
5.3.2 阶跃响应不变法 161
5.3.3 差分变换法 163
5.3.4 双线性变换法 166
5.3.5 频率预畸变的双线性变换法 168
5.3.6 极点零点对应法 171
5.4 各种离散化方法的比较 174
5.5 设计举例 180
习题与思考题5 186
第6章 数字控制器的离散设计方法 187
6.1 解析设计法 187
6.1.1 最少拍系统的设计 188
6.1.2 无纹波最少拍系统的设计 194
6.1.3 最少拍系统的讨论 198
6.2 根轨迹设计法 200
6.2.1 z平面的根轨迹 200
6.2.2 z平面极点位置与动态响应的关系 202
6.2.3 系统性能指标与z平面极点位置的关系 205
6.2.4 设计举例 206
6.3 频率响应设计法 209
6.3.1 双线性变换和w平面 210
6.3.2 w平面设计步骤 213
6.3.3 设计举例 213
6.4 纯滞后控制技术 215
6.4.1 Smith预估控制 216
6.4.2 大林算法 218
6.5 状态空间设计法 222
6.5.1 单输入单输出的二阶系统 223
6.5.2 多输入多输出快速系统设计 229
习题与思考题6 233
第7章 数字控制器的复杂控制规律设计方法 235
7.1 自适应控制技术 235
7.1.1 自适应控制的产生 235
7.1.2 自适应控制的定义 236
7.1.3 自适应控制的基本原理和类型 236
7.1.4 局部参数最优化理论 240
7.2 滑模变结构控制 247
7.2.1 滑模变结构控制原理 248
7.2.2 二阶系统开关控制 250
7.2.3 滑动模态 252
7.2.4 伺服系统滑模控制器设计 253
7.3 重复控制器的设计 257
7.3.1 重复控制原理 257
7.3.2 重复控制系统的稳定性 260
7.3.3 重复控制器设计 261
习题与思考题7 262
第8章 计算机控制系统的电磁兼容性设计 263
8.1 电磁兼容性的概述 263
8.2 噪声源 264
8.3 噪声抑制技术 265
8.3.1 屏蔽 265
8.3.2 接地 268
8.3.3 去耦 271
8.3.4 隔离 273
8.4 数字信号的传输 276
8.5 电源系统的抗干扰措施 282
8.6 CPU抗干扰措施 284
习题与思考题8 286
第9章 计算机控制系统的设计与实现 287
9.1 计算机控制系统的设计原则与步骤 287
9.1.1 设计原则 287
9.1.2 设计步骤 288
9.2 计算机控制系统的实现过程 290
9.2.1 计算机控制系统的可行性论证 290
9.2.2 计算机控制系统的工程设计 291
9.3 计算机控制系统的设计实例 294
9.3.1 飞行仿真头位跟踪视景显示系统 294
9.3.2 机械臂控制系统 299
9.3.3 三轴转台系统 309
附录A z变换简表 322
参考文献 324