第1章 计算机控制系统概述 1
1.1 计算机控制系统特征与组成 1
1.1.1 计算机控制系统的特征与工作原理 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 6
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 7
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 10
1.3 计算机控制的发展概况及趋势 10
1.3.1 计算机控制的发展过程 10
1.3.2 计算机控制理论与新型控制策略 12
1.3.3 计算机控制系统的发展趋势 14
习题1 15
第2章 工业控制计算机 16
2.1 工控机 16
2.1.1 工控机的组成与特点 16
2.1.2 工控机的总线结构 19
2.1.3 工控机I/O模块 23
2.1.4 工控机的主要类型及其选型 28
2.2 可编程控制器 29
2.2.1 可编程控制器的特点与分类 30
2.2.2 可编程控制器的基本结构 32
2.2.3 可编程控制器产品 35
2.3 单片微型计算机 36
2.3.1 单片机的特点与发展趋势 36
2.3.2 单片机特性及应用系统 38
2.3.3 单片机产品与选择 40
习题2 42
第3章 I/O接口与过程通道 43
3.1 数字量I/O通道 43
3.1.1 数字量I/O接口技术 43
3.1.2 数字量输入通道 45
3.1.3 数字量输出通道 46
3.2 模拟量输入通道 48
3.2.1 模拟量输入通道的组成 48
3.2.2 信号调理 48
3.2.3 多路转换器 54
3.2.4 信号的采样和量化 55
3.2.5 采样保持器 57
3.2.6 A/D转换器 58
3.2.7 A/D转换器接口设计 62
3.2.8 A/D转换器与PC接口 64
3.3 模拟量输出通道 66
3.3.1 模拟量输出通道的结构形式 66
3.3.2 D/A转换器 67
3.3.3 D/A转换器与接口技术 70
3.3.4 D/A转换器与PC接口 70
3.3.5 D/A转换器的输出形式 72
3.3.6 U/I变换 73
3.4 D/A、A/D转换器的电源、接地与布线 73
3.5 硬件抗干扰技术 74
3.5.1 过程通道抗干扰技术 74
3.5.2 系统供电与接地技术 77
习题3 80
第4章 顺序控制与数字控制技术 82
4.1 顺序控制技术 82
4.1.1 顺序控制概述 82
4.1.2 顺序控制系统的组成 85
4.1.3 微机顺序控制系统应用案例 86
4.2 数字程序控制技术 88
4.2.1 数字程序控制基础 88
4.2.2 逐点比较法插补原理 91
4.2.3 步进电机控制技术 98
习题4 103
第5章 数字控制器设计 104
5.1 数字控制器的模拟化设计 104
5.1.1 数字控制器的模拟化设计步骤 104
5.1.2 数字PID控制器 107
5.1.3 数字PID控制器的改进 109
5.1.4 数字PID控制器参数的整定 112
5.2 计算机控制系统的离散化设计 115
5.2.1 数字控制器的离散化设计步骤 116
5.2.2 最少拍控制器设计 117
5.2.3 最少拍无波纹控制器设计 122
5.3 大林算法 123
5.3.1 大林算法的基本形式 123
5.3.2 振铃现象及其消除方法 125
5.4 动态矩阵控制算法 130
5.4.1 预测模型 131
5.4.2 最优控制 133
5.4.3 反馈校正 134
5.5 数字控制器的计算机实现 135
5.5.1 直接程序法 136
5.5.2 串联程序法 136
5.5.3 并行程序法 137
5.5.4 数字控制器设计 138
习题5 139
第6章 控制系统的数据处理技术 140
6.1 程序设计技术 140
6.1.1 程序设计的步骤与方法 140
6.1.2 工业控制组态软件 142
6.2 测量数据预处理技术 145
6.2.1 系统误差的自动校准 145
6.2.2 线性化处理 146
6.2.3 标度变换 148
6.2.4 插值算法 150
6.2.5 越限报警处理 151
6.3 查表及数据排序技术 152
6.3.1 数据排序技术 152
6.3.2 查表技术 154
6.4 软件抗干扰技术 155
6.4.1 数字滤波技术 156
6.4.2 输入输出数字量的软件抗干扰技术 161
6.4.3 指令冗余技术 161
6.4.4 软件陷阱技术 162
习题6 162
第7章 复杂控制技术 164
7.1 串级控制技术 164
7.1.1 串级控制的结构和原理 164
7.1.2 数字串级控制算法 165
7.1.3 动态矩阵—PID串级控制 166
7.2 前馈—反馈控制算法 168
7.2.1 前馈—反馈控制结构 168
7.2.2 数字前馈—反馈控制算法 169
7.3 Smith预估控制 170
7.3.1 Smith预估控制原理 170
7.3.2 具有纯滞后补偿的数字控制器的实现 171
习题7 172
第8章 计算机控制系统设计与实现 173
8.1 系统设计的原则与步骤 173
8.1.1 系统设计的原则 173
8.1.2 系统设计的步骤 174
8.2 系统的工程设计与实现 177
8.2.1 系统总体方案设计 177
8.2.2 硬件的工程设计与实现 179
8.2.3 软件的工程设计与实现 181
8.2.4 系统的调试与运行 183
8.3 电热油炉温度单片机控制系统设计 185
8.3.1 控制任务与工艺要求 185
8.3.2 硬件系统设计 187
8.3.3 数学模型与控制算法 191
8.3.4 软件设计 192
8.4 工控机应用实例——仿真转台控制系统设计 201
8.4.1 系统概述 201
8.4.2 硬件设计 201
8.4.3 软件设计 204
习题8 212
第9章 智能控制技术基础 213
9.1 绪论 213
9.1.1 智能控制的基本概念 213
9.1.2 智能控制系统 214
9.2 基于模糊推理的智能控制 216
9.2.1 模糊控制系统的基本原理 217
9.2.2 模糊数学基础 217
9.2.3 模糊控制器的设计 221
9.3 人工神经网络 229
9.3.1 神经网络的基本原理和结构 229
9.3.2 感知器和反传（BP）网络 232
9.3.3 神经网络控制 236
习题9 237
第10章 控制网络技术 238
10.1 工业控制网络概述 238
10.1.1 企业信息化与自动化 238
10.1.2 控制网络的特点 239
10.1.3 控制网络的类型 239
10.2 控制网络技术基础 240
10.2.1 网络拓扑结构 240
10.2.2 介质访问控制技术 241
10.2.3 差错控制技术 243
10.2.4 网络协议及其层次结构 244
10.2.5 TCP/IP参考模型概述 248
10.3 工业以太网 250
10.3.1 工业以太网与以太网 250
10.3.2 以太网的优势 251
10.3.3 工业以太网的关键技术 252
10.3.4 目前应用的工业以太网协议 255
10.4 现场总线技术 255
10.4.1 现场总线技术概述 256
10.4.2 典型的现场总线 260
10.5 集散控制系统 264
10.5.1 DCS概述 264
10.5.2 DCS的分散过程控制级 266
10.5.3 DCS的集中操作监控级 268
10.5.4 DCS的综合信息管理级 268
习题10 269
参考文献 270