1.1 计算机控制系统的概念 1
第1章 计算机控制系统概述 1
1.2 计算机控制系统的组成 2
1.2.1 计算机控制系统硬件 2
1.2.2 计算机控制系统软件 4
1.3 计算机控制系统的典型形式 5
1.3.1 操作指导控制系统 5
1.3.2 直接数字控制系统 5
1.3.3 监督控制系统 6
1.3.4 集散控制系统 7
1.3.5 现场总线控制系统 7
1.4 典型工业受控对象及其计算机控制系统 8
1.4.1 计算机过程控制系统 8
1.4.2 计算机运动控制系统 9
1.6 计算机控制系统的发展概况及趋势 10
1.6.1 计算机控制系统的发展概况 10
1.5 实用计算机控制设备介绍 10
1.6.2 计算机控制系统的发展趋势 14
1.7 习题 15
第2章 工业控制计算机 16
2.1 工控机的主要特点及结构 16
2.1.1 工控机的特点 16
2.1.2 工控机的结构 17
2.2.1 概述 18
2.2 PC总线标准规范 18
2.2.2 ISA总线标准 19
2.2.3 PCI总线标准 25
2.3 PC总线工控机主要类型、主板及扩展板卡 34
2.3.1 PC总线工业控制机主要类型 34
2.3.2 PC总线工业控制机主板 35
2.3.3 PC总线工业控制机I/O板卡 37
2.4 习题 37
3.2 I/O控制方式 38
3.2.1 查询控制方式 38
3.1 概述 38
第3章 I/O接口技术及I/O通道 38
3.2.2 中断控制方式 40
3.2.3 DMA控制方式 41
3.3 I/O接口设计 42
3.3.1 数字量I/O接口设计 42
3.3.2 模拟量输入接口设计 48
3.3.3 模拟量输出接口设计 54
3.3.4 脉冲量输入输出接口设计 57
3.4 工业控制I/O接口模板 58
3.5 习题 59
第4章 数字控制器的模拟化设计 60
4.1 数字控制器的模拟化设计步骤 60
4.2 数字PID控制器的设计 65
4.2.1 模拟PID调节器 65
4.2.2 数字PID控制器 65
4.3 数字PID控制器的改进 68
4.3.1 积分作用的改进 68
4.3.2 微分作用的改进 71
4.3.3 带死区的PID控制 72
4.3.4 自适应PID控制 73
4.3.5 模糊PID控制 74
4.4 数字PID控制器的参数整定 76
4.4.1 凑试法确定PID参数 77
4.4.2 实验经验法确定PID参数 78
4.4.3 自整定PID方法 80
4.4.4 按二阶工程设计法设计数字控制器 81
4.5 习题 84
第5章 数字控制器的直接设计 86
5.1 数字控制器的直接设计步骤 86
5.2 最少拍无差系统的设计 87
5.2.1 典型输入下最少拍控制系统的设计分析 87
5.2.2 最少拍快速有波纹系统设计的一般方法 93
5.2.3 最少拍无波纹控制系统设计 96
5.2.4 最少拍控制系统的局限性 99
5.3 达林控制算法 101
5.3.1 达林算法的数字控制器设计 102
5.3.2 振铃现象及其抑制 105
5.4 习题 107
第6章 现代控制技术 110
6.1 数字控制器的最优化设计 110
6.1.1 状态反馈设计法 110
6.1.2 状态观测器设计法 112
6.2 预测控制 114
6.2.1 动态矩阵控制的原理及算法 114
6.2.2 模型算法控制的原理及算法 116
6.2.3 应用实例 119
6.3 习题 121
第7章 计算机控制系统应用软件 122
7.1 计算机控制系统软件概述 122
7.1.1 基本功能 122
7.1.2 应用程序设计步骤 123
7.1.3 程序设计方法 124
7.2 常用控制程序设计 126
7.2.1 报警程序设计 126
7.1.4 程序设计语言选择 126
7.2.2 数字滤波程序设计 128
7.2.3 线性化处理程序设计 138
7.2.4 标度变换程序设计 140
7.2.5 PID算法程序设计 142
7.3 工业控制系统中的采集／控制软件 147
7.3.1 概述 147
7.3.2 实时工业控制软件包FIX 147
7.3.3 MCGS组态软件 149
7.4 工业控制软件的发展趋势 151
7.5 习题 151
第8章 计算机控制系统设计 153
8.1 控制系统设计的一般原则和步骤 153
8.1.1 系统设计的原则 153
8.1.2 系统设计的步骤 154
8.2 微型计算机温度控制系统设计 157
8.2.1 温度控制系统的硬件设计 157
8.2.2 温度控制系统的软件设计 160
8.3 习题 165
第9章 计算机控制系统的可靠性 166
9.1 计算机控制系统可靠性的基本概念 166
9.1.1 衡量可靠性的几个主要标准 166
9.1.2 控制系统可靠性分析 167
9.1.3 计算机控制系统故障产生的主要原因及干扰 168
9.2 硬件系统可靠性的提高 170
9.2.1 硬件的正确选用 170
9.2.3 冗余设计 171
9.2.2 简化系统结构 171
9.2.4 电磁干扰的屏蔽与消除 174
9.3 软件系统可靠性的提高 178
9.3.1 软件故障产生的主要原因与特点 178
9.3.2 提高软件系统可靠性的措施 178
9.4 控制系统的故障自诊断 180
9.4.1 故障自诊断方法简介 180
9.4.2 计算机控制系统在线故障自诊断的方法 181
9.5 习题 182
10.1.1 DCS概述 183
第10章 网络集成计算机控制系统 183
10.1 集散控制系统简介 183
10.1.2 DCS的分散过程控制级 184
10.1.3 DCS的集中操作管理级 185
10.1.4 DCS的综合信息管理级 185
10.1.5 DCS的数据通信 185
10.1.6 DCS构成实例 186
10.2 现场总线控制系统简介 189
10.2.1 现场总线概述 189
10.2.2 现场总线的发展背景与趋势 190
10.2.3 现场总线标准 192
10.2.4 现场总线控制系统 193
10.2.5 现场总线对DCS结构的影响 194
10.3 FCS与DCS的比较 196
10.4 习题 196
附录 采样系统的Z变换 197
参考文献 202