第1章 绪论 1
1.1计算机控制系统的概述 3
1.1.1计算机控制系统的基本概念 3
1.1.2计算机控制系统的工作过程 4
1.1.3计算机控制系统的术语 4
1.2计算机控制系统的组成及特点 5
1.2.1计算机控制系统的硬件组成 5
1.2.2计算机控制系统的软件组成 7
1.2.3计算机控制系统的特点 8
1.3计算机控制系统的分类 9
1.3.1操作指导控制系统 9
1.3.2直接数字控制系统 9
1.3.3计算机监督控制系统 10
1.3.4分布式控制系统 11
1.3.5现场总线控制系统 12
1.4计算机控制系统的发展 13
1.4.1计算机控制系统的发展概况 13
1.4.2计算机控制系统的发展趋势 14
1.5小结 18
1.6习题 26
第2章 计算机控制系统过程通道设计方法 27
2.1数字量过程通道的设计方法 28
2.1.1数字量输入通道设计方法 28
2.1.2数字量输出通道设计方法 32
2.2模拟量输入通道设计方法 37
2.2.1模拟量输入通道的组成 37
2.2.2I/V转换、多路开关、测量放大器及采样保持器 38
2.2.3模拟量输入通道的设计 43
2.3模拟量输出通道设计方法 52
2.3.1模拟量输出通道的组成 52
2.3.2模拟量输出通道的设计 52
2.4电气控制器与执行器 59
2.4.1接触器 59
2.4.2电磁阀 60
2.4.3三相异步交流电机与变频器 60
2.4.4执行器的作用 62
2.4.5执行器的构成 63
2.4.6执行机构 65
2.4.7调节机构（控制阀） 66
2.5小结 68
2.6习题 69
第3章 数字程序控制系统 70
3.1数字程序控制系统的概述 71
3.1.1数字程序控制系统的基本概念 71
3.1.2数字程序控制系统的组成 73
3.1.3伺服系统 74
3.1.4按数控系统的功能水平分类 75
3.1.5数控机床常用的数控系统 75
3.1.6目前我国数控机床发展的技术水平 76
3.2逐点比较插补原理 77
3.2.1逐点比较直线插补原理 77
3.2.2逐点比较圆弧插补原理 82
3.3步进电动机控制技术 89
3.3.1步进电动机的工作原理 89
3.3.2步进电动机的工作方式 91
3.3.3步进电动机的驱动 94
3.3.4步进电动机的控制系统 99
3.3.5步进电动机的程序设计 101
3.3.6步进电动机和交流伺服电动机性能比较 103
3.3.7步进电动机的选择 105
3.4小结 105
3.5习题 106
第4章 计算机控制系统的控制算法 108
4.1数字控制器的间接设计方法 109
4.1.1采样周期与模拟化设计 109
4.1.2模拟化设计步骤 110
4.2数字PID控制算法 113
4.2.1PID控制规律及基本作用 113
4.2.2基本数字PID控制算法 117
4.2.3改进的数字PID控制算法 120
4.2.4数字PID控制器参数的整定方法 127
4.2.5施密斯预估控制系统 132
4.3数字控制器的直接设计方法 135
4.3.1数字控制器的直接设计 135
4.3.2最少拍有纹波控制器的设计 141
4.3.3最少拍无纹波控制器的设计 143
4.3.4达林算法 146
4.4控制算法MATLAB仿真举例 150
4.4.1连续系统PID控制仿真举例 151
4.4.2离散系统的数字PID控制仿真举例 153
4.4.3纯滞后的施密斯预估控制仿真举例 156
4.5小结 158
4.6习题 159
第5章 现代控制技术 160
5.1采用状态空间的输出反馈设计法 161
5.1.1连续状态方程的离散化 162
5.1.2最少拍无纹波系统的跟踪条件 162
5.1.3输出反馈设计法的设计步骤 163
5.2采用状态空间的极点配置设计法 166
5.2.1按极点配置设计控制规律 166
5.2.2按极点配置设计状态观测器 169
5.2.3按极点配置设计控制器 172
5.3小结 175
5.4习题 176
第6章 应用程序设计与实现技术 177
6.1概述 178
6.2应用程序设计技术 178
6.2.1应用程序设计的基本任务 179
6.2.2应用程序设计的基本步骤与方法 179
6.2.3工业控制组态软件 181
6.2.4软件工程方法概述 183
6.3查表技术 183
6.3.1顺序查找法 184
6.3.2计算查找法 184
6.3.3对分查找法 186
6.4线性化处理技术 187
6.4.1线性插值法 187
6.4.2非线性插值法 190
6.5量程自动转换和标度变换 191
6.5.1量程自动转换 192
6.5.2标度变换 195
6.6报警程序设计 198
6.6.1简单报警程序设计 199
6.6.2越限报警程序设计 204
6.7DSP在数据处理中的应用 207
6.8小结 209
6.9习题 210
第7章 计算机控制系统的抗干扰技术 212
7.1工业现场的干扰及对系统的影响 213
7.1.1干扰的来源 214
7.1.2干扰的作用途径 214
7.1.3干扰的作用形式 215
7.2硬件抗干扰技术 216
7.2.1串模干扰的抑制 216
7.2.2共模干扰的抑制 217
7.2.3长线传输干扰的抑制 219
7.2.4阻抗匹配 221
7.2.5长线的电流传输 223
7.3软件抗干扰技术 223
7.3.1软件出错对系统的危害 224
7.3.2数字滤波方法 224
7.3.3输入/输出软件抗干扰措施 227
7.3.4程序运行失常的软件抗干扰 227
7.4接地技术 232
7.4.1计算机控制系统中的地线 232
7.4.2常用的接地方法 233
7.5电源系统的抗干扰技术 238
7.5.1抗干扰稳压电源的设计 239
7.5.2电源系统的异常保护 243
7.5.3计算机控制系统的断电保护 244
7.6小结 246
7.7习题 248
第8章 总线技术与嵌入式系统 249
8.1现场总线控制系统 250
8.1.1现场总线的概述 250
8.1.2现场总线控制系统的产生 251
8.1.3现场总线控制系统的组成 251
8.1.4现场总线控制系统的特点 253
8.2嵌入式控制系统 254
8.2.1嵌入式系统的概述 255
8.2.2嵌入式控制系统的组成 256
8.2.3嵌入式控制系统的应用 263
8.3网络控制技术 264
8.3.1网络控制系统组成/概述 264
8.3.2网络控制系统的协议 267
8.4典型现场总线简介及总线标准的选择 271
8.4.1典型现场总线简介 271
8.4.2总线标准的选择 281
8.5小结 282
8.6习题 284
第9章 计算机控制系统设计 285
9.1计算机控制系统设计步骤 286
9.1.1了解工艺要求，明确控制任务 286
9.1.2确定系统的总体设计方案 287
9.1.3建立数学模型，确定控制算法 288
9.1.4系统硬件设计 289
9.1.5系统软件设计 291
9.1.6系统调试 294
9.2计算机控制系统设计举例 296
9.2.1过程控制系统举例（分布式控制系统） 296
9.2.2传动控制系统举例（直流电动机控制系统的PID算法应用） 300
9.2.3随动控制系统举例（最少拍算法的应用） 306
9.2.4嵌入式系统在军用PDA中的设计简介 309
9.2.5水情远程测报系统 314
9.2.6矿井提升机直流双闭环控制系统设计举例 318
附录 335
附录A 10种软件滤波方法的示例程序 335
附录B PID大事记与例程 337
附录C 拉普拉斯变换的基本定理 340
附录D Z变换的基本定理 341
附录E 常用函数的拉普拉斯变换和Z变换表 341
附录F 集成仿真环境与MATLAB/Simulink 342
参考文献 353