第一章 绪论 1
第一节 计算机控制系统的一般概念 1
一、计算机控制系统概述 1
目录 1
二、计算机控制系统的组成 2
三、计算机控制系统的经济效益 4
第二节 计算机控制系统的分类 4
一、计算机巡回检测和操作指导系统 4
二、计算机直接数字控制系统DDC 5
三、计算机监督控制系统SCC 5
四、计算机集散控制系统DCS 6
六、工业过程的计算机集成制造系统（流程CIMS） 7
五、现场总线控制系统FCS 7
第三节 计算机控制系统的设计与实现 9
一、设计与实施计算机控制系统的一般步骤 9
二、计算机控制系统的设计方法 9
第四节 过程计算机控制系统的发展概况及趋势 10
思考题与习题 12
第二章 计算机控制系统基础 13
第一节 计算机控制系统的采样及信号特点 13
一、计算机控制系统的信号形式 13
二、信号的采样、采样周期和采样定理 14
三、信号的保持 14
一、Z变换 15
第二节 计算机控制系统的数学模型 15
二、计算机控制系统的数学模型 22
第三节 离散控制系统的分析 26
一、系统的稳定性 26
二、系统的可控性、可达性和可观性、可检测性 27
三、系统的灵敏性和鲁棒性 29
第四节 计算机控制系统的总线技术 31
一、总线的概念 31
二、总线的分类 32
三、总线的模板化结构 33
四、总线的体系结构 34
五、总线的控制方式 35
思考题与习题 37
第三章 计算机的输入输出接口技术 38
第一节 模拟量输出接口 38
一、D/A转换器原理及器件 38
二、D/A转换器接口与隔离技术 42
三、D/A转换模板的标准化设计 46
第二节 模拟量输入接口 49
一、A/D转换原理及器件 49
二、A/D转换器接口与隔离技术 53
三、A/D转换模板的标准化设计 59
一、开关量的概念及种类 62
二、开关量输入接口 62
第三节 开关量输入输出接口 62
三、开关量输出接口 63
四、开关量输入输出模板的标准化设计 63
第四节 人机交互接口 64
一、键盘接口 65
二、显示器接口 66
三、打印机接口 74
四、其他人机接口 75
思考题与习题 78
第四章 计算机控制系统中的数据通信技术 80
第一节 数据通信的基础知识 80
一、数据通信概述 80
二、数据传输方式 83
三、多路复用技术 85
四、数据交换技术 86
第二节 数据通信设备 89
一、通信适配器 89
二、RS-232C标准 91
三、调制解调器 94
四、RS-449、RS-422、RS-423及RS-485标准 96
五、通信介质（媒质） 100
第三节 数据通信中的检错与纠错 102
一、奇／偶校验 102
二、循环冗余校验CRC 103
思考题与习题 104
三、恒比码 104
第五章 计算机控制系统中的网络技术 106
第一节 概述 106
一、计算机网络的定义 106
二、计算机网络的主要功能 107
三、计算机网络的分类 107
四、计算机网络的基本协议 109
第二节 计算机局域网络 110
一、局域网络和拓扑结构 110
二、网络操作系统 112
三、网络互连部件 122
二、网络互连方法 122
一、概述 122
第三节 计算机网络互连及其协议 122
四、广域网和远程网 126
五、Internet 128
第四节 控制网络与现场总线 135
一、控制网络 135
二、现场总线概述 137
三、现场总线标准 141
四、几种具有代表性的现场总线 145
第五节 控制网络与企业网络 156
一、控制系统中计算机网络体系结构 156
二、企业的网络管理 158
三、实施案例 161
思考题与习题 163
第六章 计算机控制系统中的控制策略 164
第一节 数字滤波和数据处理 164
一、采样数据的合理性判别及报警 164
二、数字滤波 165
三、数据处理 167
第二节 数字PID控制算法 169
一、标准数字PID控制算法 169
二、数字PID控制算法的改进 170
三、数字PID控制的参数整定 173
一、串级控制系统 177
第三节 基于数字PID控制的多回路控制系统 177
二、前馈控制系统 178
三、纯滞后补偿控制系统 179
第四节 模型预测控制 180
一、模型预测控制的基本原理 181
二、动态矩阵控制（DMC） 182
三、模型算法控制（MAC） 193
四、广义预测控制（GPC） 197
五、小结 201
第五节 模糊控制 201
一、预备知识 202
二、模糊控制的基本原理 204
三、模糊控制器的设计 205
四、模糊控制器的改进 211
五、模糊控制器的工业应用举例 212
第六节 控制策略的工程实现 214
一、给定值处理 214
二、被控量处理 215
三、偏差处理 215
四、控制策略的实现 217
五、控制量处理 217
六、自动／手动切换 218
思考题与习题 219
一、计算机控制系统软件技术基础 221
第一节 概述 221
第七章 计算机控制系统软件技术基础 221
二、计算机控制系统软件构成 222
三、计算机控制系统软件特点 222
第二节 面向计算机控制的操作系统 223
一、操作系统的功能和任务 223
二、操作系统的分类 225
三、实时多任务操作系统 225
四、嵌入式操作系统 226
第三节 计算机控制系统中的数据库 236
一、数据库系统概述 236
二、实时数据库 244
三、分布式实时数据库 254
第四节 数据库的接口设计 256
一、计算机控制系统应用软件的需求 258
第五节 计算机控制系统的应用软件 258
二、应用软件设计技术 259
三、应用软件开发环境及平台 261
四、计算机控制系统应用软件设计 262
五、商品化的工业控制软件 262
思考题与习题 263
第八章 计算机控制系统的设计与实施 265
第一节 计算机控制系统设计原则和步骤 265
一、计算机控制系统设计原则 265
二、设计与实施过程计算机控制系统的步骤 267
一、计算机控制系统的总体方案设计 268
第二节 计算机控制系统的设计与实施 268
二、硬件的工程设计与实现 270
三、软件的工程设计与实现 271
四、控制系统的调试与投运 273
第三节 过程计算机控制系统的抗干扰与可靠性技术 274
一、计算机控制系统的抗干扰技术 274
二、系统供电与接地技术 277
三、看门狗及其电源掉电检测技术 280
第四节 计算机控制系统的应用实例 281
一、典型长网纸机的计算机控制系统设计实例 281
二、基于RTLinux和PC/104的微型无人空间机器人控制系统 288
三、以工业控制计算机为核心的锅炉控制系统 292
四、基于PLC与DCS的大中型计算机控制系统 296
五、结论 303
思考题与习题 304
第九章 流程工业企业综合自动化系统 305
第一节 概述 305
一、CIMS的概念与发展 305
二、流程工业CIMS与离散工业CIMS之比较 308
第二节 流程工业CIMS的体系结构 310
一、流程工业CIMS的功能结构及递阶控制层次 310
二、流程工业CIMS的体系结构模型 313
三、基于三层结构的流程工业现代集成制造体系结构 316
四、间歇生产方式对流程工业CIMS的影响 316
一、系统集成 318
第三节 流程工业CIMS的核心问题及关键技术 318
二、系统优化 321
三、建立CIMS集成环境的关键技术 323
四、实现流程工业CIMS功能集成的关键技术 326
第四节 流程工业CIMS设计示例 330
一、CIMS的体系结构 330
二、实施效果 332
思考题与习题 333
附录 ASCII码 334
一、非打印ASCII码（控制代码） 334
二、可打印ASCII码（控制代码） 334
参考文献 335