1.1 计算机控制系统的结构与组成 1
1.1.1 计算机控制系统的一般结构 1
第1章 计算机控制系统概述 1
1.1.2 计算机控制系统的硬件组成 2
1.1.3 计算机控制系统的软件组成 3
1.2 计算机控制系统的分类 4
1.2.1 按功能及结构分类 4
1.2.2 按控制规律分类 8
1.2.3 按控制设备分类 8
1.4 计算机控制系统的主要研究内容 11
1.4.1 输入数据处理 11
1.3 计算机控制系统的特点 11
1.4.2 输出处理 12
1.4.3 控制功能 13
1.4.4 人-机接口功能 14
1.4.5 通信功能 14
1.4.6 自诊断功能 14
1.4.7 冗余技术 14
1.5 计算机控制系统的发展 15
1.5.1 计算机控制技术的发展历程 15
1.5.2 计算机控制技术的发展动向 16
思考题 17
2.1 信号变换原理 18
2.1.1 计算机控制系统的信号流程 18
第2章 过程计算机控制的理论基础 18
2.1.2 脉冲采样器和采样过程 19
2.1.3 采样定理 20
2.1.4 过程计算机控制系统中采样周期的选择 23
2.1.5 信号复现与零阶保持器 24
2.2 连续模型与离散模型间的转换 26
2.2.1 传递函数与z传递函数间的转换 26
2.2.2 连续与离散状态方程之间的相互转换 30
2.3 采样控制系统的稳态及动态分析 32
2.3.1 采样控制系统的稳态分析 32
2.3.2 采样控制系统的动态分析 33
2.4 线性离散控制系统的稳定性分析 35
2.4.2 线性离散系统的稳定域 36
2.4.1 S平面与Z平面的映射关系 36
2.4.3 线性离散系统的稳定性判据 37
思考题 41
第3章 过程计算机系统的抗干扰技术 43
3.1 干扰的来源与传播途径 43
3.1.1 干扰的来源 43
3.1.2 干扰的传播途径 44
3.2 串模干扰、共模干扰和长线传输干扰 46
3.2.1 串模干扰及其抑制 46
3.2.2 共模干扰及其抑制 47
3.2.3 长线传输干扰及其抑制 50
3.3.1 供电技术 52
3.3 供电技术与接地技术 52
3.3.2 接地技术 55
3.4 输入、输出通道信号隔离技术 58
3.4.1 数字信号输入、输出通道的隔离 59
3.4.2 模拟量输出通道的隔离 60
3.4.3 模拟量输入通道的隔离 61
3.4.4 常用隔离放大器 62
3.5 控制计算机的可靠性技术 64
3.5.1 故障自诊断技术 65
3.5.2 冗余技术 66
3.5.3 CPU抗干扰技术 66
3.6 数字滤波技术 68
3.6.1 平均值滤波 69
3.6.2 限幅滤波与限速滤波 70
3.6.3 惯性滤波 70
思考题 71
第4章 过程输入、输出通道 72
4.1 过程输入、输出通道的控制方式 72
4.1.1 过程输入、输出通道与CPU交换的信息类型 72
4.1.2 过程通道的编址方式 72
4.1.3 CPU对过程通道的控制方式 73
4.1.4 过程通道接口设计应考虑的问题 74
4.2 模拟量输出通道 75
4.2.1 D/A转换器 75
4.2.2 D/A通道的输出电路 82
4.3 模拟量输入通道 86
4.3.1 信号调理与放大 87
4.3.2 多路模拟开关 89
4.3.3 采样保持器 90
4.3.4 A/D转换器工作原理 92
4.3.5 逐位逼近式A/D转换器及其接口 98
4.4 数字量输入、输出通道 106
4.4.1 数字量输入通道 106
4.4.2 数字量输出通道 111
4.5 量化误差与字长选择 115
4.5.1 量化误差来源 115
4.5.2 A/D、D/A字长的选择 117
4.6 数据预处理 118
4.6.1 系统误差的自动校准 118
4.6.2 标度变换 119
4.6.3 越限报警处理 124
思考题 125
第5章 总线和总线式工控机 127
5.1 总线及其分类 127
5.1.1 总线的分类 127
5.1.2 总线的模板化结构 128
5.2 工业控制计算机的系统总线 128
5.3.1 IPC的硬件组成 131
5.3 总线式工业控制计算机 131
5.3.2 IPC的特点 132
5.4 IPC产品简介 133
5.4.1 工业计算机机箱 133
5.4.2 工业级底板 134
5.4.3 工业级CPU卡 134
5.4.4 I/O卡 136
5.5 远程数据采集与控制模块 138
思考题 142
6.1 数据通信基础 143
6.1.1 数据通信系统 143
第6章 控制网络技术基础 143
6.1.2 数据传输编码 145
6.1.3 多路复用技术 147
6.1.4 通信同步技术 149
6.1.5 常用传输介质 151
6.2 通信网络技术 151
6.2.1 网络拓扑结构 151
6.2.2 网络控制方法 152
6.2.3 差错控制技术 153
6.3 OSI模型 155
6.4 IEEE 802标准 158
6.5.1 TCP/IP的网络层次结构 160
6.5 TCP/IP 160
6.5.2 IP地址 162
6.6 串行通信总线 163
6.6.1 RS-232C通信总线 163
6.6.2 RS-422/485通信总线 169
思考题 171
第7章 分散控制系统与现场总线控制系统 173
7.1 分散控制系统概述 173
7.1.1 分散控制系统的结构 173
7.1.2 分散控制系统的特点 175
7.1.4 部分DCS产品 178
7.1.3 分散控制系统的分散方式 178
7.2 分散控制系统的典型设备 179
7.2.1 过程控制站 179
7.2.2 运行员操作站 183
7.2.3 工程师工作站 185
7.3 现场总线控制系统概述 189
7.3.1 现场总线的概念 189
7.3.2 现场总线控制系统的构成 190
7.3.3 现场总线控制系统的特点 192
7.4 几种典型的现场总线 196
7.4.1 CAN总线 196
7.4.2 LonWorks总线 196
7.4.4 WorldFIP总线 197
7.4.5 HART总线 197
7.4.3 Profibus总线 197
7.4.6 FF总线 198
思考题 198
第8章 常规数字控制器的设计 199
8.1 数字控制器连续化设计 199
8.1.1 数字控制器的连续化设计步骤 199
8.1.2 数字PID控制器的设计 200
8.1.3 数字PID算法的改进 204
8.1.4 数字PID参数的整定 208
8.2 数字控制器离散化设计 211
8.2.1 数字控制器的离散化设计步骤 211
8.2.2 最少拍控制系统的设计 212
8.3.1 大林（Dahlin）控制算法 220
8.3 纯滞后控制 220
8.3.2 施密斯（Smith）预估控制算法 223
思考题 224
第9章 先进控制技术基础 226
9.1 自适应控制 226
9.1.1 自校正控制 227
9.1.2 参考模型自适应控制系统 244
9.2 模糊控制 257
9.2.1 模糊控制器的输入、输出变量及其模糊化 258
9.2.2 建立模糊控制规则 260
9.2.3 模糊关系与模糊推理 262
9.2.5 模糊控制表 263
9.2.4 模糊控制向量的模糊判决 263
9.2.6 确定实际的控制量 264
9.2.7 模糊控制算法的工程实现 264
9.3 神经网络控制 265
9.3.1 神经元数理模型及其学习算法 265
9.3.2 BP神经网络及其学习算法程序设计 268
9.3.3 Hopfield神经网络 270
9.3.4 神经网络在控制工程中的应用 273
9.4 控制策略的渗透和结合 274
9.5 先进控制策略的实现 275
9.5.1 在DCS、FCS中组态的实现 275
9.5.2 在DCS、FCS中编程实现的途径 277
9.5.3 编程实现时需要注意的两个问题 279
第10章 控制算法的计算机实现工程实例 281
10.1 常规控制算法的工控机实现 281
10.2 常规控制算法的DCS实现 282
10.2.1 主蒸汽温度控制方案 282
10.2.2 主蒸汽温度控制系统的Infi-90实现 284
10.3 模型参考自适应预估控制的DCS实现 286
10.3.1 模型参考自适应预估算法的基本设计思想 286
10.3.2 模型参考自适应预估基本算法 287
10.3.3 算法在Infi-90中的编程实现 288
10.3.4 在火电厂燃烧协调控制系统中的应用 288
参考文献 293