第1章 计算机控制系统概述 1
1.1计算机控制系统的一般概念 1
1.2计算机控制系统的组成 3
1.2.1计算机控制系统硬件 3
1.2.2计算机控制系统软件 4
1.2.3计算机控制系统通信网络 5
1.3计算机控制系统的分类 8
1.3.1操作指导控制系统 8
1.3.2直接数字控制系统 9
1.3.3监督计算机控制系统 9
1.3.4集散控制系统 10
1.3.5现场总线控制系统 11
1.3.6计算机集成制造系统 12
1.3.7物联网控制系统 12
1.4计算机控制系统的控制规律 13
1.5关于MATLAB工具软件 14
习题1 17
第2章 工业控制计算机 18
2.1控制计算机的主要类型 18
2.2 IPC工控机的组成与特点 21
2.2.1 IPC工控机的硬件组成 21
2.2.2 IPC工控机的软件组成 22
2.2.3 IPC工控机的特点 23
2.2.4 IPC工控机的发展方向 25
2.3 IPC总线结构 26
2.3.1总线概述 26
2.3.2内部总线 26
2.3.3外部总线 29
2.4 MODBUS通信协议 33
2.4.1概述 33
2.4.2两种传输方式 34
2.4.3 MODBUS消息帧 34
2.4.4错误检测方法 34
2.4.5 MODBUS的编程方法 35
习题2 36
第3章 过程输入输出通道 37
3.1概述 37
3.2模拟量输入通道 39
3.2.1信号处理电路 40
3.2.2多路模拟开关 40
3.2.3前置放大器 42
3.2.4采样保持器 44
3.2.5 A/D转换器 45
3.3模拟量输出通道 57
3.3.1多路模拟量输出通道的结构形式 57
3.3.2 D/A转换器 58
3.3.3 DAC输出方式 66
3.3.4 D/A转换通道的设计 69
3.4数字量输入通道 71
3.5数字量输出通道 73
3.6抗干扰技术 76
3.6.1干扰的来源与传播途径 76
3.6.2硬件抗干扰措施 79
习题3 87
第4章 数字程序控制技术 88
4.1数字程序控制基础 88
4.1.1数字程序控制原理 88
4.1.2数字程序控制方式 89
4.1.3开环数字程序控制 89
4.2逐点比较法插补原理 90
4.2.1逐点比较法直线插补 90
4.2.2逐点比较法圆弧插补 93
4.3步进电动机控制技术 97
4.3.1步进电动机的工作原理 97
4.3.2步进电动机的工作方式 98
4.3.3步进电动机的脉冲分配程序 99
4.3.4步进电动机的速度控制程序 101
习题4 103
第5章 计算机控制系统的数学模型 104
5.1计算机控制系统数学模型的建立 104
5.2计算机控制系统的时域模型 105
5.2.1线性常系数微分方程 106
5.2.2线性常系数差分方程 107
5.3计算机控制系统的频域模型 108
5.3.1 Z变换理论 108
5.3.2连续时间系统的传递函数 111
5.3.3离散时间系统的传递函数 113
5.4计算机控制系统的状态空间模型 117
5.4.1基本概念 117
5.4.2状态空间表达式 118
5.4.3传递矩阵 120
习题5 122
第6章 数字控制器的连续化设计 124
6.1数字控制器的连续化设计步骤 125
6.2数字PID控制器的设计 128
6.2.1 PID三量的控制作用 128
6.2.2 PID控制规律的数字化实现算法 131
6.2.3 MATLAB仿真确认被控对象参数 132
6.2.4数字PID控制算法的改进 134
6.3数字PID控制器参数整定 138
习题6 145
第7章 数字控制器的离散化设计 146
7.1数字控制器的离散化设计步骤 146
7.2最少拍随动系统的设计 147
7.3最少拍无纹波随动系统的设计 155
7.4大林算法 159
7.4.1大林算法的基本形式 159
7.4.2振铃现象及其消除方法 160
7.4.3大林算法的设计步骤 162
7.4.4用MATLAB仿真被控过程 163
习题7 167
第8章 计算机控制系统的应用软件 168
8.1计算机控制系统软件概述 168
8.1.1软件的含义 168
8.1.2软件的特点 168
8.1.3软件的分类 169
8.1.4软件设计的一般过程 169
8.1.5软件设计的一般方法 169
8.2计算机控制系统的应用软件 171
8.2.1控制系统的输入/输出软件 171
8.2.2数字控制算法的计算机实现 172
8.2.3控制系统的监控组态软件 175
8.3计算机控制系统的数据处理技术 178
8.3.1软件抗干扰技术 178
8.3.2系统误差的校正 186
8.3.3非线性处理 188
8.3.4标度变换 190
8.3.5越限报警 193
8.4输入/输出数字量的软件抗干扰技术 194
习题8 194
第9章 计算机控制系统设计 195
9.1控制系统设计的原则与步骤 195
9.1.1设计原则 195
9.1.2系统设计的步骤 195
9.2系统的工程设计和实现 198
9.2.1系统总体方案设计 198
9.2.2硬件的工程设计和实现 198
9.2.3软件的工程设计和实现 200
9.2.4系统的调试与运行 201
9.3某新型建材厂全自动预加水控制系统设计 201
9.3.1工程概述 201
9.3.2系统总体方案设计 202
9.3.3硬件设计 203
9.3.4软件设计 204
9.3.5运行调试 206
9.4基于单片机的智能车模型设计 207
9.4.1系统概述与总体方案的设计 207
9.4.2硬件设计 208
9.4.3软件设计 210
9.4.4系统调试 213
9.5基于DSP2812的离网型智能光伏逆变器 214
9.5.1工程概述 214
9.5.2系统总体方案设计 215
9.5.3硬件设计 215
9.5.4软件设计 218
9.5.5系统调试 220
习题9 221
第10章 计算机控制网络技术 222
10.1工业控制网络概述 223
10.1.1网络拓扑结构 223
10.1.2介质访问控制技术 225
10.1.3差错控制 227
10.2网络通信协议 227
10.2.1 OSI参考模型 228
10.2.2 IEEE 802标准 229
10.2.3工业以太网 231
10.3分布式控制系统 233
10.3.1概述 233
10.3.2分布式控制系统特点 233
10.3.3分布式控制系统的功能层次结构 234
10.4现场总线控制系统 236
10.4.1现场总线的特征 236
10.4.2 OSI参考模型与现场总线通信模型 237
10.4.3基金会现场总线 238
10.4.4局部操作网络 239
10.4.5过程现场总线 239
10.4.6控制器局域网络 242
10.4.7可寻址远程传感器数据通路 243
10.5物联网技术 243
10.5.1物联网定义 244
10.5.2物联网的总体架构、特点 244
10.5.3物联网的关键技术 246
10.5.4物联网智能家居系统的设计 257
习题10 259
参考文献 260