《普通高等教育電氣工程與自動化（應用型）“十二五”規劃教材：計算機控制技術》涉及計算機控制系統的硬件設計、軟件設計、控制算法和仿真技術等內容，既具有較強的理論性，也具有很強的實踐性。主要內容包括：計算機控制系統的基本概念和組成，計算機控制系統的分類；采樣過程、數字控制設計基礎、離散化方法、數字控制器設計方法等計算機控制的基礎理論；計算機控制系統的過程通道，數據處理和數字濾波，過程通道的可靠性措施；數字PID控制、最少拍控制、純滯后補償控制等常用的常規控制算法；分布式控制系統、現場總線控制系統、工業以太網控制系統等網絡控制系統；計算機控制系統的設計方法和步驟以及幾個綜合應用實例。本教材適合作為自動化、測控技術與儀器、電氣工程及其自動化等專業本科生教材，也可供從事控制系統設計的專業技術人員參考。
第1章 計算機控制系統概述
1.1 計算機控制系統的概念
1.1.1 基本概念和組成
1.1.2 計算機控制系統的功能與特點
1.1.3 計算機控制系統的工作過程與方式
1.2 計算機控制系統的分類
1.2.1 操作指導控制系統
1.2.2 直接數字控制系統
1.2.3 監督控制系統
1.2.4 分布式控制系統
1.2.5 現場總線控制系統
1.3 計算機控制系統的發展趨勢
1.3.1 推廣應用成熟的先進技術
1.3.2 大力研究和發展智能控制系統 前言
第1章 計算機控制系統概述
1.1 計算機控制系統的概念
1.1.1 基本概念和組成
1.1.2 計算機控制系統的功能與特點
1.1.3 計算機控制系統的工作過程與方式
1.2 計算機控制系統的分類
1.2.1 操作指導控制系統
1.2.2 直接數字控制系統
1.2.3 監督控制系統
1.2.4 分布式控制系統
1.2.5 現場總線控制系統
1.3 計算機控制系統的發展趨勢
1.3.1 推廣應用成熟的先進技術
1.3.2 大力研究和發展智能控制系統
習題與思考題
第2章 計算機控制的理論基礎
2.1 概述
2.2 采樣過程
2.2.1 信號類型及系統類型
2.2.2 采樣與保持分析
2.2.3 采樣定理
2.2.4 采樣周期的選擇
2.3 數字控制設計基礎
2.3.1 差分方程
2.3.2 z變換及其特性
2.3.3 輸入信號分析
2.3.4 脈沖傳遞函數
2.3.5 離散系統分析
2.3.6 MATLAB仿真與分析
2.4 離散化方法
2.4.1 歐拉方法
2.4.2 零極點匹配等效方法
2.4.3 z變換法
2.4.4 保持器等效方法
2.5 數字控制器設計方法
2.5.1 模擬化設計方法
2.5.2 直接數字設計方法
2.5.3 MATLAB仿真
2.6 本章小結
習題與思考題
第3章 過程通道
3.1 概述
3.1.1 過程通道的分類
3.1.2 過程通道的功能
3.2 模擬量輸入通道
3.2.1 模擬量輸入通道的組成和結構形式
3.2.2 信號調理電路
3.2.3 多路轉換器
3.2.4 采樣保持器
3.2.5 A/D轉換器
3.2.6 A/D轉換器與計算機的接口設計及仿真
3.3 模擬量輸出通道
3.3.1 模擬量輸出通道的組成和結構形式
3.3.2 D/A轉換器
3.3.3 D/A轉換器與計算機的接口設計及仿真
3.4 數字量輸入輸出通道
3.4.1 數字量輸入通道
3.4.2 數字量輸出通道
3.4.3 數字量輸入輸出通道設計實例
3.5 數據處理和數字濾波
3.5.1 線性化處理
3.5.2 標度變換
3.5.3 數字濾波及MATLAB仿真
3.6 過程通道的可靠性措施
3.6.1 系統干擾與可靠性問題
3.6.2 過程通道設計中的可靠性措施
3.7 本章小結
習題與思考題
第4章 常用的計算機控制算法
4.1 概述
4.2 數字PID控制
4.2.1 模擬PID控制及仿真
4.2.2 數字PID控制及仿真
4.2.3 PID控制的參數整定及仿真
4.2.4 PID控制算法的計算機實現
4.3 最少拍控制
4.3.1 最少拍伺服系統的控制規律
4.3.2 最小拍控制器的設計及仿真
4.3.3 最少拍無紋波控制器的設計及仿真
4.4 純滯后補償控制
4.4.1 純滯后現象
4.4.2 大林算法及仿真
4.4.3 Smith預估控制及仿真
4.5 數字控制器的實現方法
4.5.1 直接程序設計法
4.5.2 串行程序設計法
4.5.3 并行程序設計法
4.5.4 數字控制器的設計步驟
4.6 本章小結
習題與思考題
第5章 網絡控制系統
5.1 網絡控制系統概述
5.1.1 計算機網絡
5.1.2 基于網絡的控制
5.1.3 網絡控制系統的發展狀況
5.2 分布式控制系統
5.2.1 DCS的體系結構與特點
5.2.2 DCS的分散過程控制級
5.2.3 DCS的集中操作監控級
5.2.4 DCS的綜合信息管理級
5.3 現場總線控制系統
5.3.1 現場總線的技術特點
5.3.2 現場總線的OSI模型
5.3.3 五種典型的現場總線
5.3.4 現場總線控制系統的設計方法
5.4 工業以太網控制系統
5.4.1 工業以太網的技術特點
5.4.2 工業以太網控制系統的設計方法
5.5 本章小結
習題與思考題
第6章 計算機控制系統設計
6.1 計算機控制系統的設計方法及步驟
6.1.1 概述
6.1.2 控制系統總體方案的確定
6.1.3 控制用微型計算機的選擇
6.1.4 建立數學模型，確定控制策略和控制算法
6.1.5 控制系統硬件設計
6.1.6 控制系統軟件設計
6.1.7 計算機控制系統的調試
6.2 設計實例1（DDC控制系統）——濕熱試驗箱控制系統
6.2.1 濕熱試驗系統簡介
6.2.2 系統設計
6.3 設計實例2（現場總線控制系統）
——列車試風試驗控制系統
6.3.1 系統概況
6.3.2 系統設計
6.4 設計實例3（工業以太網控制系統）
——公路隧道監控系統
6.4.1 系統概況及功能要求
6.4.2 系統設計
6.5 本章小結
習題與思考題
附錄 常用函數z變換表
參考文獻
前言
第1章 計算機控制系統概述
1.1 計算機控制系統的概念
1.1.1 基本概念和組成
1.1.2 計算機控制系統的功能與特點
1.1.3 計算機控制系統的工作過程與方式
1.2 計算機控制系統的分類
1.2.1 操作指導控制系統
1.2.2 直接數字控制系統
1.2.3 監督控制系統
1.2.4 分布式控制系統
1.2.5 現場總線控制系統
1.3 計算機控制系統的發展趨勢
1.3.1 推廣應用成熟的先進技術
1.3.2 大力研究和發展智能控制系統 前言
第1章 計算機控制系統概述
1.1 計算機控制系統的概念
1.1.1 基本概念和組成
1.1.2 計算機控制系統的功能與特點
1.1.3 計算機控制系統的工作過程與方式
1.2 計算機控制系統的分類
1.2.1 操作指導控制系統
1.2.2 直接數字控制系統
1.2.3 監督控制系統
1.2.4 分布式控制系統
1.2.5 現場總線控制系統
1.3 計算機控制系統的發展趨勢
1.3.1 推廣應用成熟的先進技術
1.3.2 大力研究和發展智能控制系統
習題與思考題
第2章 計算機控制的理論基礎
2.1 概述
2.2 采樣過程
2.2.1 信號類型及系統類型
2.2.2 采樣與保持分析
2.2.3 采樣定理
2.2.4 采樣周期的選擇
2.3 數字控制設計基礎
2.3.1 差分方程
2.3.2 z變換及其特性
2.3.3 輸入信號分析
2.3.4 脈沖傳遞函數
2.3.5 離散系統分析
2.3.6 MATLAB仿真與分析
2.4 離散化方法
2.4.1 歐拉方法
2.4.2 零極點匹配等效方法
2.4.3 z變換法
2.4.4 保持器等效方法
2.5 數字控制器設計方法
2.5.1 模擬化設計方法
2.5.2 直接數字設計方法
2.5.3 MATLAB仿真
2.6 本章小結
習題與思考題
第3章 過程通道
3.1 概述
3.1.1 過程通道的分類
3.1.2 過程通道的功能
3.2 模擬量輸入通道
3.2.1 模擬量輸入通道的組成和結構形式
3.2.2 信號調理電路
3.2.3 多路轉換器
3.2.4 采樣保持器
3.2.5 A/D轉換器
3.2.6 A/D轉換器與計算機的接口設計及仿真
3.3 模擬量輸出通道
3.3.1 模擬量輸出通道的組成和結構形式
3.3.2 D/A轉換器
3.3.3 D/A轉換器與計算機的接口設計及仿真
3.4 數字量輸入輸出通道
3.4.1 數字量輸入通道
3.4.2 數字量輸出通道
3.4.3 數字量輸入輸出通道設計實例
3.5 數據處理和數字濾波
3.5.1 線性化處理
3.5.2 標度變換
3.5.3 數字濾波及MATLAB仿真
3.6 過程通道的可靠性措施
3.6.1 系統干擾與可靠性問題
3.6.2 過程通道設計中的可靠性措施
3.7 本章小結
習題與思考題
第4章 常用的計算機控制算法
4.1 概述
4.2 數字PID控制
4.2.1 模擬PID控制及仿真
4.2.2 數字PID控制及仿真
4.2.3 PID控制的參數整定及仿真
4.2.4 PID控制算法的計算機實現
4.3 最少拍控制
4.3.1 最少拍伺服系統的控制規律
4.3.2 最小拍控制器的設計及仿真
4.3.3 最少拍無紋波控制器的設計及仿真
4.4 純滯后補償控制
4.4.1 純滯后現象
4.4.2 大林算法及仿真
4.4.3 Smith預估控制及仿真
4.5 數字控制器的實現方法
4.5.1 直接程序設計法
4.5.2 串行程序設計法
4.5.3 并行程序設計法
4.5.4 數字控制器的設計步驟
4.6 本章小結
習題與思考題
第5章 網絡控制系統
5.1 網絡控制系統概述
5.1.1 計算機網絡
5.1.2 基于網絡的控制
5.1.3 網絡控制系統的發展狀況
5.2 分布式控制系統
5.2.1 DCS的體系結構與特點
5.2.2 DCS的分散過程控制級
5.2.3 DCS的集中操作監控級
5.2.4 DCS的綜合信息管理級
5.3 現場總線控制系統
5.3.1 現場總線的技術特點
5.3.2 現場總線的OSI模型
5.3.3 五種典型的現場總線
5.3.4 現場總線控制系統的設計方法
5.4 工業以太網控制系統
5.4.1 工業以太網的技術特點
5.4.2 工業以太網控制系統的設計方法
5.5 本章小結
習題與思考題
第6章 計算機控制系統設計
6.1 計算機控制系統的設計方法及步驟
6.1.1 概述
6.1.2 控制系統總體方案的確定
6.1.3 控制用微型計算機的選擇
6.1.4 建立數學模型，確定控制策略和控制算法
6.1.5 控制系統硬件設計
6.1.6 控制系統軟件設計
6.1.7 計算機控制系統的調試
6.2 設計實例1（DDC控制系統）——濕熱試驗箱控制系統
6.2.1 濕熱試驗系統簡介
6.2.2 系統設計
6.3 設計實例2（現場總線控制系統）
——列車試風試驗控制系統
6.3.1 系統概況
6.3.2 系統設計
6.4 設計實例3（工業以太網控制系統）
——公路隧道監控系統
6.4.1 系統概況及功能要求
6.4.2 系統設計
6.5 本章小結
習題與思考題
附錄 常用函數z變換表
參考文獻
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