本書全面系統地闡述了計算機控制系統的設計、工程實現方法及應用。全書共有10章，主要內容包括計算機控制系統概述、工業控制計算機、輸入輸出接口與信息通道技術、計算機控制系統抗干擾技術、數字控制技術、常規與復雜控制技術、計算機控制系統軟件設計技術、先進控制技術、工業控制網絡技術以及計算機控制系統設計與實現。
本書的編寫體系新穎，同時，本書兼顧了理論基礎與實際應用，突出了系統性和實踐性，并包含了計算機控制領域最X的技術理論和方法及作者的部分科研成果。
本書可作為高等院校自動化、測控技術、電子與電氣工程、機電一體化等專業的教材，也可作為這些領域中工程技術人員的參考書或培訓教材。
適讀人群 ：大中專教材 本書全面系統地闡述了計算機控制系統的設計、工程實現方法及應用。全書共有10章，主要內容包括計算機控制系統概述、工業控制計算機、輸入輸出接口與信息通道技術、計算機控制系統抗干擾技術、數字控制技術、常規與復雜控制技術、計算機控制系統軟件設計技術、先進控制技術、工業控制網絡技術以及計算機控制系統設計與實現。
顧德英，男，教授，從事高校科研教學工作34年，主要研究方向：智能控制理論及應用，承擔國家 “自然科學基金”“863”等課題20余項，發表學術論文70余篇，獲河北省教學成果一等獎一項。
第1章計算機控制系統概述1
1.1計算機控制系統特征與組成1
1.1.1計算機控制系統的特征1
1.1.2計算機控制系統的工作原理和工作方式3
1.1.3計算機控制系統的硬件結構4
1.1.4計算機控制系統的軟件結構5
1.2計算機控制系統的分類5
1.2.1操作指導控制系統6
1.2.2直接數字控制系統6
1.2.3監督計算機控制系統7
1.2.4集散控制系統7
1.2.5現場總線控制系統8
1.2.6綜合自動化系統9
1.3計算機控制系統的數學模型9
1.4計算機控制的發展11
1.4.1計算機控制系統的發展過程11
1.4.2計算機控制系統理論的發展概況12
1.4.3計算機控制系統的發展趨勢15
習題116
第2章工業控制計算機17
2.1工控機17
2.1.1IPC的組成與特點17
2.1.2IPC的內部總線20
2.1.3IPC的外部總線24
2.1.4IPC的輸入/輸出模板30
2.1.5IPC的主要產品32
2.2可編程控制器36
2.2.1可編程控制器的基本結構37
2.2.2可編程控制器的分類與特點39
2.2.3可編程控制器的主要產品41
2.3嵌入式系統43
2.3.1嵌入式系統的組成與特點43
2.3.2典型的嵌入式微處理器47
2.3.3典型的嵌入式微控制器50
習題251
第3章輸入輸出接口與信息通道技術52
3.1數字量輸入輸出通道52
3.1.1數字量輸入輸出接口技術52
3.1.2數字量輸入通道53
3.1.3數字量輸出通道54
3.2模擬量輸入通道55
3.2.1模擬量輸入通道的組成56
3.2.2信號調理56
3.2.3多路轉換器57
3.2.4前置放大器58
3.2.5采樣保持器60
3.2.6常用的A/D轉換器61
3.2.7A/D轉換器接口設計65
3.2.8模擬量輸入通道設計68
3.3模擬量輸出通道70
3.3.1模擬量輸出通道的結構形式70
3.3.2常用的D/A轉換器71
3.3.3D/A轉換器的接口技術73
3.3.4D/A轉換器的輸出形式75
3.3.5V/I變換76
3.3.6D/A轉換通道設計77
3.4人機交互通道79
3.4.1鍵盤接口79
3.4.2顯示器接口81
習題386
第4章計算機控制系統抗干擾技術88
4.1計算機控制系統主要干擾分析88
4.1.1干擾的來源88
4.1.2干擾的傳播途徑89
4.1.3過程通道中的干擾90
4.2過程通道中的抗干擾技術91
4.2.1串模干擾的抑制91
4.2.2共模干擾的抑制92
4.2.3長線傳輸干擾的抑制93
4.3接地技術95
4.3.1地線系統分析95
4.3.2計算機控制系統輸入環節的接地97
4.3.3主機系統的接地97
4.4供電技術98
4.4.1交流電源環節的抗干擾技術99
4.4.2直流電源環節的抗干擾技術99
習題4100
第5章數字控制技術101
5.1數字控制系統101
5.1.1數字控制系統的組成101
5.1.2數字控制原理102
5.1.3數字控制系統的分類102
5.1.4伺服控制系統104
5.2逐點比較法插補原理105
5.2.1逐點比較法直線插補105
5.2.2逐點比較法圓弧插補108
5.3步進電機的伺服控制技術110
5.3.1開環步進伺服系統的構成110
5.3.2步進電機的工作原理111
5.3.3步進電機的工作方式113
5.3.4步進電機IPC控制技術113
5.3.5步進電機單片機控制技術116
5.4直流伺服電機的伺服控制技術118
5.4.1直流伺服電動機的基本結構和工作原理118
5.4.2直流伺服電機的驅動與控制119
習題5121
第6章常規及復雜控制技術122
6.1數字控制器的模擬化設計122
6.1.1數字控制器的模擬化設計步驟122
6.1.2數字PID控制器123
6.1.3數字PID控制器的改進126
6.1.4數字PID控制器參數的整定129
6.2數字控制器的離散化設計132
6.2.1數字控制器的離散化設計步驟132
6.2.2最少拍控制器設計133
6.2.3最少拍無紋波控制器設計138
6.3純滯后控制技術140
6.3.1大林算法140
6.3.2Smith預估控制144
6.4串級控制技術147
6.4.1串級控制的結構和原理147
6.4.2數字串級控制算法148
6.5前饋反饋控制技術149
6.5.1前饋反饋控制的結構149
6.5.2數字前饋反饋控制算法150
6.6解耦控制技術151
6.6.1解耦控制的原理151
6.6.2數字解耦控制算法153
習題6154
第7章計算機控制系統軟件設計技術156
7.1軟件設計方法與監控組態軟件概述156
7.1.1常用的軟件設計方法156
7.1.2計算機控制系統的應用軟件158
7.1.3監控組態軟件160
7.2測量數據預處理技術163
7.2.1系統誤差的自動校準163
7.2.2線性化處理164
7.2.3標度變換166
7.2.4插值算法168
7.2.5越限報警處理169
7.3軟件抗干擾技術170
7.3.1數字濾波技術170
7.3.2輸入輸出數字量的軟件抗干擾技術174
7.3.3指令冗余技術174
7.3.4軟件陷阱技術174
7.4數字PID控制器的工程實現175
7.4.1給定值處理175
7.4.2被控量處理176
7.4.3偏差處理176
7.4.4控制算法的實現177
7.4.5控制量處理178
7.4.6自動/手動切換處理179
習題7180
第8章先進控制技術181
8.1模糊控制技術181
8.1.1模糊控制的數學基礎181
8.1.2模糊控制的基礎理論183
8.1.3模糊控制的基本原理184
8.1.4模糊控制器的設計186
8.2神經網絡控制技術189
8.2.1神經網絡的基本原理和結構189
8.2.2神經網絡控制192
8.3預測控制技術194
8.3.1基本理論195
8.3.2動態矩陣控制198
8.4機器學習201
8.4.1機器學習的基本概念201
8.4.2機器學習的分類202
8.4.3機械式學習203
8.4.4指導式學習204
習題8205
第9章工業控制網絡技術206
9.1工業控制網絡概述206
9.1.1企業的信息化與自動化206
9.1.2工業控制網絡的特點207
9.1.3控制網絡的類型207
9.2控制網絡的技術基礎208
9.2.1網絡拓撲結構208
9.2.2介質訪問控制技術209
9.2.3差錯控制技術211
9.2.4網絡協議及其層次結構212
9.2.5TCP/IP參考模型概述216
9.3工業以太網217
9.3.1工業以太網與以太網217
9.3.2以太網的優勢218
9.3.3工業以太網的關鍵技術219
9.3.4常用的工業以太網協議222
9.4集散控制系統222
9.4.1DCS概述222
9.4.2DCS的分散過程控制級224
9.4.3DCS的集中操作監控級226
9.4.4DCS的綜合信息管理級226
9.5現場總線控制系統227
9.5.1現場總線技術概述227
9.5.2典型的現場總線230
9.5.3FCS的體系結構234
9.5.4開放現場控制系統集成橋梁235
9.6綜合自動化系統238
9.6.1流程工業綜合自動化體系結構238
9.6.2流程工業MES240
9.7物聯網技術241
9.7.1物聯網的基本架構241
9.7.2物聯網在工業領域中的應用242
9.8工業4.0技術244
9.8.1工業4.0概述244
9.8.2信息物理系統245
9.8.3智能工廠與智能生產246
9.8.4中國制造2025247
習題9247
第10章計算機控制系統設計與實現248
10.1系統設計的原則與過程248
10.1.1系統設計的原則248
10.1.2系統設計的過程249
10.2系統的設計與實現251
10.2.1初步設計251
10.2.2硬件的詳細設計252
10.2.3軟件的詳細設計254
10.2.4系統的運行調試256
10.3電熱油爐溫度自動控制系統設計258
10.3.1控制任務與工藝要求258
10.3.2硬件系統詳細設計259
10.3.3PID算法及參數整定264
10.3.4軟件設計264
10.4換熱站監控系統設計267
10.4.1換熱站的運行原理與控制要求267
10.4.2換熱站監控系統總體設計268
10.4.3換熱站監控系統硬件設計269
10.4.4換熱站監控系統軟件設計270
10.5TM11型三維步進電機直線運動平臺PLC控制系統設計272
10.5.1TM11型三維步進電機直線運動平臺的組成272
10.5.2控制系統總體設計272
10.5.3控制系統硬件設計273
10.5.4控制系統軟件設計274
10.6基于視覺導航的智能車控制系統設計276
10.6.1系統設計要求276
10.6.2基于視覺導航的智能車控制系統總體設計276
10.6.3基于視覺導航的智能車控制系統硬件設計276
10.6.4算法設計281
參考文獻284
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