本書是“十一五”國家級規劃教材。教材以主流機型ISA/PCI總線工業控制機或IBM-PC系列微型計算機為控制工具，系統地闡述了計算機控制系統的設計和工程實現方法。全書共分9章，內容包括：計算機控制系統及其組成、計算機控制系統的典型型式、發展概況和趨勢；計算機控制系統的硬件設計技術；數字控制技術；常規及復雜控制技術；現代控制技術；先進控制技術；計算機控制系統的軟件設計技術；分布式測控網絡技術；計算機控制系統設計與實現。全書內容豐富，體系新穎，理論聯系實際，系統性和實踐性強。
本書可作為高等院校各類自動化、電子與電氣工程、計算機應用、機電一體化等專業高年級本科生的教材，也可供有關技術人員參考和自學。
前言
第1章 緒論
1.1 計算機控制系統概述
1.1.1 自動控制系統
1.1.2 計算機控制系統
1.1.3 計算機控制系統的組成
1.1.4 常用的計算機控制系統主機
1.2 計算機控制系統的典型型式
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 集散控制系統
1.2.5 現場總線控制系統
1.2.6 綜合自動化系統
1.3 計算機控制系統的發展概況和趨勢
1.3.1 計算機控制系統的發展概況
1.3.2 計算機控制系統的發展趨勢
習題
第2章 計算機控制系統的硬件設計技術
2.1 總線技術
2.1.1 總線的定義、層次結構及種類
2.1.2 PC/ISA/EISA總線簡介
2.1.3 PCI/Compact PCI總線簡介
2.1.4 其它總線簡介
2.1.5 串行外部總線簡介
2.2 總線擴展技術
2.2.1 微型計算機系統VO端口與地址分配
2.2.2 I/O端口地址譯碼技術
2.2.3 基于ISA總線端口擴展
2.3 數字量輸入輸出接口與過程通道
2.3.1 數字量輸入輸出接口技術
2.3.2 數字量輸入通道
2.3.3 數字量輸出通道
2.3.4 數字(開關)量輸入/輸出通道模板舉例
2.4 模擬量輸入接口與過程通道
2.4.1 模擬量輸入通道的組成
2.4.2 信號調理和VV變換
2.4.3 多路轉換器
2.4.4 采樣、量化及采樣/保持器
2.4.5 A/D轉換器及其接口技術
2.4.6 模擬量輸入通道模板舉例
2.5 模擬量輸出接口與過程通道
2.5.1 模擬量輸出通道的結構型式
2.5.2 D/A轉換器及其接口技術
2.5.3 單極性與雙極性電壓輸出電路
2.5.4 V/I變換
2.5.5 模擬量輸出通道模板舉例
2.6 基于串行總線的計算機控制系統硬件技術
2.6.1 智能遠程U0模塊
2.6.2 智能調節器
2.6.3 可編程序控制器(PLC)
2.6.4 運動控制器
2.7 硬件抗干擾技術
2.7.1 過程通道抗干擾技術
2.7.2 主機抗干擾技術
2.7.3 系統供電與接地技術
習題
第3章 數字控制技術
3.1 數字控制基礎
3.1.1 數控技術發展概況
3.1.2 數字控制原理
3.1.3 數字控制方式
3.1.4 數字控制系統
3.1.5 數控系統的分類
3.2 逐點比較法插補原理
3.2.1 逐點比較法直線插補
3.2.2 逐點比較法圓弧插補
3.3 多軸步進驅動控制技術
3.3.1 步進電動機的工作原理
3.3.2 步進電動機的工作方式
3.3.3 步進電動機控制接口及輸出字表
3.3.4 步進電動機控制程序
3.3.5 數控系統設計舉例——三軸步進電動機控制
3.4 多軸伺服驅動控制技術
3.4.1 伺服系統
3.4.2 現代運動控制技術
3.4.3 數控系統設計舉例——基于PC的多軸運動控制
習題
第4章 常規及復雜控制技術
4.1 數字控制器的連續化設計技術
4.1.1 數字控制器的連續化設計步驟
4.1.2 數字PID控制器的設計
4.1.3 數字PID控制器的改進
4.1.4 數字PID控制器的參數整定
4.2 數字控制器的離散化設計技術
4.2.1 數字控制器的離散化設計步驟
4.2.2 最少拍控制器的設計
4.2.3 最少拍有紋波控制器的設計
4.2.4 最少拍無紋波控制器的設計
4.3 純滯后控制技術
4.3.1 施密斯(Smith)預估控制
4.3.2 達林(Dahlin)算法
4.4 串級控制技術
4.4.1 串級控制的結構和原理
4.4.2 數字串級控制算法
4.4.3 副回路微分先行串級控制算法
4.5 前饋一反饋控制技術
4.5.1 前饋控制的結構和原理
4.5.2 前饋-反饋控制結構
4.5.3 數字前饋-反饋控制算法
4.6 解耦控制技術
4.6.1 解耦控制原理
4.6.2 數字解耦控制算法
習題
第5章 現代控制技術
5.1 采用狀態空間的輸出反饋設計法
5.1.1 連續狀態方程的離散化
5.1.2 最少拍無紋波系統的跟蹤條件
5.1.3 輸出反饋設計法的設計步驟
5.2 采用狀態空間的極點配置設計法
5.2.1 按極點配置設計控制規律
5.2.2 按極點配置設計狀態觀測器
5.2.3 按極點配置設計控制器
5.2.4 跟蹤系統設計
5.3 采用狀態空間的最優化設計法
5.3.1 LQ最優控制器設計
5.3.2 狀態最優估計器設計
5.3.3 LQD最優控制器設計
5.3.4 跟蹤系統的設計
習題
第6章 先進控制技術
6.1 模糊控制技術
6.1.1 模糊控制的數學基礎
6.1.2 模糊控制原理
6.1.3 模糊控制器設計
6.2 神經網絡控制技術
6.2.1 神經網絡基礎
6.2.2 神經網絡控制
6.3 專家控制技術
6.3.1 專家系統
6.3.2 專家控制介紹
6.3.3 專家控制基本思想
6.3.4 專家控制組織結構
6.4 預測控制技術
6.4.1 內部模型
6.4.2 預測模型
6.4.3 預測控制算法
6.5 其它先進控制技術
習題
第7章 計算機控制系統軟件設計
7.1 程序設計技術
7.1.1 模塊化與結構化程序設計
7.1.2 面向過程與面向對象的程序設計
7.1.3 高級語言I/O控制臺編程
7.2 人機接口(HML/SCADA)技術
7.2.1 HMI/SCADA的含義
7.2.2 基于工業控制組態軟件設計人機交互界面
7.2.3 基于VB/VC++語言設計人機交互界面
7.3 測量數據預處理技術
7.3.1 誤差自動校準
7.3.2 線性化處理和非線性補償
7.3.3 標度變換方法
7.3.4 越限報警處理
7.4 數字控制器的工程實現
7.4.1 給定值和被控量處理
7.4.2 偏差處理
7.4.3 控制算法的實現
7.4.4 控制量處理
7.4.5 自動/手動切換技術
7.5 系統的有限字長數值問題
7.5.1 量化誤差來源
7.5.2 A/D、D/A及運算字長的選擇
7.6 軟件抗干擾技術
7.6.1 數字濾波技術
7.6.2 開關量的軟件抗干擾技術
7.6.3 指令冗余技術
7.6.4 軟件陷阱技術
習題
第8章 分布式測控網絡技術
8.1 工業網絡技術
8.1.1 工業網絡概述
8.1.2 數據通信編碼技術
8.1.3 網絡協議及其層次結構
8.1.4 IEEE 802標準
8.1.5 工業網絡的性能評價和選型
8.2 分布式控制系統(DCS)
8.2.1 DCS概述
8.2.2 DCS的分散過程控制級
8.2.3 DCS的集中操作監控級
8.2.4 DCS的綜合信息管理級
8.3 現場總線控制系統
8.3.1 現場總線概述
8.3.2 五種典型的現場總線
8.3.3 FF現場總線技術
8.3.4 工業以太網
8.4 系統集成與集成自動化系統
8.4.1 系統集成的含義與框架
8.4.2 集成自動化系統的體系結構
8.4.3 綜合自動化技術
8.5 分布式測控網絡設計舉例
8.5.1 基于PIC的Profibus分布式測控網絡
8.5.2 基于PC串行總線的測控網絡
8.5.3 測控網絡應用設計舉例
習題
第9章 計算機控制系統設計與實現
9.1 系統設計的原則與步驟
9.1.1 系統設計的原則
9.1.2 系統設計的步驟
9.2 系統的工程設計與實現
9.2.1 系統總體方案設計
9.2.2 硬件的工程設計與實現
9.2.3 軟件的工程設計與實現
9.2.4 系統的調試與運行
9.3 設計舉例——啤酒發酵過程計算機控制系統
9.3.1 啤酒發酵工藝及控制要求
9.3.2 系統總體方案的設計
9.3.3 系統硬件和軟件的設計
9.3.4 系統的安裝調試運行及 控制效果
9.4 設計舉例——機器人計算機控制系統
9.4.1 PUMA560機器人的結構原理
9.4.2 機器人運動學方程
9.4.3 機器人動力學方程
9.4.4 機器人手臂的獨立關節位置伺服控制
參考文獻
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