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《計算機控制系統(tǒng)》全面系統(tǒng)介紹了計算機控制系統(tǒng)的特點，介紹計算機控制系統(tǒng)基礎(chǔ)理論的同時，強調(diào)了計算機控制的設(shè)計方法和工程實踐，注重突出系統(tǒng)的整體概念和*成果和發(fā)展趨勢。本書按照理論設(shè)計聯(lián)系實踐思路，將全書分為12章，主要內(nèi)容有：基礎(chǔ)理論包括計算機控制系統(tǒng)概述、計算機控制系統(tǒng)信號基礎(chǔ)和數(shù)字控制器模擬和離散設(shè)計理論，設(shè)計包括控制主機介紹與選擇、過程輸入輸出通道設(shè)計、計算機控制系統(tǒng)軟件設(shè)計和抗干擾技術(shù)，應(yīng)用實踐包括介紹了計算機控制系統(tǒng)的一般設(shè)計原則以及PLC和單片機作為控制主機的設(shè)計實例。理論與設(shè)計部分每章后附有習(xí)題。

《計算機控制系統(tǒng)》可作為高等院校自動控制專業(yè)的教材，并可供相關(guān)人員使用。

《計算機控制系統(tǒng)》內(nèi)容全面系統(tǒng)，理論聯(lián)系實際。 

計算機是20世紀(jì)最先進的科學(xué)技術(shù)發(fā)明之一，其在技術(shù)上的應(yīng)用對人類的生產(chǎn)活動和社會活動產(chǎn)生了極其重要的影響，應(yīng)用領(lǐng)域從最初的軍事科研應(yīng)用擴展到社會的各個領(lǐng)域。計算機控制技術(shù)作為計算機技術(shù)中與工業(yè)生產(chǎn)最為緊密的專業(yè)技術(shù)，在越來越多的領(lǐng)域獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。它主要研究如何將計算機技術(shù)、通信技術(shù)和自動控制理論應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程，根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)過程的自動化要求，設(shè)計出所需要的計算機控制系統(tǒng)。計算機控制系統(tǒng)是我國高等學(xué)校各類自動化、電子與電氣工程、計算機應(yīng)用、機電一體化及其他相近專業(yè)的主干專業(yè)課程。為了落實理論聯(lián)系實踐的要求，進一步做好課程建設(shè)，本書的編寫注意到以下幾點：其一是由于不同類型的學(xué)校具有不同的培養(yǎng)目標(biāo)，本書的定位在地方工科院校，培養(yǎng)注重理論聯(lián)系實踐的教學(xué)方式；其二明確注重培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)設(shè)計能力、實驗?zāi)芰凸こ桃庾R;其三，為了適應(yīng)課程培養(yǎng)目標(biāo)，本書采取了理論基礎(chǔ)、設(shè)計和實例應(yīng)用的教材結(jié)構(gòu)，這樣更有利于理論教學(xué)與實踐教學(xué)的配合，使得學(xué)生知識體系更加完備。全書共分12章。第1章是緒論，介紹了計算機控制系統(tǒng)及其組成、計算機控制系統(tǒng)的典型形式、計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展概況和趨勢；第2章主要介紹了計算機控制系統(tǒng)中的信號類型及其信號之間的轉(zhuǎn)換理論基礎(chǔ)；第3章主要介紹了計算機控制系統(tǒng)的時域和z域數(shù)學(xué)描述及其系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析;第4章介紹了計算機作為數(shù)字控制器的間接模擬化設(shè)計方法和理論及其數(shù)字PID控制器設(shè)計；第5章介紹了計算機作為數(shù)字控制器的離散直接設(shè)計方法和理論，包括最少拍控制器設(shè)計、史密斯算法和大林算法及其數(shù)字控制器的程序?qū)崿F(xiàn)；第6章主要介紹了應(yīng)用于數(shù)字控制技術(shù)中計算機主機的特點和組成；第7章主要介紹了控制系統(tǒng)的接口技術(shù)，包括模擬量和開關(guān)量的輸入輸出技術(shù)及其人機接口和執(zhí)行器；第8章討論了計算機控制系統(tǒng)的應(yīng)用軟件設(shè)計；第9章主要介紹了計算機控制系統(tǒng)抗干擾技術(shù)的基本概念及提高硬件系統(tǒng)和軟件可靠性的措施；第10從系統(tǒng)的角度，介紹計算機控制系統(tǒng)設(shè)計的一般原則和步驟及其系統(tǒng)的工程設(shè)計與實施；第11章主要以太陽能電子秤為例，詳細(xì)介紹了單片機控制系統(tǒng)的硬件與軟件的設(shè)計；第12章主要以CNC的控制面板為例，詳細(xì)介紹了可編程控制器的硬件與軟件的設(shè)計。書中配有習(xí)題與思考題可供選用，全書內(nèi)容豐富，體系新穎，理論聯(lián)系實際并給出了實例，系統(tǒng)性和實踐性強。本書第1、6、11、12章由陳江輝編寫，第2～4章由葉麗萍編寫，第5、8、9章由張小花編寫，第7章由陳果編寫,第10章由唐宇編寫。陳江輝、張小花和葉麗萍任主編，陳江輝負(fù)責(zé)全書的統(tǒng)一修改和編排定稿。本書由王克強教授和程建興教授主審，在此表示感謝。本書配套電子課件，可贈送給用書的院校和老師，如果需要，可發(fā)郵件到hqlbook@126.com索取。由于水平有限，盡管在編寫過程中盡心盡力，書中難免有不妥或疏漏之處，敬請讀者批評指正。

第1章緒論1

1.1計算機控制系統(tǒng)概述1

1.1.1計算機控制系統(tǒng)及其特點1

1.1.2計算機控制系統(tǒng)組成3

1.2計算機控制系統(tǒng)應(yīng)用類型4

1.2.1計算機監(jiān)測與操作指導(dǎo)系統(tǒng)4

1.2.2順序控制系統(tǒng)5

1.2.3直接數(shù)字控制系統(tǒng)5

1.2.4監(jiān)督控制系統(tǒng)6

1.2.5集散控制系統(tǒng)6

1.3計算機控制系統(tǒng)發(fā)展與應(yīng)用7

1.3.1計算機控制系統(tǒng)發(fā)展歷史7

1.3.2計算機控制系統(tǒng)應(yīng)用趨勢8

1.4計算機控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)問題9

1.4.1計算機控制系統(tǒng)設(shè)計步驟9

1.4.2計算機控制系統(tǒng)實現(xiàn)注意問題10

第2章計算機控制系統(tǒng)信號基礎(chǔ)12

2.1計算機控制系統(tǒng)信號類型12

2.1.1信號類型12

2.1.2計算機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)13

2.2模數(shù)轉(zhuǎn)換理論基礎(chǔ)14

2.2.1采樣過程14

2.2.2采樣信號的數(shù)學(xué)描述與采樣定理15

2.2.3采樣信號的量化與編碼18

2.3數(shù)模轉(zhuǎn)換理論基礎(chǔ)19

2.3.1模擬信號理想恢復(fù)過程19

2.3.2非理想恢復(fù)過程20

2.3.3零階保持器20

2.3.4一階保持器22

習(xí)題與思考題23

第3章計算機控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)描述24

3.1時域描述差分方程24

3.1.1什么是差分24

3.1.2差分方程24

3.1.3差分方程的求解25

3.2z域描述脈沖傳遞函數(shù)26

3.2.1z變換定義及表達(dá)式27

3.2.2z反變換28

3.2.3脈沖傳遞函數(shù)31

3.3計算機控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析33

3.3.1s平面與z平面的映射關(guān)系34

3.3.2計算機控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性35

3.3.3穩(wěn)態(tài)誤差38

習(xí)題與思考題38

第4章數(shù)字控制器模擬化設(shè)計方法40

4.1模擬化設(shè)計的基本理論40

4.1.1模擬化設(shè)計基本原理40

4.1.2離散控制器模擬化的數(shù)學(xué)描述40

4.1.3數(shù)字控制器模擬化設(shè)計步驟42

4.2連續(xù)域控制器離散化方法42

4.2.1z變換法42

4.2.2前向差分法43

4.2.3雙線性變換法45

4.2.4階躍響應(yīng)不變法47

4.3數(shù)字PID控制器設(shè)計48

4.3.1PID控制規(guī)律及其作用48

4.3.2模擬PID控制器離散化50

4.3.3數(shù)字PID控制算法改進52

4.3.4PID調(diào)節(jié)參數(shù)整定56

4.3.5采樣周期的選擇59

習(xí)題與思考題60

第5章數(shù)字控制器離散直接設(shè)計方法61

5.1脈沖傳遞函數(shù)解析設(shè)計原理61

5.1.1數(shù)字控制器D(z)的一般形式61

5.1.2D(z)在物理上的可實現(xiàn)性62

5.1.3閉環(huán)穩(wěn)定性要求63

5.1.4離散直接設(shè)計一般步驟63

5.2最少拍控制系統(tǒng)設(shè)計64

5.2.1最少拍無差系統(tǒng)64

5.2.2最少拍無差系統(tǒng)閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)確定65

5.2.3最少拍控制器D(z)的確定65

5.2.4最少拍控制系統(tǒng)數(shù)字控制器的設(shè)計66

5.3純滯后對象的控制算法史密斯預(yù)估器68

5.3.1純滯后對系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響68

5.3.2史密斯補償控制原理69

5.3.3史密斯補償器的計算機實現(xiàn)70

5.4純滯后對象的控制算法大林算法72

5.4.1大林算法基本原理72

5.4.2大林算法數(shù)字控制器的基本形式73

5.4.3振鈴現(xiàn)象及消除方法74

5.4.4大林算法的設(shè)計步驟76

5.5數(shù)字控制器的程序?qū)崿F(xiàn)77

5.5.1直接程序設(shè)計法77

5.5.2串行程序設(shè)計法78

5.5.3并行程序設(shè)計法79

習(xí)題與思考題80

第6章控制技術(shù)中計算機主機簡介81

6.1工業(yè)控制計算機81

6.1.1工控機的特點81

6.1.2工控機的組成83

6.2可編程控制器(PLC)84

6.2.1可編程控制器的特點84

6.2.2可編程控制器的組成84

6.2.3可編程控制器的工作原理85

6.3單片機86

6.3.1單片機的特點86

6.3.2單片機的組成87

6.3.3單片機的組成89

6.4數(shù)字信號處理器(DSP)91

6.4.1DSP的特點91

6.4.2DSP的基本結(jié)構(gòu)91

6.4.3TMS320LF2407簡介92

6.5ARM處理器94

6.5.1ARM處理器簡介94

6.5.2ARM處理器體系結(jié)構(gòu)94

6.5.3ARM7處理器簡介95

習(xí)題與思考題97

第7章控制系統(tǒng)接口技術(shù)輸入輸出通道98

7.1模擬量輸入接口技術(shù)98

7.1.1模擬量輸入通道結(jié)構(gòu)98

7.1.2信號調(diào)理98

7.1.3多路開關(guān)99

7.1.4前置放大器99

7.1.5采樣保持器100

7.1.6A/D轉(zhuǎn)換器100

7.2模擬量輸出接口技術(shù)103

7.2.1模擬量輸出通道結(jié)構(gòu)104

7.2.2D/A轉(zhuǎn)換器及其接口104

7.3開關(guān)量輸入接口技術(shù)107

7.3.1開關(guān)量輸入通道一般結(jié)構(gòu)107

7.3.2開關(guān)量輸入信號的調(diào)理108

7.4開關(guān)量輸出接口技術(shù)109

7.4.1開關(guān)量輸出通道一般結(jié)構(gòu)109

7.4.2開關(guān)量輸出驅(qū)動電路109

7.5人機接口110

7.5.1鍵盤接口技術(shù)110

7.5.2顯示器接口技術(shù)111

7.6執(zhí)行器114

7.6.1繼電器114

7.6.2固態(tài)繼電器115

7.6.3電動機執(zhí)行器116

習(xí)題與思考題118

第8章計算機控制系統(tǒng)程序設(shè)計120

8.1應(yīng)用軟件設(shè)計120

8.1.1計算機控制系統(tǒng)的應(yīng)用軟件120

8.1.2應(yīng)用軟件設(shè)計方法121

8.1.3控制軟件的設(shè)計123

8.2計算機控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法124

8.2.1數(shù)據(jù)線性化處理和非線性補償124

8.2.2標(biāo)度變換127

8.2.3查表法128

8.3數(shù)字濾波130

習(xí)題與思考題133

第9章計算機控制系統(tǒng)抗干擾技術(shù)134

9.1干擾的來源134

9.1.1干擾的來源134

9.1.2干擾的作用形式135

9.1.3干擾的傳播途徑136

9.1.4系統(tǒng)抗干擾措施137

9.2空間電磁抗干擾措施137

9.2.1屏蔽技術(shù)137

9.2.2電氣線路屏蔽138

9.3傳導(dǎo)抗干擾措施139

9.3.1差模干擾抑制140

9.3.2共模干擾抑制140

9.4系統(tǒng)供電與接地的抗干擾措施142

9.4.1系統(tǒng)供電的抗干擾措施143

9.4.2系統(tǒng)接地的抗干擾措施145

9.4.3PCB板抗干擾措施147

9.5軟件抗干擾與冗余技術(shù)148

9.5.1程序的抗干擾技術(shù)149

9.5.2開關(guān)量（數(shù)字量）信號輸入輸出的軟件抗干擾技術(shù)150

9.6提高計算機控制系統(tǒng)可靠性方法150

9.6.1硬件可靠性設(shè)計150

9.6.2軟件可靠性設(shè)計151

第10章計算機控制系統(tǒng)的整體設(shè)計與實施153

10.1計算機控制系統(tǒng)設(shè)計原則153

10.1.1計算機控制系統(tǒng)設(shè)計原則153

10.1.2計算機控制系統(tǒng)設(shè)計步驟155

10.2計算機控制系統(tǒng)工程設(shè)計與實施158

10.2.1需求調(diào)查159

10.2.2可行性分析159

10.2.3總體方案設(shè)計159

10.2.4硬件的工程實現(xiàn)160

10.2.5軟件的工程實現(xiàn)162

10.2.6系統(tǒng)調(diào)試與現(xiàn)場運行164

第11章太陽能電子秤單片機控制系統(tǒng)設(shè)計166

11.1電子秤及其控制要求166

11.1.1概述166

11.1.2控制要求166

11.2系統(tǒng)總體方案設(shè)計167

11.2.1系統(tǒng)組成及工作原理167

11.2.2稱重模塊的數(shù)據(jù)處理168

11.3系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計168

11.3.1硬件電路設(shè)計168

11.3.2軟件設(shè)計170

11.4系統(tǒng)抗干擾設(shè)計171

第12章數(shù)控加工中心操作面板的設(shè)計與PLC實現(xiàn)172

12.1加工中心操作面板及其控制要求172

12.1.1概述172

12.1.2操作面板特性172

12.2系統(tǒng)總體方案設(shè)計和組成173

12.3系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計174

12.3.1硬件電路設(shè)計174

12.3.2軟件設(shè)計177

參考文獻(xiàn)183