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第1章 绪论 1

1.1计算机控制系统概述 1

1.1.1计算机控制系统的基本概念 1

1.1.2计算机控制系统的工作原理 2

1.1.3计算机控制系统的特点 3

1.2计算机控制系统的组成 3

1.2.1硬件组成 3

1.2.2软件组成 4

1.3计算机控制系统的分类 5

1.3.1操作指导控制系统 5

1.3.2直接数字控制系统 5

1.3.3监督计算机控制系统 6

1.3.4分布式控制系统 6

1.3.5现场总线控制系统 7

1.4计算机控制系统的发展 8

1.4.1计算机控制系统的发展过程 8

1.4.2计算机控制系统的发展趋势 9

习题 10

第2章 计算机控制系统硬件基础 11

2.1计算机控制系统的主机 11

2.1.1工业控制计算机IPC 11

2.1.2可编程控制器PLC 11

2.1.3微控制器MCU 11

2.1.4数字信号处理器DSP 12

2.2计算机控制系统中的总线 12

2.2.1总线的概念及分类 12

2.2.2片内总线 14

2.2.3系统总线 14

2.2.4外部总线 16

2.3输入输出接口技术 17

2.3.1输入输出接口编址方式 17

2.3.2 I/O端口地址译码技术 18

2.4数字量输入输出通道 21

2.4.1数字量输入输出接口技术 21

2.4.2数字量输入通道 22

2.4.3数字量输出通道 22

2.4.4数字量I/O通道模板举例 25

2.5模拟量输入输出通道 25

2.5.1模拟量输入通道 25

2.5.2模拟量输出通道 39

2.6硬件抗干扰技术 42

2.6.1干扰的概念 42

2.6.2硬件抗干扰方法 43

习题 46

第3章 计算机控制系统的数学基础 47

3.1信号的采样与复现 47

3.1.1信号的采样 47

3.1.2信号的复现 51

3.2离散控制系统的数学模型 52

3.2.1 z变换及反变换 53

3.2.2差分方程 57

3.2.3脉冲传递函数 59

3.2.4闭环系统的脉冲传递函数 63

3.3离散系统分析 65

3.3.1离散系统的稳定性分析 65

3.3.2离散系统的稳态误差 72

3.3.3离散系统的动态性能 76

3.4基于MATLAB的离散系统分析 79

习题 85

第4章 数字控制器的设计 88

4.1数字控制器的连续化设计技术 88

4.1.1连续化设计基本思想 88

4.1.2将D（s）离散化为D （z）的方法 89

4.2数字PID控制算法 92

4.2.1 PID控制规律及其基本作用 92

4.2.2标准数字PID控制算法 93

4.2.3改进的数字PID控制器 94

4.2.4数字PID调节器的参数整定 98

4.2.5常用的数字PID控制系统 99

4.3数字控制器的离散化设计方法 102

4.3.1数字控制器的直接设计步骤 103

4.3.2最少拍控制系统设计 103

4.4纯滞后控制技术 114

4.4.1史密斯预估控制技术 114

4.4.2大林算法 116

4.5数字控制器的计算机实现方法 121

4.5.1直接程序设计法 121

4.5.2串接程序实现法 122

4.5.3并接程序实现法 123

习题 123

第5章 数字程序控制技术 125

5.1数字程序控制的基础 125

5.1.1数字程序控制技术的发展 125

5.1.2数字程序控制的基础 126

5.2逐点比较法插补原理 129

5.2.1逐点比较法直线插补运算 129

5.2.2逐点比较法圆弧插补运算 132

5.3步进电机控制技术 135

5.3.1步进电机的工作原理 135

5.3.2步进电机的工作方式 137

5.3.3步进电机的控制 137

5.3.4步进电机走步程序设计 139

习题 145

第6章 智能控制技术基础 146

6.1模糊控制技术基础 147

6.1.1模糊控制的数学基础 147

6.1.2模糊控制系统的组成及原理 158

6.1.3模糊控制系统的设计 163

6.2神经网络控制技术基础 179

6.2.1神经网络基础 180

6.2.2神经网络控制原理 182

6.2.3神经网络在控制中的应用 185

6.3专家控制技术基础 189

6.3.1专家系统 189

6.3.2专家系统的一般结构 190

6.3.3专家控制系统 192

6.4基于遗传算法的控制技术基础 196

6.4.1遗传算法的基本原理 196

6.4.2遗传算法的模式理论 202

6.4.3遗传算法应用中的一些基本问题 206

6.4.4基于遗传算法的模糊控制 209

习题 212

第7章 计算机控制系统软件设计与实现 213

7.1软件设计的原则与方法 213

7.1.1设计原则 213

7.1.2设计方法 214

7.2数据采集与处理 215

7.2.1误差自动校准 215

7.2.2数字滤波 216

7.2.3线性化处理和非线性补偿 219

7.2.4标度变换方法 221

7.2.5越限报警处理 222

7.2.6采集数据显示 223

7.2.7基于组态的数据采集系统 227

7.3数字控制器的工程实现 231

7.3.1给定值和被控量处理 231

7.3.2偏差处理 232

7.3.3控制算法的实现 233

7.3.4控制量处理 233

7.3.5自动手动切换 234

7.4软件抗干扰技术 235

7.4.1开关量的软件抗干扰技术 236

7.4.2软件冗余技术 236

7.4.3软件防死机方法 236

习题 237

第8章 计算机控制系统设计与实现 238

8.1计算机控制系统设计原则与步骤 238

8.1.1计算机控制系统设计原则 238

8.1.2计算机控制系统设计步骤 240

8.1.3计算机控制系统工程设计与实施 242

8.2温度控制系统设计 246

8.2.1系统总体方案设计 246

8.2.2硬件设计 246

8.2.3数字控制器的设计 249

8.2.4软件设计 249

8.3微型计算机控制直流伺服系统设计 251

8.3.1总体控制方案设计 251

8.3.2微型计算机选择 254

8.3.3控制算法设计 260

8.3.4硬件设计 264

8.3.5软件设计 264

8.3.6系统联调 266

习题 267

附录 常用函数的拉氏变换和z变换表 268

参考文献 269