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1.1 计算机控制系统的结构与组成1

1.1.1 计算机控制系统的一般结构1

第1章 计算机控制系统概述1

1.1.2 计算机控制系统的硬件组成2

1.1.3 计算机控制系统的软件组成3

1.2 计算机控制系统的分类4

1.2.1 按功能及结构分类4

1.2.2 按控制规律分类8

1.2.3 按控制设备分类8

1.4 计算机控制系统的主要研究内容11

1.4.1 输入数据处理11

1.3 计算机控制系统的特点11

1.4.2 输出处理12

1.4.3 控制功能13

1.4.4 人-机接口功能14

1.4.5 通信功能14

1.4.6 自诊断功能14

1.4.7 冗余技术14

1.5 计算机控制系统的发展15

1.5.1 计算机控制技术的发展历程15

1.5.2 计算机控制技术的发展动向16

思考题17

2.1 信号变换原理18

2.1.1 计算机控制系统的信号流程18

第2章 过程计算机控制的理论基础18

2.1.2 脉冲采样器和采样过程19

2.1.3 采样定理20

2.1.4 过程计算机控制系统中采样周期的选择23

2.1.5 信号复现与零阶保持器24

2.2 连续模型与离散模型间的转换26

2.2.1 传递函数与z传递函数间的转换26

2.2.2 连续与离散状态方程之间的相互转换30

2.3 采样控制系统的稳态及动态分析32

2.3.1 采样控制系统的稳态分析32

2.3.2 采样控制系统的动态分析33

2.4 线性离散控制系统的稳定性分析35

2.4.2 线性离散系统的稳定域36

2.4.1 S平面与Z平面的映射关系36

2.4.3 线性离散系统的稳定性判据37

思考题41

第3章 过程计算机系统的抗干扰技术43

3.1 干扰的来源与传播途径43

3.1.1 干扰的来源43

3.1.2 干扰的传播途径44

3.2 串模干扰、共模干扰和长线传输干扰46

3.2.1 串模干扰及其抑制46

3.2.2 共模干扰及其抑制47

3.2.3 长线传输干扰及其抑制50

3.3.1 供电技术52

3.3 供电技术与接地技术52

3.3.2 接地技术55

3.4 输入、输出通道信号隔离技术58

3.4.1 数字信号输入、输出通道的隔离59

3.4.2 模拟量输出通道的隔离60

3.4.3 模拟量输入通道的隔离61

3.4.4 常用隔离放大器62

3.5 控制计算机的可靠性技术64

3.5.1 故障自诊断技术65

3.5.2 冗余技术66

3.5.3 CPU抗干扰技术66

3.6 数字滤波技术68

3.6.1 平均值滤波69

3.6.2 限幅滤波与限速滤波70

3.6.3 惯性滤波70

思考题71

第4章 过程输入、输出通道72

4.1 过程输入、输出通道的控制方式72

4.1.1 过程输入、输出通道与CPU交换的信息类型72

4.1.2 过程通道的编址方式72

4.1.3 CPU对过程通道的控制方式73

4.1.4 过程通道接口设计应考虑的问题74

4.2 模拟量输出通道75

4.2.1 D/A转换器75

4.2.2 D/A通道的输出电路82

4.3 模拟量输入通道86

4.3.1 信号调理与放大87

4.3.2 多路模拟开关89

4.3.3 采样保持器90

4.3.4 A/D转换器工作原理92

4.3.5 逐位逼近式A/D转换器及其接口98

4.4 数字量输入、输出通道106

4.4.1 数字量输入通道106

4.4.2 数字量输出通道111

4.5 量化误差与字长选择115

4.5.1 量化误差来源115

4.5.2 A/D、D/A字长的选择117

4.6 数据预处理118

4.6.1 系统误差的自动校准118

4.6.2 标度变换119

4.6.3 越限报警处理124

思考题125

第5章 总线和总线式工控机127

5.1 总线及其分类127

5.1.1 总线的分类127

5.1.2 总线的模板化结构128

5.2 工业控制计算机的系统总线128

5.3.1 IPC的硬件组成131

5.3 总线式工业控制计算机131

5.3.2 IPC的特点132

5.4 IPC产品简介133

5.4.1 工业计算机机箱133

5.4.2 工业级底板134

5.4.3 工业级CPU卡134

5.4.4 I/O卡136

5.5 远程数据采集与控制模块138

思考题142

6.1 数据通信基础143

6.1.1 数据通信系统143

第6章 控制网络技术基础143

6.1.2 数据传输编码145

6.1.3 多路复用技术147

6.1.4 通信同步技术149

6.1.5 常用传输介质151

6.2 通信网络技术151

6.2.1 网络拓扑结构151

6.2.2 网络控制方法152

6.2.3 差错控制技术153

6.3 OSI模型155

6.4 IEEE 802标准158

6.5.1 TCP/IP的网络层次结构160

6.5 TCP/IP160

6.5.2 IP地址162

6.6 串行通信总线163

6.6.1 RS-232C通信总线163

6.6.2 RS-422/485通信总线169

思考题171

第7章 分散控制系统与现场总线控制系统173

7.1 分散控制系统概述173

7.1.1 分散控制系统的结构173

7.1.2 分散控制系统的特点175

7.1.4 部分DCS产品178

7.1.3 分散控制系统的分散方式178

7.2 分散控制系统的典型设备179

7.2.1 过程控制站179

7.2.2 运行员操作站183

7.2.3 工程师工作站185

7.3 现场总线控制系统概述189

7.3.1 现场总线的概念189

7.3.2 现场总线控制系统的构成190

7.3.3 现场总线控制系统的特点192

7.4 几种典型的现场总线196

7.4.1 CAN总线196

7.4.2 LonWorks总线196

7.4.4 WorldFIP总线197

7.4.5 HART总线197

7.4.3 Profibus总线197

7.4.6 FF总线198

思考题198

第8章 常规数字控制器的设计199

8.1 数字控制器连续化设计199

8.1.1 数字控制器的连续化设计步骤199

8.1.2 数字PID控制器的设计200

8.1.3 数字PID算法的改进204

8.1.4 数字PID参数的整定208

8.2 数字控制器离散化设计211

8.2.1 数字控制器的离散化设计步骤211

8.2.2 最少拍控制系统的设计212

8.3.1 大林（Dahlin）控制算法220

8.3 纯滞后控制220

8.3.2 施密斯（Smith）预估控制算法223

思考题224

第9章 先进控制技术基础226

9.1 自适应控制226

9.1.1 自校正控制227

9.1.2 参考模型自适应控制系统244

9.2 模糊控制257

9.2.1 模糊控制器的输入、输出变量及其模糊化258

9.2.2 建立模糊控制规则260

9.2.3 模糊关系与模糊推理262

9.2.5 模糊控制表263

9.2.4 模糊控制向量的模糊判决263

9.2.6 确定实际的控制量264

9.2.7 模糊控制算法的工程实现264

9.3 神经网络控制265

9.3.1 神经元数理模型及其学习算法265

9.3.2 BP神经网络及其学习算法程序设计268

9.3.3 Hopfield神经网络270

9.3.4 神经网络在控制工程中的应用273

9.4 控制策略的渗透和结合274

9.5 先进控制策略的实现275

9.5.1 在DCS、FCS中组态的实现275

9.5.2 在DCS、FCS中编程实现的途径277

9.5.3 编程实现时需要注意的两个问题279

第10章 控制算法的计算机实现工程实例281

10.1 常规控制算法的工控机实现281

10.2 常规控制算法的DCS实现282

10.2.1 主蒸汽温度控制方案282

10.2.2 主蒸汽温度控制系统的Infi-90实现284

10.3 模型参考自适应预估控制的DCS实现286

10.3.1 模型参考自适应预估算法的基本设计思想286

10.3.2 模型参考自适应预估基本算法287

10.3.3 算法在Infi-90中的编程实现288

10.3.4 在火电厂燃烧协调控制系统中的应用288

参考文献293