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第1章 计算机控制系统概述1

1.1 自动控制系统的基本原理1

1.1.1 电动机转速控制1

1.1.2 飞剪角度控制3

1.1.3 开环控制4

1.1.4 闭环控制4

1.1.5 对控制系统的基本要求5

1.2 计算机控制系统的一般形式6

1.2.1 一般概念6

1.2.2 一般构成7

1.2.3 工业控制计算机简介8

1.3 计算机控制系统分类13

1.4 轧钢生产线计算机控制系统简介17

1.4.1 生产过程简介17

1.4.2 控制要求18

1.4.3 计算机控制系统的构成20

1.5 计算机控制技术的发展趋势21

习题22

第2章 计算机控制系统硬件设计相关技术23

2.1 并行总线技术23

2.1.1 工控机总线23

2.1.2 兼容PC/ISA/EISA/PCI的嵌入式总线30

2.1.3 单片机总线30

2.1.4 总线扩展技术32

2.2 串行总线技术34

2.2.1 RS-232C/RS-422/RS-485串行通信总线35

2.2.2 I2C总线40

2.3 基于并行总线的接口与过程通道技术43

2.3.1 信号的采样、量化和恢复44

2.3.2 模拟量输入／输出接口与过程通道46

2.3.3 数字量输入／输出接口与过程通道63

2.3.4 数字量输入／输出通道设计67

2.4 基于串行总线的接口与过程通道技术68

2.4.1 基于PC串行总线的过程通道68

2.4.2 基于I2C串行总线的过程通道70

2.5 硬件抗干扰技术72

2.5.1 电源抗干扰措施73

2.5.2 主机抗干扰技术74

2.5.3 通道抗干扰技术76

2.5.4 计算机控制系统的接地技术79

习题84

第3章 常规数字控制技术85

3.1 数字控制器的连续化设计技术85

3.1.1 数字控制器的连续化设计步骤85

3.1.2 数字PID控制器的设计88

3.1.3 数字PID控制器的改进90

3.1.4 数字PID控制器的参数整定93

3.2 数字控制器的离散化设计技术97

3.2.1 数字控制器的离散化设计步骤97

3.2.2 最少拍控制器的设计98

3.2.3 最少拍有纹波控制器的设计102

3.3 纯滞后控制技术104

3.3.1 史密斯（Smith）预估控制104

3.3.2 达林（Dahlin）算法106

3.4 串级控制技术110

3.4.1 串级控制的结构和原理110

3.4.2 数字串级控制算法111

3.4.3 副回路微分先行串级控制算法112

3.5 前馈-反馈控制技术113

3.5.1 前馈控制的结构和原理113

3.5.2 前馈-反馈控制结构114

3.5.3 前馈-反馈控制算法115

3.6 解耦控制技术116

3.6.1 解耦控制原理118

3.6.2 数字解耦控制算法119

3.7 现代控制技术理论简介120

3.7.1 采用状态空间的输出反馈设计法120

3.7.2 采用状态空间的极点配置设计法122

3.7.3 采用状态空间的最优化设计法127

习题128

第4章 先进控制技术130

4.1 模糊控制技术130

4.1.1 模糊控制的数学基础130

4.1.2 模糊控制原理134

4.1.3 模糊控制器的设计136

4.2 神经网络控制技术139

4.2.1 神经网络基础139

4.2.2 神经网络控制140

4.3 专家控制技术144

4.3.1 专家系统144

4.3.2 专家控制介绍146

4.3.3 专家控制的基本思想148

4.3.4 专家控制的组织结构150

4.4 预测控制技术151

4.5 其他先进控制技术151

习题152

第5章 计算机控制系统软件设计相关技术153

5.1 程序设计的一般技术153

5.1.1 程序设计过程153

5.1.2 模块化与结构化程序设计153

5.1.3 面向过程与面向对象的程序设计155

5.2 软件开发工具156

5.2.1 人机接口开发软件156

5.2.2 分散过程控制级开发软件161

5.3 典型的控制方法的软件实现164

5.3.1 通信程序164

5.3.2 数字PID控制器的工程实现167

5.3.3 标度变换173

5.3.4 数字滤波174

习题177

第6章 分布式测控网络技术178

6.1 工业网络技术178

6.1.1 工业网络概述178

6.1.2 数据通信编码技术184

6.1.3 网络协议及其层次结构185

6.1.4 IEEE 802标准187

6.1.5 工业网络的性能评价和选型188

6.2 分布式控制系统189

6.2.1 DCS概述190

6.2.2 DCS的分散过程控制级193

6.2.3 DCS的集中操作监控级195

6.2.4 DCS的综合信息管理级196

6.3 现场总线控制系统197

6.3.1 现场总线概述197

6.3.2 五种典型的现场总线200

6.3.3 工业以太网203

6.4 系统集成与集成自动化系统204

6.4.1 系统集成的含义与框架204

6.4.2 集成自动化系统的体系结构207

6.4.3 综合自动化技术209

6.5 分布式测控网络设计举例212

6.5.1 基于PLC的Profibus分布式测控网络212

6.5.2 基于PC串行总线的测控网络214

6.5.3 测控网络应用设计举例216

习题217

第7章 计算机控制系统设计与实现218

7.1 控制系统总体设计218

7.1.1 控制系统设计的原则218

7.1.2 系统的总体方案设计218

7.1.3 硬件的工程设计和实现219

7.1.4 软件的工程设计和实现222

7.2 加热炉计算机控制系统设计223

7.2.1 加热炉工艺流程及控制要求223

7.2.2 控制系统应实现的功能226

7.2.3 系统硬件设计226

7.2.4 系统软件设计227

习题228

参考文献229