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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IPC11

2.1.2可编程控制器PLC11

2.1.3微控制器MCU11

2.1.4数字信号处理器DSP12

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