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第1章 绪论1

1.1 过程控制的基本概念1

1.1.1 过程控制系统的基本组成1

1.1.2 过程控制系统的过渡过程2

1.2 计算机过程控制系统的一般组成4

1.2.1 硬件组成4

1.2.2 软件组成5

1.3 计算机过程控制系统的一般类型6

1.3.1 计算机过程控制系统的发展6

1.3.2 计算机过程控制系统的分类7

小结与讨论9

习题11

第2章 计算机过程控制技术的理论基础12

2.1 信号的采样与复现12

2.1.1 连续信号的采样12

2.1.2 采样定理13

2.1.3 信号的复现与保持15

2.2 Z变换16

2.2.1 Z变换的定义16

2.2.2 Z变换定理20

2.2.3 用Z变换解线性常系数差分方程23

2.2.4 Z反变换25

2.2.5 线性离散系统的脉冲传递函数31

小结与讨论34

习题35

第3章 信号转换37

3.1 D/A转换器37

3.1.1 线性D/A转换原理37

3.1.2 集成化D/A转换器41

3.2.1 频率/数字转换44

3.2 准数字信号的数字转换44

3.2.2 周期、脉宽及时间间隔/数字转换45

3.2.3 频率比fg/fA测量47

3.3 逐次逼近式A/D转换器48

3.3.1 逐次逼近式A/D转换原理48

3.3.2 集成化逐次逼近式A/D转换器51

3.4 双积分式A/D转换器57

3.4.1 双积分式A/D转换原理与特性57

3.4.2 双积分式A/D转换的特性与参数选择60

3.4.3 集成化双积分式A/D转换器63

3.5 电压/频率转换式A/D转换器69

3.5.1 电荷平衡式V/f转换工作原理70

3.5.2 集成化V/f转换器71

小结与讨论72

习题73

第4章 简单控制系统及数字PID控制算法75

4.1 简单控制系统75

4.1.1 被控对象的特性分析76

4.1.2 简单控制系统的设计原则86

4.2 数字PID控制算法88

4.2.1 PID控制原理89

4.2.2 数字PID控制算法90

4.2.3 改进的PID控制算法94

4.3 PID参数整定99

4.3.1 参数整定方法100

4.3.2 数字PID参数整定102

4.4 简单控制系统应用实例——直线电机的数字PID控制102

4.4.1 控制系统的硬件组成103

4.4.2 系统的软件组成103

4.4.4 PID参数的自整定104

4.4.3 PID控制算法的选取104

小结和讨论105

习题106

第5章 复杂控制系统108

5.1 串级控制系统108

5.1.1 串级控制系统的基本概念108

5.1.2 串级控制系统的工作过程110

5.1.3 串级控制系统的特性分析111

5.1.4 串级控制系统的设计原则114

5.1.5 串级控制系统的控制参数整定116

5.2 比值控制系统117

5.2.1 常见比值控制系统118

5.2.2 比值控制系统的设计120

5.2.3 比值控制系统的参数整定122

5.3 前馈控制系统122

5.3.1 前馈控制系统的基本概念122

5.3.2 前馈控制系统的设计123

5.3.3 前馈-反馈控制系统125

5.4 其它复杂控制系统简介127

5.4.1 史密斯(Smith)预估补偿法127

5.4.2 解耦控制系统简介129

小结和讨论130

习题131

第6章 集散系统及现场总线控制系统133

6.1 集散系统133

6.1.1 集散系统发展概况133

6.1.2 集散系统的特点134

6.1.3 集散系统的过程控制级135

6.1.4 集散系统的控制管理级155

6.1.5 集散系统的生产经营管理级161

6.2 现场总线控制系统162

6.2.2 现场总线的优点163

6.2.1 现场总线的本质含义163

6.2.3 现场总线产生的历程165

6.2.4 几种典型的现场总线166

6.2.5 现场总线控制系统的应用——乙腈废水处理系统169

小结与讨论173

习题174

第7章 智能控制系统175

7.1 模糊控制系统175

7.1.1 模糊控制系统与模糊控制器的组成及工作原理175

7.1.2 模糊控制器的结构184

7.1.3 模糊控制器设计的基本方法192

7.2 人工神经网络与神经网络控制系统214

7.2.1 人工神经网络214

7.2.2 BP网络及BP网络控制系统223

小结与讨论232

习题233

第8章 计算机控制系统的设计与实现234

8.1 计算机控制系统的研制过程234

8.1.1 系统论证234

8.1.2 系统设计236

8.1.3 系统的模拟调试237

8.1.4 系统的现场联调与运行237

8.2 计算机过程控制系统软件设计238

8.2.1 软件开发平台238

8.2.2 数据采集及控制输出程序238

8.2.3 数据的存贮与读取239

8.2.4 通讯程序239

8.2.5 控制系统中多任务结构的实现241

8.3 计算机过程控制系统设计的实例分析241

8.3.1 功能规范241

8.3.2 性能规定242

8.3.3 系统设计243

小结与讨论245

习题246

第9章 计算机过程控制系统的抗干扰技术247

9.1 干扰的分类及来源247

9.1.1 差模干扰(串模干扰、常模干扰)247

9.1.2 共模干扰(共式干扰、共态干扰)247

9.2 常用的抗干扰器件248

9.2.1 隔离变压器248

9.2.2 光电耦合器249

9.2.3 隔离放大器250

9.2.4 滤波器252

9.2.5 DC-DC转换器252

9.3 常用抗干扰技术253

9.3.1 硬件抗干扰253

9.3.2 软件抗干扰254

9.3.3 计算机过程控制系统抗干扰设计实例256

小结与讨论258

习题259

10.1.1 光电雷达系统介绍260

10.1 计算机测试诊断系统——某型飞机光电雷达性能检测及故障诊断系统260

第10章 计算机过程控制系统典型实例260

10.1.2 硬件设计261

10.1.3 具体硬件配置262

10.1.4 系统软件设计262

10.2 直接数字控制系统(DDC)——电厂化学中和池废水处理计算机控制系统266

10.2.1 工艺介绍266

10.2.2 系统硬件267

10.2.3 系统的软件设计268

10.2.4 技术难点及解决办法269

10.3.1 工艺概述270

10.3 分散型控制系统——TDC-3000实现的水泥熟料生产线集散控制系统270

10.3.2 系统配置271

10.3.3 过程控制功能273

10.3.4 用户界面设计275

10.4 智能控制系统275

10.4.1 煤气混合流量配比及热值串级模糊控制系统275

10.4.2 基于神经网络的钢包精炼炉控制系统279

小结与讨论286

习题286

参考文献288