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第1章 绪论 1

1.1 自动化技术与信息技术的关系 1

1.2 自动控制系统的基本结构 1

1.3 计算机控制系统基本原理 2

1.4 计算机控制系统的分类 3

1.4.1 按功能及结构分类 3

1.4.2 按控制规律分类 11

1.4.3 按控制方式分类 12

1.5 计算机控制系统的特点 12

1.6 计算机控制系统的性能及其指标 12

1.6.1 性能指标 13

1.6.2 控制对象的特性对控制性能的影响 13

1.7 计算机控制技术的知识体系 14

1.8 计算机控制技术的发展 16

1.8.1 现代计算机技术对控制技术的影响 16

1.8.2 计算机控制技术的发展动向 18

习题1 19

第2章 计算机控制系统的数学描述 20

2.1 计算机控制系统数学描述方法的分类 20

2.2 信号的采样与保持 21

2.2.1 信号的分类 21

2.2.2 连续信号的采样 22

2.2.3 采样定理 25

2.2.4 信号复现与零阶保持器 27

2.3 采样系统的数学描述 30

2.3.1 脉冲传递函数的定义 30

2.3.2 开环系统脉冲传递函数 31

2.3.3 闭环系统的脉冲传递函数 35

2.4 采样系统的动态响应 37

2.5 采样系统的稳定性 39

2.6 采样系统的稳态分析 41

习题2 43

第3章 常规数字控制器的设计方法 45

3.1 数字控制器的设计方法分类 45

3.2 数字PID控制 46

3.2.1 理想微分PID控制 46

3.2.2 实际微分PID控制 49

3.2.3 数字PID调节器的参数整定 52

3.3 最少拍数字控制系统 56

3.3.1 最少拍数字控制系统的设计 56

3.3.2 最少拍无纹波控制系统设计 65

3.3.3 最少拍控制系统的改进 68

3.4 达林算法 71

3.4.1 达林算法设计 71

3.4.2 振铃现象及其消除方法 73

习题3 76

第4章 高级数字控制器的分析与设计 77

4.1 系统的能控性与能观测性 77

4.1.1 基本概念 77

4.1.2 离散系统的能控性 78

4.1.3 离散系统的可观测性 79

4.1.4 对偶原理 81

4.1.5 坐标变换与标准型 81

4.2 数字控制器状态空间设计法 84

4.2.1 状态反馈极点配置控制系统的设计 85

4.2.2 状态观测器的设计 92

4.2.3 具有状态观测器的极点配置 96

习题4 100

第5章 数据输入输出通道的接口技术 102

5.1 数据输入输出通道的组成与功能 102

5.1.1 数据通道的类型 102

5.1.2 数据通道的信息类型 102

5.1.3 数据通道的编址方式 103

5.1.4 CPU对数据通道的控制方式 103

5.1.5 数据通道接口设计应考虑的问题 104

5.2 多路开关及采样保持器 105

5.2.1 多路开关与多路分配器 105

5.2.2 采样保持器 110

5.3 开关量输出通道 112

5.3.1 开关量输出通道的结构形式 112

5.3.2 开关量输出通道与CPU的接口 113

5.3.3 功率接口技术 113

5.4 开关量输入通道 115

5.4.1 开关量输入通道的结构形式 115

5.4.2 开关量形式及变换 116

5.4.3 整形与电平变换 118

5.4.4 开关量输入通道与CPU的接口 119

5.5 模拟量输出通道 123

5.5.1 D/A转换原理 123

5.5.2 D/A转换器的选用 126

5.5.3 8位并行D/A转换器及其接口技术 132

5.5.4 高于8位的并行D/A转换器及其接口技术 138

5.5.5 串行D/A转换器及其接口技术 142

5.6 模拟量输入通道 144

5.6.1 A/D转换原理 144

5.6.2 A/D转换器的选用 148

5.6.3 逐次逼近式并行A/D转换器及其接口 155

5.6.4 双积分A/D转换器及其接口技术 167

5.6.5 串行A/D转换器及其接口技术 171

习题5 176

第6章 计算机控制网络技术概论 178

6.1 集散控制系统简介 178

6.1.1 集散控制系统的发展历程 178

6.1.2 集散控制系统的组成 178

6.1.3 JX-300X集散控制系统 181

6.2 现场总线技术简介 183

6.2.1 现场总线控制系统的演变 183

6.2.2 现场总线技术的特点 185

6.2.3 现场总线标准化 186

6.2.4 典型现场总线简介 188

6.3 工业以太网技术简介 203

6.3.1 工业以太网标准化进程 203

6.3.2 IEC 61784-2标准体系结构 204

6.3.3 IEC 61784-2中主要标准简介 205

6.3.4 IEC 61784-1/2与IEC61158 212

习题6 213

第7章 计算机控制系统设计与实现 215

7.1 计算机控制系统的设计方法 215

7.1.1 计算机控制系统的设计原则 215

7.1.2 计算机控制系统的设计步骤 216

7.2 计算机控制系统的实现过程 218

7.2.1 计算机控制系统的可行性论证 218

7.2.2 计算机控制系统的工程设计 220

7.3 控制系统中的可靠性技术 225

7.3.1 冗余结构技术 225

7.3.2 控制系统的抗干扰措施 226

7.3.3 软件设计的可靠性措施 229

7.3.4 重视安装工艺措施 230

7.4 多通道温度采集系统 230

7.4.1 系统方案设计 230

7.4.2 系统硬件设计 231

7.4.3 系统软件设计 239

7.4.4 系统调试与运行 244

7.5 智能小车控制系统 244

7.5.1 控制方案设计 244

7.5.2 系统硬件设计 246

7.5.3 系统软件设计 258

7.5.4 系统调试与运行 268

7.6 中药萃取控制系统 269

7.6.1 控制方案设计 269

7.6.2 系统硬件设计 271

7.6.3 系统软件设计与组态 275

7.6.4 系统调试与运行 286

参考文献 289