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第1章 绪论 1

1.1 计算机控制系统的基本概念 1

1.2 计算机控制系统的组成 2

1.2.1 计算机控制系统的硬件组成 2

1.2.2 计算机控制系统的软件组成 3

1.2.3 计算机控制系统的特点 4

1.2.4 计算机控制系统的可靠性要求 5

1.3 计算机控制系统的分类 5

1.3.1 数据采集处理系统 5

1.3.2 直接数字控制系统 6

1.3.3 计算机监督控制系统 6

1.3.4 集散控制系统 7

1.3.5 现场总线控制系统 8

1.3.6 计算机集成制造系统 9

1.4 计算机控制系统的发展 9

1.4.1 计算机控制技术的发展概况 10

1.4.2 计算机控制系统的发展趋势 10

思考题与习题 12

第2章 计算机控制系统数学描述与分析 13

2.1 信号的采样与恢复 13

2.1.1 连续信号的采样和量化 13

2.1.2 信号的恢复与采样保持器 16

2.2 Z变换 18

2.2.1 Z变换的定义 18

2.2.2 Z变换的求法 18

2.2.3 Z变换的基本定理 21

2.2.4 Z反变换 23

2.3 离散控制系统的数学描述 25

2.3.1 差分方程及其求解 25

2.3.2 脉冲传递函数 27

2.4 离散控制系统稳定性分析 31

2.4.1 S平面到Z平面的变换 32

2.4.2 离散控制系统的稳定性条件 33

2.4.3 离散系统稳定性判定方法 34

2.5 计算机控制系统的过渡过程分析 36

2.6 离散控制系统的稳态误差分析 38

思考题与习题 40

第3章 计算机控制系统的硬件技术 42

3.1 主机 42

3.1.1 工业控制计算机 42

3.1.2 可编程序控制器 43

3.1.3 单片机与嵌入式控制器 44

3.2 数字量输入输出接口 45

3.2.1 数字量输入接口 45

3.2.2 数字量输出接口 46

3.3 模拟量输入接口 47

3.3.1 信号调理电路 48

3.3.2 多路模拟开关 48

3.3.3 前置放大器 49

3.3.4 采样保持器 50

3.3.5 逐位逼边式A/D转换原理 50

3.3.6 A/D转换器的性能指标 51

3.3.7 ADC0809简介 52

3.3.8 ADC0809接口电路 53

3.3.9 12位A/D转换器及其接口电路 54

3.3.10 A/D转换模板 56

3.4 模拟量输出接口 57

3.4.1 D/A转换器工作原理 57

3.4.2 D/A转换器的性能指标 58

3.4.3 DAC0832简介 59

3.5 计算机控制系统的总线技术 61

3.5.1 总线的概念及分类 61

3.5.2 ISA/EISA总线 62

3.5.3 PCI/Compact PCI总线 62

3.5.4 串行外部总线 63

思考题与习题 66

第4章 计算机数字程序控制技术 67

4.1 数字程序控制技术 67

4.1.1 数字程序控制基础 67

4.1.2 逐点比较法直线插补 68

4.1.3 逐点比较法圆弧插补 71

4.2 步进电动机控制技术 74

4.2.1 步进电动机的工作原理 75

4.2.2 步进电动机的一些基本参数及术语 77

4.2.3 步进电动机驱动控制 78

4.2.4 步进电动机单片机控制技术 80

4.3 交流伺服电动机概述 82

思考题与习题 84

第5章 常规控制策略 85

5.1 连续控制律的离散化设计 85

5.1.1 一阶后向差分变换 85

5.1.2 一阶前向差分变换 87

5.1.3 双线性变换法（突斯汀变换） 88

5.2 数字PID控制 89

5.2.1 PID控制器组成 89

5.2.2 数字PID控制算法 91

5.2.3 数字PID控制算法的改进 93

5.2.4 PID参数的整定 97

5.3 数字控制器的直接设计 101

5.3.1 最少拍控制的基本原理 101

5.3.2 最少拍有波纹控制系统设计 106

5.3.3 最少拍无纹波控制系统设计 110

5.4 纯滞后对象的控制 112

5.4.1 大林算法 112

5.4.2 史密斯预估控制 116

5.5 数字控制器D（z）的程序实现 118

5.5.1 直接实现法 118

5.5.2 串接实现法 119

5.5.3 并接实现法 120

5.6 离散控制系统的MATLAB分析与仿真 121

本章小结 124

思考题与习题 125

第6章 先进控制策略 127

6.1 模糊控制 127

6.1.1 模糊集合 128

6.1.2 隶属函数的参数化 131

6.1.3 模糊关系及其运算 132

6.1.4 模糊关系的合成 133

6.1.5 模糊推理 134

6.1.6 模糊控制器的组成 136

6.1.7 模糊控制器的设计步骤 138

6.1.8 基于MATLAB的模糊控制系统设计 140

6.2 神经网络控制 143

6.2.1 神经网络的基本概念 144

6.2.2 感知器和BP网络 147

6.2.3 神经网络控制 152

6.3 其他控制策略 154

6.3.1 最优控制 155

6.3.2 自适应控制 155

6.3.3 鲁棒控制 156

6.3.4 预测控制 157

6.3.5 线性控制理论的发展 159

6.3.6 专家系统 160

思考题与习题 162

第7章 计算机控制系统的设计与实现 163

7.1 计算机控制系统的设计原则与步骤 163

7.1.1 控制系统的设计原则 163

7.1.2 控制系统的设计步骤 164

7.2 计算机控制系统设计实例 167

7.2.1 电阻炉温度计算机控制系统的设计 167

7.2.2 变频恒压供水计算机控制系统设计 170

7.3 计算机控制系统抗干扰技术 178

7.3.1 硬件抗干扰技术 179

7.3.2 软件抗干扰技术 180

思考题与习题 181

第8章 计算机网络控制系统 183

8.1 分布式控制系统 183

8.1.1 DCS的发展概况 183

8.1.2 DCS的体系结构 186

8.1.3 DCS的现场控制站 187

8.1.4 DCS的操作站 188

8.1.5 DCS的组态 190

8.2 现场总线控制系统 191

8.2.1 现场总线概述 192

8.2.2 现场总线控制系统的特点 193

8.2.3 几种常用的现场总线技术 195

8.3 工业以太网控制系统 202

8.3.1 工业以太网的技术特点 202

8.3.2 工业以太网控制系统的设计方法 203

思考题与习题 205

参考文献 206