图书简介

教材以主流机型ISA/PCI总线工业控制机或IBM-PC系列微型计算机为控制工具，系统地阐述了计算机控制系统的设计技术与工程实现方法。全书共分9章，内容包括计算机控制系统及其组成、计算机控制系统的典型形式、工业控制机的组成结构及特点、计算机控制系统的发展概况和趋势，计算机控制系统的输入输出接口与过程通道，数字控制技术，常规及复杂控制技术，现代控制技术，应用程序设计与实现技术，HMI/SCADA技术与监控组态软件，分布式测控网络技术，计算机控制系统设计与实现。

章节目录

前言

第1章绪论

1.1计算机控制系统概述

1.1.1自动控制系统

1.1.2计算机控制系统

1.1.3计算机控制系统的组成

1.1.4常用的计算机控制系统主机

1.2计算机控制系统的典型型式

1.2.1操作指导控制系统

1.2.2直接数字控制系统

1.2.3监督控制系统

1.2.4集散控制系统

1.2.5现场总线控制系统

1.2.6综合自动化系统

1.3计算机控制系统的发展概况和趋势

1.3.1计算机控制系统的发展概况

1.3.2计算机控制系统的发展趋势

习题

第2章计算机控制系统的硬件设计

技术

2.1工控机的总线技术

2.1.1总线的定义、层次结构及种类

2.1.2系统总线简介

2.1.3外部总线简介

2.2总线接口扩展技术

2.2.1系统总线接口扩展技术

2.2.2外部总线接口扩展技术

2.3输入输出接口与过程通道设计原理

2.3.1数字量输入接口与过程通道

2.3.2数字量输出接口与过程通道

2.3.3模拟量输入接口与过程通道

2.3.4模拟量输出接口与过程通道

2.4基于系统总线的计算机控制系统硬件

设计

2.4.1基于系统总线的硬件设计方案

2.4.2系统总线板卡

2.5基于外部总线的计算机控制系统硬件

设计

2.5.1基于外部总线的硬件设计方案

2.5.2远程I/O模块

2.5.3其他测控装置

2.6硬件抗干扰技术

2.6.1过程通道抗干扰技术

2.6.2主机抗干扰技术

2.6.3系统供电与接地技术

习题

第3章数字控制技术

3.1数字控制基础

3.1.1数控技术发展概况

3.1.2数字控制原理

3.1.3数字控制方式

3.1.4数字控制系统

3.1.5数控系统的分类

3.2运动轨迹插补原理

3.2.1逐点比较法直线插补

3.2.2逐点比较法圆弧插补

3.2.3数字积分法插补

3.3进给速度与加减速控制

3.3.1进给速度控制

3.3.2加减速控制

3.4电动机驱动控制与位置伺服系统

3.4.1电动机驱动控制方式

3.4.2位置伺服系统

3.5多轴运动控制技术

3.5.1PC+运动控制器/运动控制卡硬件

方案

3.5.2软件系统设计

3.5.3数控系统设计举例—基于PC的

多轴运动控制

习题

第4章常规及复杂控制技术

4.1数字控制器的连续化设计技术

4.1.1数字控制器的连续化设计步骤

4.1.2数字PID控制器的设计

4.1.3数字PID控制器的改进

4.1.4数字PID控制器的参数整定

4.2数字控制器的离散化设计技术

4.2.1数字控制器的离散化设计步骤

4.2.2最少拍控制器的设计

4.2.3最少拍有纹波控制器的设计

4.2.4最少拍无纹波控制器的设计

4.3纯滞后控制技术

4.3.1施密斯(Smith)预估控制

4.3.2达林(Dahlin)算法

4.4串级控制技术

4.4.1串级控制的结构和原理

4.4.2数字串级控制算法

4.4.3副回路微分先行串级控制算法

4.5前馈反馈控制技术

4.5.1前馈控制的结构和原理

4.5.2前馈反馈控制结构

4.5.3数字前馈反馈控制算法

4.6解耦控制技术

4.6.1解耦控制原理

4.6.2数字解耦控制算法

习题

目录CONTENTS计算机控制技术第2版第5章现代控制技术

5.1采用状态空间的输出反馈设计法

5.1.1连续状态方程的离散化

5.1.2最少拍无纹波系统的跟踪条件

5.1.3输出反馈设计法的设计步骤

5.2采用状态空间的极点配置设计法

5.2.1按极点配置设计控制规律

5.2.2按极点配置设计状态观测器

5.2.3按极点配置设计控制器

5.2.4跟踪系统设计

5.3采用状态空间的最优化设计法

5.3.1LQ最优控制器设计

5.3.2状态最优估计器设计

5.3.3LQG最优控制器设计

5.3.4跟踪系统设计

习题

第6章先进控制技术

6.1模糊控制技术

6.1.1模糊控制的数学基础

6.1.2模糊控制原理

6.1.3模糊控制器设计

6.2神经网络控制技术

6.2.1神经网络基础

6.2.2神经网络控制

6.3专家控制技术

6.3.1专家系统

6.3.2专家控制介绍

6.3.3专家控制基本思想

6.3.4专家控制组织结构

6.4预测控制技术

6.4.1内部模型

6.4.2预测模型

6.4.3预测控制算法

6.5网络控制系统

6.5.1网络控制系统的定义

6.5.2网络控制系统的结构和模型

6.5.3网络控制系统的常见问题

6.5.4网络控制系统性能分析

6.6其他先进控制技术

习题

第7章计算机控制系统的软件设计

技术

7.1程序设计技术

7.1.1模块化与结构化程序设计

7.1.2面向过程与面向对象的程序

设计

7.1.3高级语言I/O控制台编程

7.2人机接口(HMI/SCADA)技术

7.2.1HMI/SCADA的含义

7.2.2基于工业控制组态软件设计

人机交互界面

7.2.3基于VB/VC++语言设计

人机交互界面

7.3测量数据预处理技术

7.3.1误差自动校准

7.3.2线性化处理和非线性补偿

7.3.3标度变换方法

7.3.4越限报警处理

7.4数字控制器的工程实现

7.4.1给定值和被控量处理

7.4.2偏差处理

7.4.3控制算法的实现

7.4.4控制量处理

7.4.5自动/手动切换技术

7.5系统的有限字长数值问题

7.5.1量化误差来源

7.5.2AD、DA及运算字长的选择

7.6软件抗干扰技术

7.6.1数字滤波技术

7.6.2开关量的软件抗干扰技术

7.6.3指令冗余技术

7.6.4软件陷阱技术

习题

第8章分布式测控网络技术

8.1工业网络技术

8.1.1工业网络概述

8.1.2数据通信编码技术

8.1.3网络协议及其层次结构

8.1.4IEEE 802标准

8.1.5工业网络的性能评价和选型

8.2分布式控制系统

8.2.1DCS概述

8.2.2DCS的分散控制级

8.2.3DCS的集中监控级

8.2.4DCS的综合管理级

8.3现场总线控制系统

8.3.1现场总线概述

8.3.2五种典型的现场总线

8.3.3FF现场总线技术

8.4工业以太网

8.4.1工业以太网测控系统概述

8.4.2工业以太网测控系统

8.5系统集成与集成自动化系统

8.5.1系统集成的含义与框架

8.5.2集成自动化系统的体系结构

8.6综合自动化系统

8.6.1五层Purdue模型

8.6.2ERPMESPCS三层结构

8.6.3综合自动化系统的实现

习题

第9章计算机控制系统设计与实现

9.1系统设计的原则与步骤

9.1.1系统设计的原则

9.1.2系统设计的步骤

9.2系统的工程设计与实现

9.2.1系统总体方案设计

9.2.2硬件的工程设计与实现

9.2.3软件的工程设计与实现

9.2.4系统的调试与运行

9.3设计举例——啤酒发酵过程计算机控制

系统

9.3.1啤酒发酵工艺及控制要求

9.3.2系统总体方案的设计

9.3.3系统硬件和软件的设计

9.3.4系统的安装调试运行及控制

效果

9.4设计举例——机器人计算机控制

系统

9.4.1PUMA560机器人的结构原理

9.4.2机器人运动学方程

9.4.3机器人动力学方程

9.4.4机器人手臂的独立关节位置

伺服控制

参考文献

工业自动化是计算机的一个重要应用领域，计算机控制正是为了适应这一领域的需要而发展起来的一门专业技术，它主要研究如何将计算机技术、自动控制理论、通信与网络技术、电子技术和传感器技术应用于工业生产过程，并设计出所需要的计算机控制系统。“计算机控制技术”是我国高等学校自动化类、电气工程类、电子信息类、计算机类、机械类、仪器类等专业的主干专业课程或主要选修课程。

本书为普通高等教育“十一五”国家级规划教材、国家精品课程教材、国家精品资源共享课程教材，主要是基于计算机控制技术的发展，利用工业界、学术界和教育界所取得的经验对第1版进行了修订。全书共分9章。第1章是绪论，介绍了计算机控制系统及其组成、计算机控制系统的典型型式、计算机控制系统的发展概况和趋势；第2章讨论了计算机控制系统的硬件设计技术；第3章讨论了数字控制技术，重点介绍了逐点比较法插补原理、多轴步进驱动控制技术和多轴伺服驱动控制技术；第4章讨论了常规及复杂控制技术，主要介绍了数字控制器的各种控制算法；第5章讨论了现代控制技术，主要介绍了采用状态空间的输出反馈设计法、极点配置设计法、最优化设计法；第6章讨论了先进控制技术，重点介绍了模糊控制技术、神经网络控制技术、专家控制技术和预测控制技术；第7章讨论了计算机控制系统的软件设计技术；第8章讨论了分布式测控网络技术；第9章讨论了计算机控制系统的设计原则、步骤和工程实现，并给出了设计实例。书中配有习题可供选用。全书内容丰富，体系新颖，理论联系实际，系统性和实践性强。

全书由于海生教授统稿。第1、3~5、7~9章主要内容由于海生编写，部分内容由丁军航编写。第2章第1、2节由潘松峰和于海生编写。第2章第3~5节主要内容由于海生编写，部分内容由于金鹏、丁军航编写。第2章第6节、第3章第3～5节由于海生和吴贺荣编写。第6章第1、6节由于海生编写，第2、3、4节由高军伟编写，第5节由丁军航编写。

由于编著者水平有限，书中难免有不妥与错误之处，诚请读者批评指正。

于海生

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