計算機控制技術（第2版）

本書系統地闡述了電腦控制系統的分析方法、設計方法以及在工程上的實際應用。主要內容包括：電腦控制系統的組成與分類，電腦控制系統中的過程通道，常用的資料處理與人機交互程式設計，電腦控制系統特性分析，數位PID及其演算法，直接數位控制，模糊控制，電腦網路控制技術，電腦控制系統的可靠性與抗干擾技術，電腦控制系統的設計與實現。
 
本書注重理論與應用、軟體與硬體、設計與實現的有機結合，重視解決工程實際問題。為了便於教學和自學，本書每章都配有不同類型的習題。

第1章緒論
1.1自動控制系統的一般形式
1.2電腦控制系統的一般概念與組成
1.2.1電腦控制系統的一般概念
1.2.2電腦控制系統的組成
1.3常見的工業控制電腦及特點
1.3.1單片微型電腦
1.3.2可編程式控制器
1.3.3工控機
1.4電腦控制系統的分類
1.4.1操作指導控制系統
1.4.2直接數位控制系統
1.4.3監督電腦控制系統
1.4.4集散控制系統
1.4.5電腦集成製造系統
1.4.6現場匯流排控制系統
1.4.7嵌入式控制系統
1.5電腦控制系統的發展及應用領域
1.5.1電腦控制系統的發展概況
1.5.2電腦控制理論和新型控制策略
1.5.3電腦控制系統的發展趨勢
1.5.4電腦控制技術的應用領域
習題1

第2章電腦控制系統中的過程通道
2.1感測器與執行器
2.1.1感測器與變送器
2.1.2執行器及其分類
2.1.3伺服電動機和步進電動機
2.2信號的採樣與恢復
2.2.1信號的採樣過程
2.2.2採樣定理
2.2.3資訊的恢復過程和零階保持器
2.3模擬量輸入通道
2.3.1模擬量輸入通道的一般組成
2.3.2A/D轉換器介面邏輯設計要點
2.3.3典型A/D轉換器與微機的介面設計
2.4模擬量輸出通道
2.4.1類比量輸出通道的結構形式
2.4.2D/A轉換器的結構特性與應用特性
2.4.3D/A轉換器與微機的介面設計
2.5數位量輸入/輸出通道
2.5.1數位量輸入通道
2.5.2數位量輸出通道
2.5.3數位量輸入/輸出通道設計
2.6資料獲取卡
2.6.1資料獲取卡簡介
2.6.2模擬量輸入通道資料獲取卡應用舉例
2.6.3模擬量輸出通道資料獲取卡應用舉例
2.6.4數位量輸入/輸出通道資料獲取卡應用舉例
習題2

第3章資料處理與人機交互技術
3.1數位濾波
3.1.1程式判斷濾波
3.1.2算術平均值濾波
3.1.3加權平均值濾波
3.1.4中值濾波
3.1.5去極值平均濾波
3.1.6滑動平均濾波
3.1.7低通數位濾波
3.1.8複合濾波程式
3.2線性化處理
3.2.1線性插值法
3.2.2分段插值演算法程式的設計方法
3.3標度變換
3.2.1線性參數標度變換
3.2.2非線性參數標度變換
3.4越限報警
3.4.1軟體報警程式設計
3.4.2直接報警程式設計
3.5鍵盤介面技術
3.5.1鍵盤的組成、特點及消除抖動的措施
3.5.2獨立式按鍵介面技術
3.5.3矩陣式鍵盤介面技術
3.5.4雙功能鍵的設計及重鍵處理技術
3.6顯示介面技術
3.6.1LED顯示器介面技術
3.6.2LCD顯示器介面技術
3.7HD7279實現的鍵盤/顯示器介面技術
3.7.1HD7279A簡介
3.7.2HD7279A引腳說明
3.7.3控制命令介紹
3.7.4序列介面及時序
3.7.580C51單片機與HD7279A的介面設計
習題3

第4章電腦控制系統特性分析
4.1離散系統
4.1.1採樣控制系統
4.1.2數位控制系統
4.1.3電腦控制系統與採樣控制系統的關係
4.1.4離散控制系統的特點
4.1.5離散系統的分類
4.2電腦控制系統的穩定性分析
4.2.1Z變換與拉普拉斯變換的對比
4.2.2S平面與Z平面的映射關係
4.2.3離散系統的穩定域
4.2.4勞斯穩定判據在離散系統的應用
4.3電腦控制系統的動態回應分析
4.3.1Z平面上極點分佈與單位脈衝回應的關係
4.3.2用脈衝傳遞函數分析離散系統的動態特性
4.4電腦控制系統的穩態誤差分析
4.4.1Z變換終值定理法求穩態誤差
4.4.2典型輸入信號作用下的穩態誤差分析
習題4

第5章數位PID及其演算法
5.1PID演算法的離散化
5.2位置式PID演算法
5.3增量式PID演算法
5.4數位PID演算法的改進
5.4.1積分分離PID演算法
5.4.2不完全微分PID演算法
5.4.3變速積分PID演算法
5.4.4帶死區的PID演算法
5.4.5PID比率控制
5.5PID演算法程式的實現
5.5.1位置式PID演算法的程式設計
5.5.2增量式PID演算法的程式設計
5.5.3積分分離PID演算法的程式設計
5.6數位PID演算法的參數整定
5.6.1採樣週期T的確定
5.6.2擴充臨界比例度法
5.6.3擴充響應曲線法
5.6.4歸一參數整定法
5.6.5優選法
習題5

第6章直接數位控制
6.1最少拍電腦控制系統的設計
6.1.1最少拍控制系統數位控制器分析
6.1.2最少拍控制系統數位控制器的設計
6.2最少拍無紋波電腦控制系統的設計
6.2.1單位階躍輸入最少拍無紋波系統的設計
6.2.2單位速度輸入最少拍無紋波系統的設計
6.2.3最少拍無紋波系統設計舉例
6.3大林演算法
6.3.1大林演算法的D(z)基本形式
6.3.2振鈴現象及其消除方法
6.3.3大林演算法的設計步驟
6.4數字控制器D(z)的實現方法
6.4.1直接程式設計法
6.4.2串列程式設計法
6.4.3並行程式設計法
6.4.4數位控制器的設計
習題6

第7章模糊控制技術
7.1模糊集合及模糊集合運算
7.1.1模糊集合的概念
7.1.2模糊集合的表示方法
7.1.3模糊集合的基本運算
7.2模糊關係及模糊關係運算
7.2.1模糊關係的定義
7.2.2模糊矩陣
7.2.3模糊矩陣的運算
7.2.4模糊關係的合成
7.3模糊邏輯與近似推理
7.3.1語言變數
7.3.2模糊蘊含關係
7.3.3句子連接關係的邏輯運算
7.3.4近似推理
7.4模糊控制系統的結構及其工作原理
7.4.1模糊控制系統的基本組成
7.4.2模糊控制系統的工作原理
7.4.3模糊控制的特點
7.5模糊控制器設計
7.5.1模糊控制器的基本結構
7.5.2模糊控制器的設計要求
7.5.3模糊控制器的結構設計
7.5.4精確輸入量的模糊化
7.5.5模糊控制規則庫及推理機制的設計
7.5.6模糊推理
7.5.7清晰化計算
7.5.8模糊論域為離散的離線計算與線上控制
7.5.9模糊控制器的演算法程式實現
7.6模糊控制的應用
7.6.1模糊控制的應用領域
7.6.2模糊控制的應用實例
習題7

第8章電腦網路控制技術
8.1計算機工業網路基礎
8.1.1網路功能及分類
8.1.2網路拓撲結構
8.1.3傳輸介質
8.1.4介質存取控制方式
8.1.5信息交換技術
8.1.6網路通訊協定及其層次結構
8.1.7網路互連設備
8.1.8工業網路的性能評價和選型
8.2集散控制系統
8.2.1集散控制系統的產生與發展
8.2.2集散控制系統的體系結構
8.2.3集散控制系統的特點
8.3現場匯流排控制系統
8.3.1現場匯流排控制系統概述
8.3.2幾種有影響的現場匯流排
8.3.3FCS的體系結構
習題8

第9章電腦控制系統的可靠性與抗干擾技術
9.1工業現場的干擾及其對系統的影響
9.1.1干擾的來源
9.1.2干擾竄入電腦控制系統的主要途徑
9.1.3干擾的耦合方式
9.2電腦控制系統的硬體抗干擾技術
9.2.1過程通道干擾的抑制
9.2.2反射波干擾的抑制
9.2.3空間干擾的抑制
9.2.4RAM資料掉電保護
9.3電腦控制系統的接地和電源保護技術
9.3.1電腦控制系統的接地技術
9.3.2電腦控制系統的電源保護技術
9.4印製電路板抗干擾技術
9.4.1印製電路板的尺寸和元器件的佈置
9.4.2印製電路板佈線
9.4.3去耦電容的配置
9.5電腦控制系統的軟體抗干擾技術
9.5.1指令冗餘技術
9.5.2軟體陷阱技術
9.5.3故障自動恢復處理常式
9.5.4Watchdog技術
習題9

第10章電腦控制系統的設計與實現
10.1系統設計的基本要求和特點
10.1.1系統設計的基本要求
10.1.2系統設計的特點
10.2電腦控制系統的設計方法及步驟
10.2.1控制系統總體方案的確定
10.2.2電腦及介面的選擇
10.2.3控制演算法的選擇
10.2.4控制系統的硬體設計
10.2.5控制系統的軟體設計
10.2.6電腦控制系統的調試
10.3儀器用溫箱溫度控制系統
10.3.1溫度控制系統的組成
10.3.2溫度控制系統的硬體設計
10.3.3數位控制器的數學模型
10.3.4溫度控制系統的軟體設計
10.4產品自動裝箱控制系統
10.4.1產品自動裝箱控制系統的原理及操作流程
10.4.2產品自動裝箱控制系統的硬體設計
10.4.3產品自動裝箱控制系統的軟體設計
10.5自動剪切機控制系統
10.5.1自動剪切機的組成及工作過程
10.5.2自動剪切機控制系統的硬體設計
10.5.3自動剪切機控制系統的軟體設計
習題10
參考文獻