微型计算机控制技术

　　《微型计算机控制技术》围绕“微机控制算法及其实现”这一主题，系统而有重点地讲述了运动控制、常用控制、现代控制和智能控制中的各种主要算法的思路精髓和微机实现这些算法的要领，并从实际应用的角度出发，介绍了微机控制系统与信号的数学描述、常用数据结构和数据处理、嵌入式操作系统基础、系统设计及电磁兼容技术。根据信息与控制日益交融的发展趋势，介绍了微机控制网络与现场总线。《微型计算机控制技术》力求从电类专业“软（件）硬（件）兼施”、“强（电）弱（电）结合”的特色出发，对微型计算机控制技术的学习和应用提供切实的指导和帮助。《微型计算机控制技术》可作为高等院校有关课程的教材，也可作为电子技术人员的参考书。

　　徐安，男，1946年10月生，江苏江阴人。1968年毕业于清华大学电机工程系，在内蒙古集宁拖拉机厂工作十年，1981年12月上海铁道学院机电系硕士研究生毕业后留校，执教至今。1987年4月至11月赴日本三菱电机伊丹制作所监造6K型电力机车，1992年5月至1993年5月赴日本东京都市管理综合研究所进修。现为同济大学电子与信息工程学院教授，博士生导师；同济联合环境建筑设计研究院环境智能控制研究所所长，民革上海市委文教委员会委员。近几年为本科和研究生主讲“微型计算机控制技术”、“单片机原理与应用”、“模糊与神经网络控制工程概论”等课程；曾获2005年上海市第八届教育科学研究成果奖，2005年上海三菱电梯奖励金，2004年同济大学优秀教学成果奖，2001年以来获得5届同济大学优秀毕业论文指导奖。曾获铁道部科学技术进步奖和上海市科学技术进步奖，近几年的主要研究方向为微机测控装置与系统，进行的课题有：“大矩阵控制系统及其应用”、“环境与家居智能控制的人性化设计”、“墙体渗漏的检测与数据处理”、“计算机视觉在检测中的应用”等。

第1章 概论
1．1　控制用微型计算机
1．1．1　控制用微型计算机的类型
1．1．2　控制用微型计算机的选用
1．2　微型计算机控制系统
1．2．1　微机控制系统的组成
1．2．2　微机控制系统的工作过程与方式
1．2．3　微机控制系统的功能与特点
1．2．4　微机控制系统的结构
1．3　微机控制技术的发展与作用
1．3．1　控制理论与控制技术的发展
1．3．2　微机控制技术的发展
1．3．3　微机控制技术的作用
1．3．4　微机控制技术的前景
习题与思考题

第2章 常用数据结构和数据处理
2．1　常用数据结构
2．1．1　数据结构的基本概念
2．1．2　控制系统的特殊数据结构
2．2　采样与数据处理
2．2．1　采样周期的选择
2．2．2　常用数据处理
2．3　数字滤波
2．3．1　常用数字滤波方法
2．3．2　数字滤波方法的选择
习题与思考题

第3章 微机控制系统与信号的数学描述
3．1　微机控制系统中的信号变换
3．1．1　信号的采样与保持
3．1．2　采样定理
3．1．3　离散时间信号
3．2　线性定常离散系统的描述与差分方程
3．2．1　线性定常离散系统的描述
3．2．2　线性常系数差分方程
3．2．3　应用迭代法求解差分方程
3．3　z变换及其应用
3．3．1　z变换定义
3．3．2　z变换方法
3．3．3　z逆变换
3．3．4　应用z变换求解差分方程
3．4　脉冲传递函数
3．4．1　脉冲传递函数定义
3．4．2　零阶保持器及其脉冲传递函数
3．4．3　开环系统脉冲传递函数
3．4．4　闭环系统脉冲传递函数
习题与思考题

第4章 运动控制技术
4．1　顺序控制
4．1．1　顺序控制原理
4．1．2　顺序控制系统特性
4．1．3　专用顺序控制器设计
4．1．4　通用顺序控制器的选用
4．2　程序控制
4．2．1　程序控制原理
4．2．2　逐点比较法直线插补
4．2．3　逐点比较法圆弧插补
4．2．4　运动控制芯片
4．3　可编程控制器
4．3．1　PLc的主要功能与特点
4．3．2　PLC的结构与工作原理
4．3．3　PLC常用编程语言
4．3．4　PLC的选用
4．4　直流电动机控制
4．4．1　直流电动机调速原理
4．4．2　直流电动机不可逆PWM系统
4．4．3　直流电动机可逆PWM系统
4．4．4　专用运动控制处理器
4．5　交流异步电动机控制
4．5．1　交流异步电动机变频调速原理
4．5．2　变频调速的机械特性及其补偿
4．5．3 　SPWM波发生器及其应用
4．5．4　矢量控制与直接转矩控制
4．6　步进电动机控制
4．6．1　反应式步进电动机的结构和工作原理
4．6．2　步进电动机的工作方式
4．6．3　步进电动机特性
4．6．4　步进电动机的驱动方式
4．6．5　步进电动机的控制
4．7　无刷直流电动机控制
4．7．1　无刷直流电动机的原理与结构
4．7．2　无刷直流电动机的绕组连接方式
4．7．3　无刷直流电动机的控制
习题与思考题

第5章 常用控制技术
5．1　数字PID控制
5．1．1　PID控制
5．1．2　PID算法的计算机实现
5．1．3　PID算法的改进
5．1．4　PID控制的参数整定
5．2　纯滞后补偿控制
5．2．1　大林(Dahlin)算法
5．2．2　史密斯(Smith)预估控制
5．3　最少拍控制
5．3．1　不同控制对象的最少拍控制设计
5．3．2　不同输入函数的最少拍控制设计
5．3．3　最少拍控制设计的局限性
5．3．4　最少拍无纹波控制的设计
5．4　串级控制
5．4．1　串级控制系统结构和工作原理
5．4．2　串级控制系统的特点
5．4．3　串级控制系统的设计
5．4．4　串级控制系统的应用
5．5　前馈控制
5．5．1　前馈控制原理与结构
5．5．2　前馈反馈控制
5．5．3　前馈串级控制
5．5．4　前馈控制的设计原则与参数整定
5．6　线性数字控制器的计算机实现
5．6．1　线性数字控制器的般形式
5．6．2　数字控制算法的计算机实现
习题与思考题

第6章 现代控制技术
6．1　线性离散系统的状态空间描述
6．1．1 　MIMO线性离散系统的状态空间描述
6．1．2　线性离散系统状态方程的求解
6．1．3　线性离散系统的z传递矩阵和z特征方程
6．1．4　微型计算机控制系统的离散状态空间表达式
6．2　离散系统的能控性和能观测性
6．2．1　离散系统的能控性
6．2．2　离散系统的能观测性
6．3　离散系统的状态空间设计
6．3．1　MIMO线性离散系统的状态空间设计方法
6．3．2　MIMO离散系统设计实例
习题与思考题

第7章　智能控制技术
7．1　模糊控制
7．1．1　模糊数学基础
7．1．2　模糊关系与模糊推理
7．1．3　模糊控制原理
7．1．4　模糊控制设计实例
7．2　专家控制
7．2．1　专家系统
7．2．2　专家控制系统
7．2．3　专家控制系统的设计
7．3　人工神经网络控制
7．3．1　人工神经网络的基本模型
7．3．2　人工神经网络学习规则
7．3．3　人工神经网络控制的结构方案
7．3．4　人工神经网络控制的特点
7．4　多种控制策略的渗透和结合
7．4．1　模糊神经网络(FNN)控制
7．4．2　神经网络专家系统
7．5　基于进化和群体智能的控制算法
7．5．1　遗传算法
7．5．2　蚁群算法
习题与思考题

第8章　嵌入式操作系统基础
8．1　嵌入式系统
8．1．1　嵌入式系统的基本概念
8．1．2　嵌入式系统的体系结构
8．1．3　嵌入式系统的特点
8．1．4　嵌入式系统的类型
8．2　嵌入式操作系统．
8．2．1　嵌入式操作系统的基本概念
8．2．2　嵌入式操作系统的实现技术
8．2．3　嵌入式操作系统的性能指标
8．2．4　嵌入式操作系统的分类
8．2．5　使用嵌入式操作系统的优缺点
8．3　典型的嵌入式操作系统
8．3．1　嵌入式Windows
8．3．2　嵌入式Linux
8．3．3　VxWorks
8．3．4　Nucleus PLUS
8．3．5　RTEMS
8．3．6　I．tC／OS
8．4　嵌入式操作系统应用
8．4．1　嵌入式操作系统的选择
8．4．2　嵌入式操作系统的移植
8．4．3　嵌入式软件的发展趋势
习题与思考题

第9章 网络与现场总线
9．1　数字通信与网络
9．1．1　总线的基本概念
9．1．2　数字信号传输与通信系统
9．1．3　计算机局域网。
9．1．4　网络协议及其层次结构
9．2　分布式控制系统(DCS)
9．2．1　 DCS结构与特点
9．2．2　直接测控级
9．2．3　过程优化级
9．2．4　生产管理、经营决策和CIMS
9．3　现场总线控制系统(FCS)
9．3．1　现场总线的技术特点与优点
9．3．2　现场总线的调度策略
9．3．3　现场总线的OSI模型
9．4　典型的现场总线
9．4．1　基金会现场总线(FFf)
9．4．2　 LonWorks
9．4．3 　Profibus
9．4．4 　CAN
9．4．5　现场总线的困境
9．4．6　工业以太网
9．4．7　信号线与电源线合用电缆的研究
习题与思考题

第10章 微机控制系统设计
第11章 微机控制技术实验
参考文献