计算机控制系统

　　《计算机控制系统》全面系统介绍了计算机控制系统的特点，介绍计算机控制系统基础理论的同时，强调了计算机控制的设计方法和工程实践，注重突出系统的整体概念和*成果和发展趋势。本书按照理论设计联系实践思路，将全书分为12章，主要内容有：基础理论包括计算机控制系统概述、计算机控制系统信号基础和数字控制器模拟和离散设计理论，设计包括控制主机介绍与选择、过程输入输出通道设计、计算机控制系统软件设计和抗干扰技术，应用实践包括介绍了计算机控制系统的一般设计原则以及PLC和单片机作为控制主机的设计实例。理论与设计部分每章后附有习题。《计算机控制系统》可作为高等院校自动控制专业的教材，并可供相关人员使用。

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第1章绪论11.1计算机控制系统概述11.1.1计算机控制系统及其特点11.1.2计算机控制系统组成31.2计算机控制系统应用类型41.2.1计算机监测与操作指导系统41.2.2顺序控制系统51.2.3直接数字控制系统51.2.4监督控制系统61.2.5集散控制系统61.3计算机控制系统发展与应用71.3.1计算机控制系统发展历史71.3.2计算机控制系统应用趋势81.4计算机控制系统设计与实现问题91.4.1计算机控制系统设计步骤91.4.2计算机控制系统实现注意问题10第2章计算机控制系统信号基础122.1计算机控制系统信号类型122.1.1信号类型122.1.2计算机控制系统结构132.2模数转换理论基础142.2.1采样过程142.2.2采样信号的数学描述与采样定理152.2.3采样信号的量化与编码182.3数模转换理论基础192.3.1模拟信号理想恢复过程192.3.2非理想恢复过程202.3.3零阶保持器202.3.4一阶保持器22习题与思考题23第3章计算机控制系统数学描述243.1时域描述差分方程243.1.1什么是差分243.1.2差分方程243.1.3差分方程的求解253.2z域描述——脉冲传递函数263.2.1z变换定义及表达式273.2.2z反变换283.2.3脉冲传递函数313.3计算机控制系统稳定性分析333.3.1s平面与z平面的映射关系343.3.2计算机控制系统的稳定性353.3.3稳态误差38习题与思考题38第4章数字控制器模拟化设计方法404.1模拟化设计的基本理论404.1.1模拟化设计基本原理404.1.2离散控制器模拟化的数学描述404.1.3数字控制器模拟化设计步骤424.2连续域控制器离散化方法424.2.1z变换法424.2.2前向差分法434.2.3双线性变换法454.2.4阶跃响应不变法474.3数字PID控制器设计484.3.1PID控制规律及其作用484.3.2模拟PID控制器离散化504.3.3数字PID控制算法改进524.3.4PID调节参数整定564.3.5采样周期的选择59习题与思考题60第5章数字控制器离散直接设计方法615.1脉冲传递函数解析设计原理615.1.1数字控制器D(z)的一般形式615.1.2D(z)在物理上的可实现性625.1.3闭环稳定性要求635.1.4离散直接设计一般步骤635.2最少拍控制系统设计645.2.1最少拍无差系统645.2.2最少拍无差系统闭环脉冲传递函数确定655.2.3最少拍控制器D(z)的确定655.2.4最少拍控制系统数字控制器的设计665.3纯滞后对象的控制算法——史密斯预估器685.3.1纯滞后对系统控制品质的影响685.3.2史密斯补偿控制原理695.3.3史密斯补偿器的计算机实现705.4纯滞后对象的控制算法——大林算法725.4.1大林算法基本原理725.4.2大林算法数字控制器的基本形式735.4.3振铃现象及消除方法745.4.4大林算法的设计步骤765.5数字控制器的程序实现775.5.1直接程序设计法775.5.2串行程序设计法785.5.3并行程序设计法79习题与思考题80第6章控制技术中计算机主机简介816.1工业控制计算机816.1.1工控机的特点816.1.2工控机的组成836.2可编程控制器(PLC)846.2.1可编程控制器的特点846.2.2可编程控制器的组成846.2.3可编程控制器的工作原理856.3单片机866.3.1单片机的特点866.3.2单片机的组成876.3.3单片机的组成896.4数字信号处理器(DSP)916.4.1DSP的特点916.4.2DSP的基本结构916.4.3TMS320LF2407简介926.5ARM处理器946.5.1ARM处理器简介946.5.2ARM处理器体系结构946.5.3ARM7处理器简介95习题与思考题97第7章控制系统接口技术——输入输出通道987.1模拟量输入接口技术987.1.1模拟量输入通道结构987.1.2信号调理987.1.3多路开关997.1.4前置放大器997.1.5采样保持器1007.1.6A/D转换器1007.2模拟量输出接口技术1037.2.1模拟量输出通道结构1047.2.2D/A转换器及其接口1047.3开关量输入接口技术1077.3.1开关量输入通道一般结构1077.3.2开关量输入信号的调理1087.4开关量输出接口技术1097.4.1开关量输出通道一般结构1097.4.2开关量输出驱动电路1097.5人机接口1107.5.1键盘接口技术1107.5.2显示器接口技术1117.6执行器1147.6.1继电器1147.6.2固态继电器1157.6.3电动机执行器116习题与思考题118第8章计算机控制系统程序设计1208.1应用软件设计1208.1.1计算机控制系统的应用软件1208.1.2应用软件设计方法1218.1.3控制软件的设计1238.2计算机控制系统的数据处理方法1248.2.1数据线性化处理和非线性补偿1248.2.2标度变换1278.2.3查表法1288.3数字滤波130习题与思考题133第9章计算机控制系统抗干扰技术1349.1干扰的来源1349.1.1干扰的来源1349.1.2干扰的作用形式1359.1.3干扰的传播途径1369.1.4系统抗干扰措施1379.2空间电磁抗干扰措施1379.2.1屏蔽技术1379.2.2电气线路屏蔽1389.3传导抗干扰措施1399.3.1差模干扰抑制1409.3.2共模干扰抑制1409.4系统供电与接地的抗干扰措施1429.4.1系统供电的抗干扰措施1439.4.2系统接地的抗干扰措施1459.4.3PCB板抗干扰措施1479.5软件抗干扰与冗余技术1489.5.1程序的抗干扰技术1499.5.2开关量（数字量）信号输入输出的软件抗干扰技术1509.6提高计算机控制系统可靠性方法1509.6.1硬件可靠性设计1509.6.2软件可靠性设计151第10章计算机控制系统的整体设计与实施15310.1计算机控制系统设计原则15310.1.1计算机控制系统设计原则15310.1.2计算机控制系统设计步骤15510.2计算机控制系统工程设计与实施15810.2.1需求调查15910.2.2可行性分析15910.2.3总体方案设计15910.2.4硬件的工程实现16010.2.5软件的工程实现16210.2.6系统调试与现场运行164第11章太阳能电子秤单片机控制系统设计16611.1电子秤及其控制要求16611.1.1概述16611.1.2控制要求16611.2系统总体方案设计16711.2.1系统组成及工作原理16711.2.2称重模块的数据处理16811.3系统硬件和软件设计16811.3.1硬件电路设计16811.3.2软件设计17011.4系统抗干扰设计171第12章数控加工中心操作面板的设计与PLC实现17212.1加工中心操作面板及其控制要求17212.1.1概述17212.1.2操作面板特性17212.2系统总体方案设计和组成17312.3系统硬件和软件设计17412.3.1硬件电路设计17412.3.2软件设计177参考文献183