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目录1

绪论1

第一章 计算机控制系统概述7

§1.1 自动控制系统的基本概念7

1.1.1 自动控制与自动控制系统7

1.1.2 开环控制系统与闭环控制系统8

1.1.3 自动控制系统的要求13

1.2.2 计算机控制系统的组成16

1.2.1 基本概念16

§1.2 计算机控制系统的组成与分类16

1.2.3 计算机控制系统的分类19

§1.3 常用的控制微机类型23

1.3.1 可编程序控制器（PLC）24

1.3.2 STD总线工业控制计算机25

1.3.3 工业PC（IPC）26

1.3.4 单片微控制器26

§1.4 计算机控制系统的发展27

思考题与习题29

第二章 单片微型计算机30

§2.1 单片机概述30

2.1.1 单片机的主要特点30

2.1.2 常用单片机概况31

§2.2 MCS-51系列单片机32

2.2.1 MCS-51单片机特点与引脚功能32

2.2.2 MCS-51单片机结构和存储器空间34

2.2.3 特殊功能寄存器及内部I/O功能39

2.2.4 定时器与计数器41

2.2.5 中断系统42

2.2.6 MCS-51单片机串行通信接口43

2.2.7 MCS-51单片机指令系统45

§2.3 MCS-96系列单片机48

2.3.1 MCS-96单片机特点与引脚功能48

2.3.2 MCS-96单片机结构和存储器空间51

2.3.3 中断系统57

2.3.4 内部I/O功能部件59

2.3.5 MCS-96单片机指令系统69

§2.4 其它类型单片机简介81

2.4.1 MOTOROLA系列单片机81

2.4.2 ATMEL系列单片机84

2.4.3 MSP430系列单片机89

思考题与习题91

第三章 可编程序控制器93

§3.1 PLC的基本结构和工作原理93

3.1.1 PLC的基本结构93

3.1.2 PLC的工作原理95

§3.2 PLC的主要功能和性能指标98

3.2.1 PLC的主要功能与特点98

3.2.2 PLC与其它工业控制系统的比较101

3.2.3 PLC的种类和性能指标101

§3.3 立石C200H可编程逻辑控制器103

3.3.1 C200H的基本结构和性能104

3.3.2 C200H存储器的分配与寻址104

§3.4 C200H PLC指令系统简介108

3.4.2 C200H特殊指令109

3.4.1 C200H基本指令109

3.4.3 C200H专用指令121

思考题与习题123

第四章 工业总线控制机124

§4.1 总线结构与典型微型计算机总线简介124

4.1.1 工业控制机总线结构124

4.1.2 总线控制计算机的构成125

4.1.3 总线控制计算机的特点127

4.1.4 常用总线结构128

§4.2 STD总线标准129

4.2.1 STD总线引脚定义129

4.2.2 STD总线时序规范133

§4.3 STD工业总线的系统配置134

4.3.1 STD总线工业控制机的基本系统135

4.3.2 STD总线工业控制机的子系统140

4.3.3 STD总线工业控制机的职能模板145

§4.4 工业PC简介147

思考题与习题151

§5.1 过程通道中的普遍性问题152

5.1.1 采样过程及其数学描述152

第五章 微机控制系统过程通道152

5.1.2 量化及量化误差154

5.1.3 模拟开关155

5.1.4 转换器的编码155

§5.2 模拟量输入通道156

5.2.1 模拟多路转换器157

5.2.2 过程通道中的放大器157

5.2.3 采样／保持电路（S/H）158

5.2.4 模／数转换器162

§5.3 模拟量输出通道167

5.3.1 数／模转换器167

5.3.2 输出保持器169

5.3.3 模拟量输出通道的结构形式170

5.4.1 开关量输入通道172

5.4.2 开关量输出通道172

§5.4 开关量输入与开关量输出通道172

5.4.3 开关量通道的抗干扰措施173

思考题与习题174

第六章 微机控制技术176

§6.1 线性离散系统的差分方程描述176

6.1.1 差分方程177

6.1.2 用差分方程描述离散系统177

6.1.3 差分方程的解法179

6.2.1 数字PID控制算法181

§6.2 数字PID控制181

6.2.2 数字PID调节器的改进184

6.2.3 数字PID调节器的参数整定187

6.2.4 数字PID调节器的自寻最优控制189

§6.3 先进过程控制技术简介192

6.3.1 模糊控制技术192

6.3.2 神经网络控制技术202

6.3.3 基于遗传算法的控制技术207

思考题与习题215

§7.1 微机控制系统的设计过程216

第七章 微机控制焊接系统的设计216

7.1.1 控制任务调研217

7.1.2 系统总体方案设计218

7.1.3 计算机选型、硬件电路的设计218

7.1.4 控制系统软件设计221

7.1.5 控制系统可靠性设计223

7.1.6 硬件、软件的联机调试及仿真224

7.1.7 现场调试225

§7.2 电弧焊的微机控制225

7.2.1 电弧焊自动控制技术226

7.2.2 非熔化极电弧焊的微机控制236

7.2.3 熔化极电弧焊的微机控制241

§7.3 自动焊接小车的单片机控制249

7.3.1 系统结构及控制原理249

7.3.2 数据采集与处理252

7.3.3 多自由度焊接小车的整体控制257

7.4.2 图像预处理260

7.4.1 对中系统260

§7.4 微计算机图像处理技术控制焊缝对中260

7.4.3 对中偏差量的计算262

7.4.4 调整量计算及输出262

§7.5 微计算机模式识别技术自动检测焊缝缺陷263

7.5.1 检测系统263

7.5.2 焊缝X光片的图像处理264

7.5.3 焊接缺陷的微计算机识别268

§7.6 焊接机器人271

7.6.1 机器人基础272

7.6.2 焊接机器人277

§7.7 计算机辅助焊接技术简介287

7.7.1 焊接专家系统287

7.7.2 人工神经网络在焊接中的应用292

7.7.3 模糊推理技术在焊接中的应用297

7.7.4 智能混合系统在焊接中的应用302

思考题与习题304

参考文献306