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第1章 绪论1

1.1 计算机控制系统的基本概念1

1.2 计算机控制系统的组成2

1.2.1 计算机控制系统的硬件组成2

1.2.2 计算机控制系统的软件组成3

1.2.3 计算机控制系统的特点4

1.2.4 计算机控制系统的可靠性要求5

1.3 计算机控制系统的分类5

1.3.1 数据采集处理系统5

1.3.2 直接数字控制系统6

1.3.3 计算机监督控制系统6

1.3.4 集散控制系统7

1.3.5 现场总线控制系统8

1.3.6 计算机集成制造系统9

1.4 计算机控制系统的发展9

1.4.1 计算机控制技术的发展概况10

1.4.2 计算机控制系统的发展趋势10

思考题与习题12

第2章 计算机控制系统数学描述与分析13

2.1 信号的采样与恢复13

2.1.1 连续信号的采样和量化13

2.1.2 信号的恢复与采样保持器16

2.2 Z变换18

2.2.1 Z变换的定义18

2.2.2 Z变换的求法18

2.2.3 Z变换的基本定理21

2.2.4 Z反变换23

2.3 离散控制系统的数学描述25

2.3.1 差分方程及其求解25

2.3.2 脉冲传递函数27

2.4 离散控制系统稳定性分析31

2.4.1 S平面到Z平面的变换32

2.4.2 离散控制系统的稳定性条件33

2.4.3 离散系统稳定性判定方法34

2.5 计算机控制系统的过渡过程分析36

2.6 离散控制系统的稳态误差分析38

思考题与习题40

第3章 计算机控制系统的硬件技术42

3.1 主机42

3.1.1 工业控制计算机42

3.1.2 可编程序控制器43

3.1.3 单片机与嵌入式控制器44

3.2 数字量输入输出接口45

3.2.1 数字量输入接口45

3.2.2 数字量输出接口46

3.3 模拟量输入接口47

3.3.1 信号调理电路48

3.3.2 多路模拟开关48

3.3.3 前置放大器49

3.3.4 采样保持器50

3.3.5 逐位逼边式A/D转换原理50

3.3.6 A/D转换器的性能指标51

3.3.7 ADC0809简介52

3.3.8 ADC0809接口电路53

3.3.9 12位A/D转换器及其接口电路54

3.3.10 A/D转换模板56

3.4 模拟量输出接口57

3.4.1 D/A转换器工作原理57

3.4.2 D/A转换器的性能指标58

3.4.3 DAC0832简介59

3.5 计算机控制系统的总线技术61

3.5.1 总线的概念及分类61

3.5.2 ISA/EISA总线62

3.5.3 PCI/Compact PCI总线62

3.5.4 串行外部总线63

思考题与习题66

第4章 计算机数字程序控制技术67

4.1 数字程序控制技术67

4.1.1 数字程序控制基础67

4.1.2 逐点比较法直线插补68

4.1.3 逐点比较法圆弧插补71

4.2 步进电动机控制技术74

4.2.1 步进电动机的工作原理75

4.2.2 步进电动机的一些基本参数及术语77

4.2.3 步进电动机驱动控制78

4.2.4 步进电动机单片机控制技术80

4.3 交流伺服电动机概述82

思考题与习题84

第5章 常规控制策略85

5.1 连续控制律的离散化设计85

5.1.1 一阶后向差分变换85

5.1.2 一阶前向差分变换87

5.1.3 双线性变换法（突斯汀变换）88

5.2 数字PID控制89

5.2.1 PID控制器组成89

5.2.2 数字PID控制算法91

5.2.3 数字PID控制算法的改进93

5.2.4 PID参数的整定97

5.3 数字控制器的直接设计101

5.3.1 最少拍控制的基本原理101

5.3.2 最少拍有波纹控制系统设计106

5.3.3 最少拍无纹波控制系统设计110

5.4 纯滞后对象的控制112

5.4.1 大林算法112

5.4.2 史密斯预估控制116

5.5 数字控制器D（z）的程序实现118

5.5.1 直接实现法118

5.5.2 串接实现法119

5.5.3 并接实现法120

5.6 离散控制系统的MATLAB分析与仿真121

本章小结124

思考题与习题125

第6章 先进控制策略127

6.1 模糊控制127

6.1.1 模糊集合128

6.1.2 隶属函数的参数化131

6.1.3 模糊关系及其运算132

6.1.4 模糊关系的合成133

6.1.5 模糊推理134

6.1.6 模糊控制器的组成136

6.1.7 模糊控制器的设计步骤138

6.1.8 基于MATLAB的模糊控制系统设计140

6.2 神经网络控制143

6.2.1 神经网络的基本概念144

6.2.2 感知器和BP网络147

6.2.3 神经网络控制152

6.3 其他控制策略154

6.3.1 最优控制155

6.3.2 自适应控制155

6.3.3 鲁棒控制156

6.3.4 预测控制157

6.3.5 线性控制理论的发展159

6.3.6 专家系统160

思考题与习题162

第7章 计算机控制系统的设计与实现163

7.1 计算机控制系统的设计原则与步骤163

7.1.1 控制系统的设计原则163

7.1.2 控制系统的设计步骤164

7.2 计算机控制系统设计实例167

7.2.1 电阻炉温度计算机控制系统的设计167

7.2.2 变频恒压供水计算机控制系统设计170

7.3 计算机控制系统抗干扰技术178

7.3.1 硬件抗干扰技术179

7.3.2 软件抗干扰技术180

思考题与习题181

第8章 计算机网络控制系统183

8.1 分布式控制系统183

8.1.1 DCS的发展概况183

8.1.2 DCS的体系结构186

8.1.3 DCS的现场控制站187

8.1.4 DCS的操作站188

8.1.5 DCS的组态190

8.2 现场总线控制系统191

8.2.1 现场总线概述192

8.2.2 现场总线控制系统的特点193

8.2.3 几种常用的现场总线技术195

8.3 工业以太网控制系统202

8.3.1 工业以太网的技术特点202

8.3.2 工业以太网控制系统的设计方法203

思考题与习题205

参考文献206