计算机控制技术(理论方法与应用微课视频版高等学校电子信息类专业系列教材)

本书分为基础篇、技术 篇和应用箱，分别介绍计算 机控制系统的基本理论、主 要技术和工程应用。基础篇 介绍了计算机控制系统的理 论基础（包括控制系统的数 学模型、连续系统的分析和 设计、离散系统的描述方法 ）及数字控制器的设计与实 现等内容。技术篇介绍了控 制系统中的计算机及其接口 技术、过程通道技术、可靠 性与抗干扰技术、控制系统 中的软件技术——组态软件 以及集散控制系统（DCS） 。应用篇介绍了计算机控制 技术应用的具体模式和实例 ，包括计算机控制系统的多 种解决方案及案例分析、计 算机控制技术在简单过程控 制和流程工业自动化中的应 用实例。为方便教学和自学 ，每章都有本章知识点、思 考题与习题，并且书中配有 一些项目和案例应用，可加 强读者对知识点的掌握。本 书作为精品课程建设的组成 部分，按新形态教材的要求 建设，提供了丰富的网络资 源，包括教学课件、微课视 频和习题解答等。 本书可作为高等学校电 子信息科学与技术、计算机 科学与技术、电于信息工程 、电气工程及自动化、测控 技术与仪器、机械电子工程 等专业的教材，也可作为有 关工程技术人员的参考资料 。

卢亚平：机器人教研室主任，昆山市智能制造技能大师工作室领衔人。长期从事工业机器人、过程控制等领域的教学和科研工作。2012年编写了“新坐标大学本科电子信息类专业系列教材”——《计算机控制技术及其应用》清华大学出版。 2017年秉承教材的新颖性、应用性和适用性的原则，对教材《计算机控制技术及其应用》进行改版（第二版的修订），成为教育部高等学校电子信息类专业教学指导委员会规划教材。2014发表核心论文：分散控制系统实验室的改进与创新[J]，实验技术与管理。对分散控制系统(DCS)实验室的控制系统设计不合理等问题提出改进和创新思路,包括控制站整体结构分配方法、改进组态和实验项目、改进温度控制器件等,实现提高教学质量、满足教学要求和提高学生专业能力等目标。先后出版了《FANUC工业机器人编程操作与仿真》《工业机器人工具设计与仿真》《电力电子技术与应用》等图书。

基础篇 溯本而求源 温故而知新 第1章 概述 1.1 自动控制的基本概念 1.1.1 自动控制的引例 1.1.2 自动控制中的基本问题 1.2 计算机控制系统 1.2.1 计算机控制系统的结构 1.2.2 计算机控制系统的分类 1.2.3 计算机控制技术及其发展 1.3 课程的研究内容和学习方法 1.3.1 研究内容 1.3.2 学习方法 本章知识点 思考题与习题 第2章 计算机控制系统的理论基础 2.1 控制系统的数学模型 2.1.1 控制系统的描述方法 2.1.2 用微分方程表示的系统模型 2.1.3 用脉冲响应表示的系统模型 2.1.4 拉普拉斯变换 2.1.5 用传递雨数表示的系统模型 2.1.6 系统的方框图 2.1.7 状态空间概念和模型框图 2.2 连续系统的分析和设计 2.2.1 连续系统的性能指标 2.2.2 连续系统的分析和设计方法回顾 2.3 离散系统的描述方法 2.3.1 离散系统与连续系统的关系 2.3.2 采祥过程和采样定理 2.3.3 序列和差分方程 2.3.4 用脉冲响应表示的离散系统模型 2.3.5 z变换及其性质 2.3.6 脉冲传递雨数 2.3.7 离散系统的状态空间描述 2.3.8 离散系统的其他描述方法 2.4 离散系统的分析 2.4.1 s平面和z平面之间的映射 2.4.2 稳定性分析 2.4.3 静态误差分析 2.4.4 动态特性分析 本章知识点 思考题与习题 第3章 数字控制器的设计与实现 3.1 数字控制器的设计方法 3.1.1 近似设计法 3.1.2 解析设计法 3.2 离散化方法 3.2.1 积分变换法 3.2.2 零极点匹配法 3.2.3 等效变换法 3.2.4 离散化方法比较 3.3 PID控制 3.3.1 PID控制的原理 3.3.2 数字PID控制算法 3.3.3 数字PID控制的参数整定 3.4 最少拍随动系统 3.4.1 最少拍随动系统的原理 3.4.2 最少拍随动系统的设计 3.4.3 最少拍无纹波随动系统的设计 3.5 控制算法的实现 3.5.1 实现框图与算法 3.5.2 串行实现与并行实现 本章知识点 思考题与习题 技术篇 工欲善其事 必先利其器 第4章 控制系统中的计算机及其接口技术 4.1 工业控制计算机 4.1.1 工业控制计算机的特点和结构 4.1.2 嵌入式系统与单片机 4.1.3 典型工业控制计算机的产品 4.2 控制系统中的接口技术 4.2.1 接口与总线 4.2.2 并行接口 4.2.3 串行接口 4.2.4 现场总线 4.3 控制系统中的人机交互技术 4.3.1 人机交互及其要求 4.3.2 人机交互的设计技术 4.4 工业控制计算机软件系统简介 4.4.1 系统软件 4.4.2 应用软件 本章知识点 思考题与习题 第5章 计算机控制系统中的过程通道 5.1 传感器与执行器 5.1.1 传感器和变送器 5.1.2 IEEE 1451智能变换器标准 5.1.3 执行器及其分类 5.1.4 伺服电机和步进电机 5.1.5 变频器与电动执行器 5.2 输入通道 5.2.1 控制系统中的信号种类及特点 5.2.2 数字量信号处理方式 5.2.3 模拟量信号处理方式 5.2.4 数据采集的原理和实现 5.3 输出通道 5.3.1 输出通道的基本结构 5.3.2 输出通道中的开关信号驱动 5.3.3 输出通道中的模拟信号驱动 5.3.4 电机控制 本章知识点 思考题与习题 第6章 控制系统的可靠性与抗干扰技术 6.1 可靠性与抗干扰技术的基本概念 6.1.1 可靠性的概念 6.1.2 电磁兼容性 6.1.3 噪声的分类和耦合方式 6.1.4 控制系统可靠性设计的基本途径 6.2 硬件的可靠性与抗干扰技术 6.2.1 元器件与系统结构 6.2.2 滤波与去耦电路 6.2.3 隔离与屏蔽技术 6.2.4 电源干扰的抑制与接地技术 6.2.5 电源管理和热插拔技术 6.2.6 Watchdog技术 6.2.7 印制电路板的抗干扰措施 6.3 软件的可靠性与抗干扰技术 6.3.1 存储空间分配和程序结构的设计 6.3.2 数字滤波技术 6.3.3 数据的检错和纠错 6.3.4 开机自检与故障诊断 本章知识点 思考题与习题 第7章 控制系统的组态软件 7.1 工控组态软件概述 7.1.1 组态软件及其特点 7.1.2 组态软件的功能 7.1.3 组态软件的发展 7.2 MCGS组态软件 7.2.1 MCGS组态软件的特点和组成 7.2.2 MCGS工程构成 7.2.3 MCGS组态过程 7.3 组态王组态软件 7.3.1 组态王软件的特点