计算机控制技术

本书是普通高等教育“十一五”重量规划教材。本书介绍计算机控制系统的组成、基本控制算法及软、硬件系统在工业控制中的应用技术。全书共9章，主要内容以典型微型计算机（工控机和单片机）控制系统为例，介绍一般性控制系统的基本概念、原理和各组成部分，分别讲述输入／输出通道接口技术、顺序控制与数字程序控制、数字控制器的设计、模糊控制技术、多微处理器控制系统、控制技术中的计算机系统、计算机控制系统的设计等内容。本书可作为高等院校计算机应用、自动化、电子工程、机电工程等专业计算机控制技术课程的教材，也可作为从事计算机控制系统设计工程技术人员的参考书。

朱玉玺，佛山科技学院计算机科学与技术系教授，出版重量十一五规划教材《计算机控制技术》，曾在美国坡士顿计算机培训中心进修学习。

第1章绪论1
1.1控制系统组成1
1.2计算机控制系统的分类4
1.3工业控制计算机的特点8
1.4计算机控制系统的发展状况9
习题111
第2章输入通道接口技术12
2.1信号测量与传感器技术12
2.1.1温度测量传感器12
2.1.2压力测量传感器14
2.1.3流量测量传感器15
2.2模拟信号输入通道接口15
2.2.1模拟多路开关16
2.2.2A/D转换器20
2.2.3数据采集与处理方法26
2.3键盘接口技术30
2.3.1独立式按键30
2.3.2行列式键盘31
2.3.3软键盘与触摸屏接口35
2.4开关量信号输入接口37
2.4.1多路开关量信号输入接口技术37
2.4.2光电隔离与大功率输入接口技术38
习题240
第3章输出通道接口技术41
3.1模拟信号输出通道接口41
3.1.1D/A转换器41
3.1.2PWM技术44
3.2LED显示器及其接口技术45
3.2.1动态LED显示器接口技术46
3.2.2静态LED显示器接口技术48
3.3LCD显示器接口技术50
3.3.1单色LCD显示原理50
3.3.2彩色LCD显示原理51
3.3.3单色LCD器件的驱动方式51
3.3.4点阵式单色LCD显示器的接口53
3.4开关量输出接口技术55
3.4.1输出接口光电隔离技术56
3.4.2继电器输出接口56
3.4.3大功率输出接口58
3.5电动机控制接口技术59
3.5.1小功率直流电动机调速原理及控制接口59
3.5.2步进电机工作原理及控制接口62
习题369
第4章顺序控制与数字程序控制71
4.1顺序控制71
4.2数字程序控制75
4.2.1逐点比较插补法75
4.2.2数字积分器插补法84
习题492
第5章数字控制器的设计93
5.1计算机控制系统的理论基础93
5.1.1控制系统中信号的基本形式与控制系统的基本结构93
5.1.2连续系统的数学描述96
5.1.3离散系统的数学描述99
5.1.4Z变换102
5.1.5离散系统的传递函数108
5.1.6采样周期的选择118
5.2数字控制器的PID设计方法122
5.2.1PID设计方法122
5.2.2PID算法的离散形式128
5.2.3PID算法数字控制器的改进129
5.2.4PID算法数字控制器的参数整定135
5.3数字控制器的直接设计方法139
5.3.1最少拍无差系统140
5.3.2最少拍无纹波系统150
5.3.3纯滞后系统153
5.4串级控制159
5.5前馈控制162
5.6解耦控制164
5.7控制算法的实现166
5.7.1直接实现法166
5.7.2级联实现法168
5.7.3并行实现法171
习题5173
第6章模糊控制技术175
6.1模糊控制发展概况175
6.2常见的控制器类型及模糊规则177
6.3简单模糊逻辑控制系统180
6.4基本模糊控制器设计181
6.5模糊数学模型187
6.6模糊控制的发展191
习题6191
第7章多微处理器控制系统192
7.1多微处理器控制系统的结构形式192
7.2多微处理器控制系统的数据通信194
7.3多微处理器控制系统总线196
7.3.1并行总线197
7.3.2串行通信标准总线205
7.3.3现场总线技术219
习题7224
第8章控制技术中的计算机系统225
8.1工业控制计算机（IPC）225
8.2可编程控制器（PLC）228
8.3嵌入式系统231
8.3.1嵌入式系统简介231
8.3.2嵌入式系统开发步骤233
8.3.3嵌入式系统的硬件设计234
8.3.4嵌入式系统的软件设计236
8.3.5嵌入式操作系统的简介与选用239
习题8245
第9章计算机控制系统的设计246
9.1计算机控制系统的设计步骤与方法246
9.1.1总体方案的确定247
9.1.2计算机控制系统输入部分的设计251
9.1.3确定控制算法253
9.1.4计算机控制系统输出部分的设计254
9.1.5计算机控制系统的调试255
9.2计算机控制系统的可靠性设计255
9.3计算机控制系统的抗干扰技术265
9.3.1硬件抗干扰技术265
9.3.2软件抗干扰技术276
9.4计算机控制系统设计举例277
习题9286
附录A常用函数的拉氏变换与Z变换对照表287
附录B部分习题参考答案288
参考文献292