计算机控制技术

本书从符合学生学习规律的角度，对计算机控制技术的编写体系进行了梳理，力求做到内容逻辑合理、分类清楚、易于理解。本书内容包括：绪论，计算机控制系统基础、计算机控制系统中的检测设备和执行机构、计算机控制系统中的总线技术、计算机控制系统中的过程通道技术、计算机控制系统中的抗干扰技术、计算机控制系统中的通信技术、计算机控制系统中的网络技术、计算机控制系统中的控制策略与实现、计算机控制系统中的软件技术、计算机控制系统的设计及实例。作为教材，讲授本书全部内容需要50～60学时，也可根据需求适当增减授课内容。本书可作为普通高等院校自动化专业、机电一体化专业学生的教材，也可作为相关工程技术人员的参考书。

序
前言
第一章绪论
第一节工业革命与自动化控制
第二节计算机控制概述
一、计算机控制技术的工作原理
二、计算机控制系统的组成
三、计算机控制技术的发展概况
四、计算机控制系统的设计步骤
思考题
第二章计算机控制系统基础
第一节计算机控制系统的采样及信号特点
一、计算机控制系统的信号形式
二、信号的采样、采样周期和采样定理
三、信号的保持
第二节计算机控制系统的数学模型
一、Z变换
二、数学模型
思考题
第三章计算机控制系统中的检测设备和执行机构
第一节检测设备
一、传感器
二、变送器
第二节执行机构
一、气动执行机构
二、电动执行机构
思考题
第四章计算机控制系统中的总线技术
第一节内部总线
一、SPI总线
二、I2C总线
第二节系统总线
一、ISA总线
二、PCI总线
三、PC/104总线
第三节外部总线
一、RS232总线
二、RS485总线
三、USB总线
思考题
第五章计算机控制系统中的过程通道技术
第一节概述
第二节通道接口技术
一、通道地址译码技术
二、总线接口常用芯片
第三节数字量输入通道
一、数字量输入通道的结构
二、输入调理电路
第四节数字量输出通道
一、数字量输出通道的结构
二、输出驱动电路
第五节模拟量输出通道
一、模拟量输出通道的结构
二、多路转换器（多路开关）
三、采样/保持器
四、D/A转换技术
第六节模拟量输入通道
一、模拟量输入通道的结构
二、信号处理
三、采样/保持的应用
四、A/D转换技术
思考题
第六章计算机控制系统中的抗干扰技术
第一节干扰的形成
一、干扰的来源
二、干扰的作用途径
三、干扰的作用形式
第二节硬件抗干扰技术
一、共模干扰的抑制
二、串模干扰的抑制
三、长线传输干扰的抑制
四、供电系统的抗干扰技术
五、接地技术
第三节软件抗干扰技术
一、数字量输入/输出通道的软件抗干扰技术
二、模拟量输入通道的采样数据的合理性判别及报警
三、模拟量输入通道采样数据的数字滤波方法
四、软件冗余技术
五、程序运行失常的软件抗干扰
思考题
第七章计算机控制系统中的通信技术
第一节通信系统的性能指标
一、有效性指标
二、可靠性指标
第二节数据的传输方式
一、串行传输与并行传输
二、同步传输与异步传输
三、通信线路工作方式
第三节信号的传输模式
一、信道的频率特性
二、基带传输
三、载波传输
四、宽带传输
第四节数据编码
一、数据的编码
二、数字码元编码
三、模拟码元编码
第五节通信数据的差错校验
一、奇/偶校验
二、校验和
三、循环冗余码校验
第六节基于异步传输的系统构建
一、主从方式通信
二、自定义串行协议通信系统的设计
三、Modbus协议
四、透明传输技术
五、热网计量监控系统
思考题
第八章计算机控制系统中的网络技术
第一节计算机网络概述
一、计算机网络的分类
二、因特网（Internet）
第二节计算机网络互联与协议
一、计算机网络的系统结构
二、网络互联设备
三、网络传输介质的访问控制方式
第三节控制网络与现场总线
一、控制网络
二、现场总线
三、代表性现场总线简介
第四节无线网络
一、无线网络概述
二、无线个人区域网
三、无线局域网
四、无线城域网与无线广域网
思考题
第九章计算机控制系统中的控制策略与实现
第一节数据处理方法
一、线性标度变换
二、非线性标度变换
第二节数字PID控制算法
一、标准数字PID控制算法
二、数字PID控制算法的改进
三、数字PID控制参数的整定
第三节基于数字PID控制的复杂控制系统
一、串级控制系统
二、前馈控制系统
三、纯迟延补偿控制系统
四、解耦控制系统
第四节模型预测控制
一、模型算法控制
二、动态矩阵控制
三、预测控制系统的参数选择
四、预测控制仿真计算工具
第五节其他优选控制策略简介
一、自适应控制
二、模糊控制
三、专家控制
四、神经网络控制
第六节控制策略的工程实现
一、给定值处理
二、被控量处理
三、偏差处理
四、控制策略的实现
五、控制量处理
六、自动/手动切换
思考题
第十章计算机控制系统中的软件技术
第一节计算机控制系统软件概述
一、计算机控制系统软件的功能模块
二、计算机控制系统软件的开发工具
三、计算机控制系统软件的设计流程
第二节监控组态软件
一、组态软件的含义
二、组态软件的地位
三、组态软件的系统构成
四、组态软件的使用步骤
第三节计算机控制系统中的数据库
一、数据库系统概述
二、实时数据库
思考题
第十一章计算机控制系统的设计及实例
第一节计算机控制系统的结构类型
一、数据采集系统
二、操作指导系统
三、直接数字控制
四、监督控制系统
五、集散控制系统
六、现场总线控制系统
第二节计算机控制系统的设计与实施
一、计算机控制系统设计原则
二、计算机控制系统的设计与实现
三、控制系统的调试与投运
第三节计算机控制系统的设计案例
一、计算机控制的单元技术实例——温度控制器设计
二、计算机控制的集成技术实例（小型）——橡胶护舷硫化控制系统
三、计算机控制的集成技术实例（中型）——啤酒发酵过程计算机控制系统
四、计算机控制的集成技术实例（大型）——火电厂发电机组DCS控制系统
思考题
参考文献