计算机控制技术

本书系统地介绍了计算机控制技术的基本理论、设计方法以及工程应用。其主要内容包括计算机控制系统概述、计算机控制系统的接口技术、过程输入输出通道、两级计算机控制系统、计算机控制系统程序设计、数字控制器的模拟化设计方法、数字控制器的离散化设计方法和复杂控制规律。本书在编写上注重理论联系实际，既重视理论体系的完整性，又注重工程实际应用。
本书可作为高等院校自动化、电气工程及其自动化、电子信息工程、计算机科学与技术、新能源科学与工程、机电一体化、数控技术等专业的本科生和研究生教材，同时也可作为有关工程技术人员的参考书。

第1章计算机控制系统概述
1.1计算机控制系统的组成
1.1.1计算机控制系统的硬件
1.1.2计算机控制系统的软件
1.2计算机控制系统的分类
1.2.1操作指导控制系统
1.2.2直接数字控制系统（DDC）
1.2.3计算机监督系统（SCC）
1.2.4嵌入式系统
1.2.5现场总线控制系统（FCS）
1.3计算机控制系统的发展趋势
习题与思考题
第2章计算机控制系统的接口技术
2.1存储器及I／O接口的编址方式
2.1.1编址方法
2.1.2程序存储器的扩展
2.1.3数据存储器的扩展
2.2可编程并行接口8255A
2.2.18255A的结构
2.2.28255A的操作方式
2.2.3接口方法
2.38155与MCS—51接口技术
2.3.18155的结构
2.3.28155RAM／IO接口寻址方法
2.3.3命令寄存器及状态寄存器
2.3.48155的定时器／计数器
2.3.58155与MCS—51接口方法举例
2.4键盘与显示器接口
2.4.1LED显示器接口
2.4.2键盘接口
2.4.38155键盘显示器接口
习题与思考题
第3章过程输入输出通道
3.1过程通道及其分类
3.2数字量输入／输出通道
3.2.1数字量输入通道
3.2.2数字量输出通道
3.3模拟量输入通道
3.3.1输入信号的处理
3.3.2放大器
3.3.3采样，保持器（S／H）
3.3.4多路开关
3.3.5模数转换器
3.4模数转换器ADC0809
3.4.1ND转换的原理
3.4.2A／D转换器的技术指标
3.4.3ADC0809的结构
3.4.4ADC0809与MCS—51接口
3.5模拟量输出通道
3.6数模转换（D／A）接口
3.6.1D／A转换的原理
3.6.2DAC0832的结构
3.6.3DAC0832与MCS—51的接口方法
习题与思考题
第4章两级计算机控制系统
4.1串行接口基础
4.1.1串行接口的常用术语
4.1.2RS—232C总线
4.2MCS—51的串行接口
4.2.1串行接口的组成和特性
4.2.2多机通信
4.2.3串行接口应用举例——双机通信
4.3MCS—51与PC通信程序
4.3.1用汇编语言编写的MCS—51与PC通信程序
4.3.2用C语言编写的MCS—51与PC通信程序
4.3.3PC与8031多机通信技术
4.3.4PC与MCS—51单片机组成的两级控制系统
习题与思考题
第5章计算机控制系统程序设计
5.1判断程序
5.1.1算术判断程序
5.1.2逻辑判断程序
5.1.3标志判断程序
5.2巡回检测程序
5.2.1巡回检测中的模拟量输入通道
5.2.2采样定理与采样周期的选取
5.2.3巡回检测系统程序的设计
5.3越限报警程序
5.3.1软件报警程序
5.3.2直接报警程序
5.4步进电机控制程序
5.4.1步进电机的工作原理
5.4.2步进电机的控制
5.4.3步进电机控制程序的设计
5.5控制算法PID程序
5.5.1PID控制算法
5.5.2PID控制算法程序设计
5.6数字滤波程序
5.6.1程序判断滤波
5.6.2中值滤波
5.6.3算术平均值滤波
5.6.4加权平均值滤波
5.6.5RC数字低通滤波
5.6.6复合数字滤波
5.6.7数字滤波程序小结
5.7标度变换程序
5.7.1线性参数标度变换程序
5.7.2非线性参数标度变换程序
5.8线性化处理程序
5.8.1线性插值
5.8.2抛物线插值
5.8.3线性插值法的应用举例
习题与思考题
第6章数字控制器的模拟化设计方法
6.1数字控制器的模拟化设计方法概述
6.1.1模拟化设计方法
6.1.2模拟化设计方法的应用
6.2模拟控制器的离散化方法
6.2.1零阶保持器法
6.2.2双线性变换法
6.2.3差分变换法
6.3数字PID控制算法及其改进
6.3.1数字PID控制算法
6.3.2数字PID控制算法的改进
6.4采样周期的选择
6.5PID数字控制器的参数整定
6.5.1凑试法
6.5.2优选法
6.5.3扩充临界比例度法
6.5.4扩充响应曲线法
6.5.5归一参数整定法
6.5.6PID数字控制器设计举例
习题与思考题
第7章数字控制器的离散化设计方法
7.1Z变换
7.1.1采样函数的拉氏变换
7.1.2采样函数的z变换
7.1.3Z变换的性质
7.1.4用Z变换解线性常系数差分方程
7.1.5Z反变换
7.1.6扩展Z变换
7.2数字控制器的离散化设计方法概述
7.2.1离散化设计方法
7.2.2离散化设计方法的基本原理
7.2.3设计步骤
7.2.4系统的性能指标
7.3最小拍有波纹控制系统的设计
7.3.1确定闭环脉冲传递函数WB（Z）的方法
7.3.2最小拍有波纹系统的设计举例
7.3.3最小拍有波纹系统的局限性
7.4最小拍无波纹控制系统的设计
7.4.1最小拍系统产生波纹的原因
7.4.2最小拍无波纹系统WB（Z）的确定方法
7.4.3最小拍无波纹系统的设计举例
7.5控制算法在计算机上的实现
7.5.1直接程序法
7.5.2串行程序法
7.5.3并行程序法
习题与思考题
第8章复杂控制规律
8.1Smith预估计器
8.1.1纯滞后补偿原理
8.1.2带Smith预估计器的DDC系统
8.2Dahlin算法
8.2.1数字控制器D（z）的形式
8.2.2振铃现象及其消除
8.2.3具有纯滞后系统的数字控制器的直接设计步骤
8.2.4Dahlin算法与Smith补偿法的比较
8.3前馈控制
8.3.1前馈控制原理
8.3.2前馈一反馈控制
8.4串级控制
8.4.1串级控制系统的组成和工作原理
8.4.2串级控制系统的特点
8.4.3串级控制系统的应用范围
8.4.4用计算机实现的串级控制系统
8.4.5串级控制系统的设计
8.5多变量解耦控制
8.5.1多变量解耦控制问题的概述
8.5.2解耦控制原理
8.5.3多变量解耦控制器的设计
习题与思考题
参考文献