計算機控制技術及其套用（第2版）

本書分為基礎篇、技術篇和套用篇。基礎篇介紹了計算機控制系統的理論基礎，包括系統數學模型的描述方法、連續系統分析設計方法的回顧、離散系統的分析、數字控制器的設計與實現等內容。技術篇介紹了工業控制計算機及其接口技術、過程通道技術、可靠性和抗干擾技術、控制系統承擔灑重中的軟體技術——組態軟體，以及集成了計算機控制系統許多關鍵技術的集散控制系統DCS。套用篇介紹了計算機控制技術套用的具體模式和實例，包括計算機控制系統的多種解決方案及案例分析、計算機控制技術在簡單過程控制和流程工業自動化中的套用實例。為方便教學和自學，所有章節都有引言和小結，配有思考題與習題。其中，小結以知識點提要列出，以應驗盼方便慕課、微課、微視頻、翻轉課堂等現代教學資源的製作。

本書作為精品課程建設的組成部分，提供了公開的網路資源，包括各章的教學課件、參考文獻和有關思考題與習題的指導信息，以便於廣大師生使用。

本書可作為電子信息科學與技術、計算機科學與技術、電子信息工程、電氣工程及自動化、測控技術與儀器等專業的教材和有關工程技術人員的參考資料。

基礎篇溯本而求源，溫故而知新

第1章概述

1.1自動控制的基本概念

1.1.1自動控制的引驗翻例

1.1.2自動控制中的基本問題

1.2計算機控制系統

1.2.1計算機控制系統的結構

1.2.2計算機控制系統的分類

1.2.3計算機控制技術及其發展

1.3課程的研究內容和學習方法

1.3.1研究內容

1.3.2學習方法

本章知識點

思考題與習題

第2章計算機控制系統的理論基礎

2.1控制系統的數學模型

2.1.1控制系統的描述方法

2.1.2用微分方程表示的系統模型

2.1.3用脈衝回響表示的系統模型

2.1.4拉普拉斯變換

2.1.5用傳遞函式表示的系統模型

2.1.6系統的方框圖

2.1.7狀態空間概念和模型框圖

2.2連續系統的分析和設計

2.2.1連續系統的性能指標

2.2.2連續系統的分析和設計方法回顧

2.3離散系統的描述方法

2.3.1離散系統與連續系統的關係

2.3.2採樣過程和採樣定理

2.3.3序列和差分方程

2.3.4用脈衝回響表示的離散系統模型

2.3.5z變換及其性質

2.3.6脈衝傳遞函式

2.3.7離散系統的狀態空間描述

2.3.8離散系統的其他描述方法

2.4離散系統的分析

2.4.1s平面和z平面之間的映射

2.4.2穩定性分析

2.4.3靜態誤差分析

2.4.4動主榜挨態特性分析

本章知識點

思考題與習題

第3章數字控制器的設計與實現

3.1數字控制器的設計方法

3.1.1近似設計法

3.1.2解析設計法

3.2離散化方法

3.2.1積分變換法

3.2.2零極點匹配法

3.2.3等效變換法

3.2.4離散化方法比較

3.3PID控制

3.3.1PID控制的原理

3.3.2數字PID控制算法

3.3.3數字PID控制的參數整定

3.4最少拍隨動系統

3.4.1最少拍隨動系統的原理

3.4.2最少拍隨動系臘棵估統的設計

3.4.3最少拍無紋波隨動系統的設計

3.5控制抹店端提算法的實現

3.5.1實現框圖與算法

3.5.2串列實現與並行實現

本章知識點

思考題與習題

技術篇工欲善其事，必先利其器

第4章控制系統中的計算機及其接口技術

4.1工業控制計算機

4.1.1工業控制計算機的特點和結構

4.1.2嵌入式系統與單片機

4.1.3典型工業控制計算機的產品

4.2控制系統中的接口技術

4.2.1接口與匯流排

4.2.2並行接口

4.2.3串列接口

4.2.4現場匯流排

4.3控制系統中的人機互動技術

4.3.1人機互動及其要求

4.3.2人機互動的設計技術

4.4工業控制計算機軟體系統簡介

4.4.1系統軟體

4.4.2套用軟體

本章知識點

思考題與習題

第5章計算機控制系統中的過程通道

5.1感測器與執行器

5.1.1感測器和變送器

5.1.2IEEE 1451智慧型變換器標準

5.1.3執行器及其分類

5.1.4伺服電機和步進電機

5.1.5變頻器與電動執行器

5.2輸入通道

5.2.1控制系統中的信號種類及特點

5.2.2數字量信號處理方式

5.2.3模擬量信號處理方式

5.2.4數據採集的原理和實現

5.3輸出通道

5.3.1輸出通道的基本結構

5.3.2輸出通道中的開關信號驅動

5.3.3輸出通道中的模擬信號驅動

5.3.4電機控制

本章知識遙譽說點

思考題與習題

第6章控制系統的可靠性與抗干擾技術

6.1可靠性與抗干擾技術的基本概念

6.1.1可靠性的概念

6.1.2電磁兼容性

6.1.3噪聲的分類和耦合方式

6.1.4控制系統可靠性設計的基本途徑

6.2硬體的可靠性與抗干擾技術

6.2.1元器件與系統結構

6.2.2濾波與去耦電路

6.2.3隔離與禁止技術

6.2.4電源干擾的抑制與接地技術

6.2.5電源管理和熱插拔技術

6.2.6Watchdog技術

6.2.7印製板的抗干擾措施

6.3軟體的可靠性與抗干擾技術

6.3.1存儲空間分配和程式結構的設計

6.3.2數字濾波技術

6.3.3數據的檢錯和糾錯

6.3.4開機自檢與故障診斷

本章知識點

思考題與習題

第7章控制系統的組態軟體

7.1工控組態軟體概述

7.1.1組態軟體及其特點

7.1.2組態軟體的功能

7.1.3組態軟體的發展

7.2MCGS組態軟體

7.2.1MCGS組態軟體的特點和組成

7.2.2MCGS工程構成

7.2.3MCGS組態過程

7.3組態王組態軟體

7.3.1組態王軟體的特點和組成

7.3.2組態王軟體的構成

7.3.3組態王組態過程

7.4力控監控組態軟體

7.4.1力控軟體的特點和組成

7.4.2力控軟體的構成

7.4.3力控組態過程

本章知識點

思考題與習題

第8章集散控制系統

8.1DCS的產生與發展

8.1.1DCS的產生

8.1.2DCS的發展

8.1.3EPA現場匯流排

8.2DCS的體系結構

8.2.1DCS的分層結構

8.2.2DCS的硬體結構

8.2.3DCS的網路結構

8.2.4DCS的軟體結構

8.3WebField JX300XP控制系統

8.3.1概述

8.3.2JX300XP系統的組成

8.3.3JX300XP系統的硬體

8.3.4JX300XP系統的軟體

本章知識點

思考題與習題

套用篇學以致用，用學相長

第9章計算機控制系統的解決方案

9.1基於嵌入式系統的解決方案

9.1.1組成和特點

9.1.2案例1：由嵌入式系統控制的全自動洗衣機

9.2基於智慧型控制儀表的解決方案

9.2.1組成和特點

9.2.2案例2：基於智慧型控制儀表的電阻爐溫度控制系統

9.3基於可程式邏輯控制器的解決方案

9.3.1組成和特點

9.3.2案例3： PLC控制的工業洗衣機

9.4基於分散式數據採集與控制模組的解決方案

9.4.1組成和特點

9.4.2案例4：潮流水槽計算機檢測與控制系統

9.5基於可程式自動化控制器的解決方案

9.5.1組成和特點

9.5.2案例5： PAC在橋樑健康檢測系統中的套用

本章知識點

思考題與習題

第10章計算機控制技術在簡單過程控制中的套用

10.1實例1：水箱液位控制

10.1.1被控對象和控制方案

10.1.2硬體組成

10.1.3組態過程

10.1.4PID整定實驗過程

10.2實例2：鍋爐溫度控制

10.2.1被控對象和控制方案

10.2.2硬體組成

10.2.3組態過程

10.2.4PID算法設計

10.2.5PID整定實驗過程

本章知識點

思考題與習題

第11章計算機控制技術在流程工業自動化中的套用

11.1DCS在循環流化床鍋爐中的套用

11.1.1工藝介紹

11.1.2系統設計

11.1.3系統組態

11.1.4控制流程

11.1.5系統運行

11.2DCS在大中型氮肥裝置中的套用

11.2.1工藝介紹

11.2.2系統設計

11.2.3系統組態

11.2.4控制流程

11.2.5系統運行

本章知識點

思考題與習題

附錄有關工業自動化產品及企業網址

參考文獻

計算機控制技術及其套用（第2版）

基本介紹

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