計算機控制系統（第三版）

內容簡介

全書共分十章。主要內容有：計算機控制系統的一般知識與概述；計算機控制系統的基礎；計算機控制系統中的匯流排技術；輸入輸出接口技術；數據通信技術；網路技術(包括計算機網路的基礎知識、無線通信網路、控制網路與現場匯流排技術等)；控制策略、模型預測控制和模糊控制，並對工程上的實喇陵埋現也作了介紹；軟體技術(包括資料庫技術、套用軟體以及商品化的工業控制軟體等)。在介紹了基本的理論知識與技術基礎後，本書還詳盡地介紹了典型的計算機控制系統設計技術、方法以及不同規模的計算機控制系統套用實例，最後介紹了流程工業企業綜合自動化系統(現代集成製造系統)。

本書不僅適合於高等院校自動化、電氣工程及其自動化、機電一體化及計算機應捆蜜狼用等相關專業高年級本科生或研究生作為“計算機控制系統”或相近課程的教材，同時也可供從事工業控制及相關領域工作人員參考。

圖書目錄

第一章緒論1

第一節計算機控制系統的一般概念1

一、計算機控制系統概述1

二、計算機控制系統的組成2

三、計算機控制系統的效益3

第二節酷刪厚舉計算機控制系統的分類4

一、計算機巡迴檢測和操作指導系統4

二、計算機直接數字控制系統DDC5

三、計算機監督控制系統SCC5

四、計算機集散控制系統DCS6

五、現場匯流排控制系統FCS6

六、工業過程的計算機集成製造系統(流程CIMS)7

第三節計算機控制系統的設計與實現9

一、設計與實施計算機控制系統的一般步驟9

二、計算機控制系統的設計方法9

第四節過程計算機控制系統的發展概況及趨勢10

思考題與習題12

第二章計算機控制系統基礎13

第一節計算機控制系統的採樣及信號特點13

一、計算機控制系統的信號形式13

二、信號的採樣、採樣周期和採樣定理14

三、信號的保持15

第二節計算機控制系統的數學模型16

一、Z變換16

二、計算機控制系統的數學模型21

第三節離散控制系統的分析25

一、系盼充欠統的穩定性25

二、系統的可控性、可達性和可觀性、可檢測性26

三、系統的靈敏性和魯棒性28

思考題與習題30

第三章計算機控制系統中的匯流排技術32

第蘭斷己潤一節匯流排技術概論32

一、匯流排的概念32

二、匯流排的分類34

三、匯流排的模板化結構35

四、匯流排的體系結構35

五、匯流排的控制方式37

第二節RS232匯流排39

一、RS232標準的功能特性39

二、RS232標準的電氣特性40

三、RS232的機械特性41

四、RS232的常用連線方法41

第三節RS449、RS422、RS423及RS485標準43

一、RS449標準接口43

二、RS422標準接口44

三紋棵、RS423標準接口44

四、RS485標準接口45

第四節SPI匯流排48

一、SPI匯流排的組成48

二、SPI匯流排的時序48

三、SPI示例電路48

第五節I2C匯流排49

一、I2C匯流排的特點49

二、I2C匯流排的工作原理49

三、I2C示例電路51

思考題與習題51

第四章計算機的輸入輸出接口技術52

第一節模擬量輸出接口52

一、D/A轉換器原理及器件52

二、D/A轉換器接口與隔離技術56

三、D/A轉換模板的標準化設計59

第二節模擬量輸入接口63

一、A/D轉換原理及器件63

二、A/D轉換器接口與隔離技術67

三、A/D轉換模板的標準化設計73

第三節開關量輸入輸出接口75

一、開關量的概念及種類75

二、開關量輸入接口76

三、開關量輸出接口76

四、開關量輸入輸出模板的標準化設計76

第四節人機互動接口78

一、鍵盤接口78

二、顯示器接口79

三、印表機接口87

四、其他人機接口88

思考題與習題91

第五章計算機控制系統中的數據通信技術93

第一節數據通信的基礎知識93

一、數據通信概述93

二、數據傳輸方式96

三、多路復用技術97

四、數據交換技術98

第二節數據通信設備102

一、通信適配器102

二、數據機103

三、通信介質（媒質）104

第三節數據通信中的檢錯與糾錯106

一、奇/偶校驗106

二、循環冗餘校驗CRC107

三、恆比碼109

思考題與習題109

第六章計算機控制系統中的網路技術110

第一節概述110

一、計算機網路的定義110

二、計算機網路的主要功能111

三、計算機網路的分類111

四、計算機網路的基本協定113

第二節計算機區域網路114

一、區域網路和拓撲結構114

二、網路作業系統116

第三晚拘膠節計算機網路互連及其協定118

一、概述118

二、網路互連方法118

三、網路互連部件118

四、廣域網和遠程網122

五、 Internet124

第四節控制網路與現場匯流排130

一、控制網路130

二、現場匯流排概述132

三、現場匯流排標準137

四、具有代表性的現場匯流排140

第五節無線網路通信151

一、 Zigbee技術151

二、藍牙技術153

三、 WiFi技術154

四、幾種無線通信技術的比較155

第六節控制網路與企業網路156

一、控制系統中計算機網路體系結構156

二、企業的網路管理158

三、實施案例161

思考題與習題162

第七章計算機控制系統中的控制策略164

第一節數字濾波和數據處理164

一、採樣數據的合理性判別及報警164

二、數字濾波165

三、數據處理167

第二節數字PID控制算法169

一、標準數字PID控制算法169

二、數字PID控制算法的改進170

三、數字PID控制的參數整定173

四、PID控制迴路的性能評估176

第三節基於數字PID控制的多迴路控制系統177

一、串級控制系統178

二、前饋控制系統179

三、純滯後補償控制系統180

第四節模型預測控制181

一、模型預測控制的基本原理181

二、動態矩陣控制(DMC)183

三、模型算法控制(MAC)193

四、廣義預測控制（GPC）198

五、小結202

第五節模糊控制202

一、預備知識202

二、模糊控制的基本原理205

三、模糊控制器的設計206

四、模糊控制器的改進211

五、模糊控制器的工業套用舉例212

第六節控制策略的工程實現214

一、給定值處理215

二、被控量處理216

三、偏差處理216

四、控制策略的實現217

五、控制量處理217

六、自動/手動切換218

思考題與習題219

第八章計算機控制系統軟體技術基礎221

第一節概述221

一、計算機控制系統軟體技術基礎221

二、計算機控制系統軟體構成222

三、計算機控制系統軟體特點222

第二節面向計算機控制的作業系統223

一、作業系統的功能和任務223

二、作業系統的分類225

三、實時作業系統226

四、嵌入式作業系統228

第三節計算機控制系統中的資料庫229

一、資料庫系統概述229

二、實時資料庫236

三、分散式實時資料庫247

第四節資料庫的接口設計248

第五節計算機控制系統的套用軟體250

一、計算機控制系統套用軟體的需求250

二、套用軟體設計技術251

三、套用軟體開發環境及平台254

四、計算機控制系統套用軟體設計254

五、商品化的工業控制軟體255

思考題與習題256

第九章計算機控制系統的設計與實施257

第一節計算機控制系統設計原則和步驟257

一、計算機控制系統設計原則257

二、設計與實施過程計算機控制系統的步驟259

第二節計算機控制系統的設計與實施260

一、計算機控制系統的總體方案設計260

二、硬體的工程設計與實現262

三、軟體的工程設計與實現263

四、控制系統的調試與投運265

第三節過程計算機控制系統的抗干擾與

可靠性技術266

一、計算機控制系統的抗干擾技術266

二、系統供電與接地技術269

三、看門狗及其電源掉電檢測技術272

第四節計算機控制系統的套用實例273

一、典型長網紙機的計算機控制系統設計實例273

二、基於RTLinux和PC/104的微型無人空間飛行器控制系統280

三、以工業控制計算機為核心的鍋爐控制系統284

四、基於PLC與DCS的大中型計算機控制系統288

五、結論295

思考題與習題296

第十章流程工業企業綜合自動化系統297

第一節概述297

一、CIMS的概念與發展297

二、流程工業CIMS與離散工業CIMS之比較300

第二節流程工業CIMS的體系結構302

一、流程工業CIMS的功能結構及遞階控制層次302

二、流程工業CIMS的體系結構模型304

三、基於三層結構的流程工業現代集成製造體系結構308

四、間歇生產方式對流程工業CIMS的影響309

第三節流程工業CIMS的核心問題及關鍵技術310

一、系統集成310

二、系統最佳化314

三、建立CIMS集成環境的關鍵技術316

四、實現流程工業CIMS功能集成的關鍵技術318

第四節流程工業CIMS設計示例322

一、CIMS的體系結構323

二、實施效果325

思考題與習題325

附錄ASCII碼326

一、非列印ASCII碼（控制代碼）326

二、可列印ASCII碼（控制代碼）326

三、按位元組計算CRC的C語言程式示例327

參考文獻329

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