本书以计算机控制技术与控制理论有机结合为基础,围绕着计算机闭环数字控制系统这一主线,由浅入深地对计算机控制技术的有关基本理论和应用加以阐述。本书的主要特点是注意加强解决工程实际问题基本方法的介绍;注重理论和实际应用的结合;增加应用实例;结合典型控制系统,介绍和论述计算机控制系统的原理、分析设计方法和应用技术。
本书主要介绍计算机控制系统的输入输出通道技术、数字控制器的设计、计算机控制系统的设计与实现。书中注意本科阶段“计算机控制技术”课程与其它专业基础课程和专业课程的交叉重复部分的处理;充实和扩展了一些现代工业控制应用中的新方法和新理论;适当考虑了计算机辅助设计和分析的相关内容;注意系���性和层次划分,使其在有利于教师对不同层次学生授课的灵活取材的同时也有利于读者自学。
本书可作为普通高等院校自动化、电气工程及其自动化、计算机应用、电子信息工程等专业及其相关专业的本科生或研究生的教科书或教学参考书,也可作为广大科技工作者和工程技术人员的参考书。

**章 绪论
计算机控制技术实质上就是利用数字计算机实现对过程自动检测和自动控制的一门应用技术。控制计算机的应用领域十分广泛,它已经不仅仅是国防、航天、航空等高精尖学科中的主要控制设备,在现代工业生产及农业、交通、通信、楼宇、金融、教育及家电等民用领域中,控制计算机的应用已经十分普及。控制计算机在技术改造和科学研究中已成为一种不可或缺的关键设备。在工业企业中,炼油、石化、电力、冶金、医药、建材等行业一直处于计算机控制应用的领先地位。计算机控制的水平已经成为现代化工业企业的主要标志之一。在作为**能源基础的石油工业中,计算机控制技术也得到了广泛的应用,其主要应用领域包括钻井、采油、炼油、油气处理、油气集输、石油化工、地质勘探及发配电等所有主要部门。实际上,理论与工程应用并重的计算机控制技术已经成为各行业都不可缺少的基本技术之一。
控制理论、电子技术、计算机技术、软件技术和网络通信技术的不断飞速发展,为计算机控制的发展和应用提供了必需的技术条件。计算机控制系统可以完成常规控制方法不能完成的控制任务,满足现代工业及其它领域对控制指标和系统可靠性更高更复杂的要求,而且可以使用户的操作和维护更加方便。
本章主要介绍计算机控制系统的结构和组成、工业控制计算机的分类及计算机控制系统的发展等基本概念。
1.1 计算机控制系统的基本概念
1.1.1 计算机控制系统的定义
一般地讲,凡含有计算机且由计算机完成部分或全部控制功能的闭环或开环控制系统,就称为计算机控制系统。严格地讲,所谓计算机控制系统,就是建立在采样控制理论基础上的以数字计算机为主要手段的控制系统。若其中的计算机为微型计算机,则可称其为微机控制系统。
图1.1所示为一典型的计算机控制系统。
闭环控制只是计算机控制系统的一项*基本的功能。根据现场的不同要求,计算机控制系统还可以实现逻辑控制、顺序控制、开环控制和自动监测等功能。一般说来,现代计算机控制系统完成的主要功能包括:数据采集和处理、实时调节和控制、自动保护和报警、数据通信、数据库管理、优化调度、管理决策以及智能人机接口等。
……

**章 绪论
1.1 计算机控制系统的基本概念
1.1.1 计算机控制系统的定义
1.1.2 计算机控制的发展概况
1.1.3 计算机控制系统的组成
1.2 计算机控制系统的分类与特点
1.2.1 计算机控制系统的分类
1.2.2 计算机控制系统的发展
1.2.3 计算机控制系统的特点
1.2.4 工业控制计算机的要求
1.3 计算机控制系统仿真技术
习题
第二章 过程输入/输出通道
2.1 概述
2.1.1 过程通道的分类及基本结构
2.1.2 人机接口及其应用
2.2 采样与量化
2.2.1 采样过程与采样定理
2.2.2 量化与复现重构
2.2.3 采样周期的选择
2.3 模拟量输入通道
2.3.1 模拟量输入通道的组成
2.3.2 A/D转换器及接口
2.3.3 多路转换器
2.3.4 采样与保持
2.4 模拟量输出通道
2.4.1 多路模拟输出的结构形式
2.4.2 D/A转换接口技术
2.5 数字量输入/输出通道
2.5.1 数字量输入通道
2.5.2 数字量输出通道
2.5.3 数字量接口典型应用
2.6 工业控制计算机I/O模板
2.6.1 概述
2.6.2 典型应用
本章小节
习题
第三章 数据采集与数据处理
3.1 概述
3.1.1 数据采集系统的基本结构和功能
3.1.2 数据采集系统的发展
3.2 数字滤波
3.2.1 程序判断滤波
3.2.2 算术平均滤波
3.2.3 加权平均滤波
3.2.4 中值滤波
3.2.5 惯性滤波
3.2.6 复合滤波
3.2.7 高通滤波
3.2.8 带通滤波
3.2.9 数字滤波小结
3.3 线性化处理
3.3.1 计算法
3.3.2 查表法与插值逼近
3.3.3 折线近似
3.4 误差修正和标度变换
3.4.1 误差修正
3.4.2 标度变换
3.5 应用实例——二级分布式数据采集系统
3.5.1 系统功能
3.5.2 系统硬件组成
3.5.3 系统软件组成
本章小结
习题
第四章 程序控制和数值控制
4.1 微型计算机顺序控制器
4.1.1 顺序控制
4.1.2 顺序控制器
4.2 数字程序控制
4.2.1 微机数控系统的组成与分类
4.2.2 数值控制的基本原理
4.2.3 逐点比较法插补原理
4.3 步进电机的控制
4.3.1 步进电机的工作原理
4.3.2 步进电机控制系统原理
4.3.3 步进电机控制程序的设计
4.3.4 步进电机变速控制程序
4.3.5 单片机步进电机应用举例
本章小结
习题
第五章 控制规律的离散化设计
5.1 *小拍控制器设计
5.1.1 *小拍有纹波控制器的设计原理与设计方法
5.1.2 *小拍有纹波系统存在的主要问题
5.1.3 *小拍无纹波控制器设计
5.2 数字控制器的计算机实现
5.2.1 直接程序法
5.2.2 串行程序法
5.2.3 并行程序法
5.2.4 小结及例题
5.3 应用实例——示教机械手控制
5.3.1 工作原理
5.3.2 数字调节器的设计与实现
本章小结
习题
第六章 控制规律的模拟化设计
6.1 概述
6.1.1 模拟化设计方法的主要特点
6.1.2 模拟化设计方法的分类
6.1.3 模拟化设计方法的基本条件
6.2 基本数字PID控制
6.2.1 位置式PID
6.2.2 增量式PID
6.2.3 几种基本PID算法的比较
6.3 数字PID的改进
6.3.1 **积分饱和的方法
6.3.2 **干扰的方法
6.3.3 带死区的PID算法
6.3.4 阻尼PID算法
6.3.5 采样PID算法
6.4 模拟校正网络的数字滤波器实现
6.4.1 冲激响应不变法
6.4.2 零—极点匹配法
6.4.3 零阶保持器法
6.4.4 双线性变换法
6.4.5 差分变换法
6.4.6 几种离散化方法的比较
6.5 MATLAB语言在数字控制器模拟化设计中的应用
6.6 应用举例——隧道窑计算机控制系统
6.6.1 控制系统的功能
6.6.2 硬件系统的组成
6.6.3 软件系统的设计
本章小结
习题
第七章 复杂控制规律的设计
7.1 大林(Dahlin)算法
7.1.1 适用对象
7.1.2 期望设计目标
7.1.3 设计步骤
7.1.4 振铃现象及其消除
7.2 史密斯(Smith)预估控制
7.2.1 Smith预估控制原理
7.2.2 Smith预估控制算法的数字实现
7.2.3 Dahlin算法和Smith预估控制的比较
7.3 串级控制
7.3.1 串级控制系统的工作原理
7.3.2 串级控制系统的特点
7.3.3 串级控制的数字实现
7.3.4 串级控制系统的设计
7.3.5 串级控制系统控制规律的选择
7.3.6 串级控制系统的整定
7.4 前馈控制
7.4.1 前馈控制系统的概念
7.4.2 前馈控制系统的完全补偿算法
7.4.3 前馈控制系统的特点
7.4.4 前馈反馈控制系统
7.5 应用实例
7.5.1 合成氨温度控制系统
7.5.2 锅炉汽包水位控制系统
本章小结
习题
第八章 计算机控制系统的设计与实现
8.1 计算机控制系统设计的基本方法和步骤
8.1.1 系统设计的基本步骤
8.1.2 系统的总体设计和可行性评价
8.1.3 控制主机和I/O通道的选择
8.1.4 控制算法的确定与应用程序设计
8.1.5 系统的调试与试运行
8.2 计算机控制系统的可靠性
8.2.1 概述
8.2.2 系统硬件的可靠性
8.2.3 系统软件的可靠性
8.3 计算机控制系统的抗干扰技术
8.3.1 干扰源及其传播路径
8.3.2 空间抗干扰措施
8.3.3 I/O通道抗干扰措施
8.3.4 电源系统抗干扰措施
8.3.5 地线配置抗干扰措施
8.3.6 软件系统抗干扰措施
8.4 应用举例——工业过程控制系统
8.4.1 控制系统的功能
8.4.2 硬件系统的组成
8.4.3 软件系统的设计
本章小结
习题
参考文献