《计算机控制系统》是作者在清华大学自动化系多年教学和科研的总结,系统地论述了计算机控制系统的结构、原理、设计和应用,既有理论分析也有应用实例。《计算机控制系统》共4篇17章,分别论述了直接数字控制系统(DDC)、集散控制系统(DCS)、现场总线控制系统(FCS)和可编程控制器系统(PCS或PLC)。每篇层次分明,条理清晰,既自成体系又相互联系,体现了系统性、先进性、理论性和实用性。《计算机控制系统》可以作为高等院校自动化专业、计算机控制专业及相关专业的教材,也可以供有关科技人员参考。

第1篇直接数字控制系统(DDC)
第1章DDO系统的概述
1.1DDC系统的形成和发展
1.1.1DDC系统的形成
1.1.2DDC系统的发展
1.2DDC系统的体系结构
1.2.1DDC系统的硬件结构
1.2.2DDC系统的软件结构
1.2.3DDC系统的网络结构
本章小结

第2章DDO系统的算法
2.1常规DDC算法
2.1.1数字PID控制算法
2.1.2数字PID控制算法的实现
2.1.3数字PID控制算法的应用
2.2现代DDC算法
2.2.1*优控制算法
2.2.2预测控制算法
本章小结

第3章DDC系统的硬件
3.1DDC系统的主机单元
3.1.1DDC系统的主机
3.1.2DDC系统的通信
3.2DDC系统的输入输出单元
3.2.1输入输出概述
3.2.2模拟量输入输出
3.2.3数字量输入输出
3.3DDC系统的人机接口单元
3.3.1操作显示设备
3.3.2操作显示接口
3.4DDC系统的抗干扰技术
3.4.1干扰的**
3.4.2接地和供电
本章小结

第4章DDC系统的软件
4.1DDC系统的控制运算软件
4.1.1DDC系统的控制软件
4.1.2DDC系统的运算软件
4.2DDC系统的输入输出软件
4.2.1DDC系统的输入软件
4.2.2DDC系统的输出软件
4.3DDC系统的人机接口软件
4.3.1DDC系统的操作显示软件
4.3.2DDC系统的操作管理软件
4.4DDC系统的监控组态软件
4.4.1DDc系统的监控组态软件的结构
4.4.2DDC系统的监控组态软件的应用
本章小结

第5章DDC系统的设计和应用
5.1DDC系统的设计
5.1.1DDC系统的设计原则
5.1.2DDC系统的设计过程
5.1.3DDC系统的设计方法
5.2DDC系统的应用
5.2.1DDC系统的应用设计
5.2.2DDC系统的应用实例
本章小结
第1篇小结
第1篇习题与思考题

第2篇集散控制系统(DCS)
第6章DOS的概述
6.1DCS的产生和发展
6.1.1DCS的产生过程
6.1.2DCS的发展历程
6.1.3DCS的特点和优点
6.2DCS的体系结构
6.2.1DCS的层次结构
6.2.2DCS的网络结构
本章小结

第7章DOS的控制站
7.1DCS控制站的硬件
7.1.1DCS控制站的主控单元
7.1.2DCS控制站的输入输出单元
7.2DCS控制站的软件
7.2.1DCS控制站的输入输出软件
7.2.2I)CS控制站的运算控制软件
本章小结

第8章DOS的操作员站
8.1DCS操作员站的硬件
8.1.1DCS操作员站的主机设备
8.1.2DCS操作员站的外部设备
8.2DCS操作员站的画面
8.2.1DCS操作员站的通用画面
8.2.2DCS操作员站的专用画面
8.2.3DCS操作员站的管理画面
本章小结

第9章DOS的工程师站
9.1DCS工程师站的组成
9.1.1DCS工程师站的硬件
9.1.2DCS工程师站的软件
9.2DCS工程师站的组态
9.2.1DCS系统设备的组态
9.2.2DCS控制功能的组态
9.2.3DCS操作画面的组态
本章小结

第10章DCS的应用设计
10.1DCS的应用设计概述
10.1.1DCS的应用设计目标
10.1.2DCS的应用性能评估
10.2DCS的应用设计实例
10.2.1DCS的应用工程设计
10.2.2DCS的应用工程实施
本章小结
第2篇小结
第2篇习题与思考题

第3篇现场总线控制系统(FCS)
第11章FCS的概述
11.1现场总线和FCS的产生
11.1.1现场总线的产生
11.1.2FCS的产生
11.1.3FCS的特点和优点
11.2FCS的体系结构
11.2.1FCS的层次结构
11.2.2FCS的网络结构
本章小结

第12章FCS的现场总线
12.1低速现场总线
12.1.1FF-H
12.1.2HART
12.1.3ASI
12.2中速现场总线
12.2.1PROFIBUS

第4篇可编程控制器系统(PCS)
……

DDC系统的算法分为连续、逻辑和顺序控制三类算法,其中连续控制算法又分为两类,一类是常规DDC算法,另一类是现代DDC算法。前者是用经典控制理论及算法构成控制器,其中尤以PID控制器为代表,可以构成各类控制回路,常用的有单回路、串级、前馈、比值、选择性、分程、纯迟延补偿和解耦控制回路等。后者是用现代控制理论及算法构成控制器,常用的有*优控制器、预测控制器、自适应控制器等。这两类连续控制算法也适用于DCS、FCS、PCS或PLC,也就是说,DDC、DCS、FCS、PCS或PLC的连续控制算法有其共性,所以本书仅在此章叙述连续控制算法,逻辑和顺序控制算法将在DCS、PCS或PLC中叙述。本章叙述常规DDC算法和现代DDC算法。
2.1常规DDC算法
按被控量与设定值的偏差进行比例(P)、积分(I)、微分(D)控制的PID控制器(亦称PID调节器)是应用*为广泛的一种常规控制器。它具有原理简单,易于实现,鲁棒性(robustness)强和适用面广等优点。在计算机用于生产过程之前,各种类型的气动、液动和电动PID控制器几乎一直占主导地位。计算机的出现及其在生产过程中的应用使这种情况有所改变。尽管现代控制理论应用于工业控制后,相继出现了一批复杂的只有计算机才能实现的控制算法。但是在计算机控制中,PID控制仍然是目前应用*为广泛的控制算法。不过,用计算机实现PID控制,已不仅仅是简单地把:PID控制算法数字化,而是与计算机的逻辑判断和运算功能进一步结合起来,使PID控制更加灵活多样,更能满足生产过程提出的各式各样的要求。目前在DDC、DCS、FCS、PCS或PLC中,PID控制算法仍然占主导地位。为此,本节将详细讨论数字PID控制算法、数字PID控制算法的实现及数字PID控制算法的应用。 自动化学科有着光荣的历史和重要的地位,20世纪50年代我国政府就十分重视自动化学科的发展和自动化专业人才的培养。五十多年来,自动化科学技术在众多领域发挥了重大作用,如航空、航天等,“两弹一星”的伟大工程就包含了许多自动化科学技术的成果。自动化科学技术也改变了我国工业整体的面貌,不论是石油化工、电力、钢铁,还是轻工、建材、医药等领域都要用到自动化手段,在国防工业中自动化的作用更是巨大的。现在,世界上有很多非常活跃的领域都离不开自动化技术,比如机器人、月球车等。另外,自动化学科对一些交叉学科的发展同样起到了积极的促进作用,例如网络控制、量子控制、流媒体控制、生物信息学、系统生物学等学科就是在系统论、控制论、信息论的影响下得到不断的发展。在整个世界已经进入信息时代的背景下,中国要完成工业化的任务还很重,或者说我们正处在后工业化的阶段。因此,**提出走新型工业化的道路和“信息化带动工业化,工业化促进信息化”的科学发展观,这对自动化科学技术的发展是一个****的战略机遇。
机遇难得,人才更难得。要发展自动化学科,人才是基础、是关键。高等学校是人才培养的基地,或者说人才培养是高等学校的根本。作为高等学校的领导和教师始终要把人才培养放在**位,具体对自动化系或自动化学院的领导和教师来说,要时刻想着为**关键行业和战线培养和输送**的自动化技术人才。

王锦标江苏南通人。清华大学自动化系教授,1970年清华大学毕业,留校任教。长期从事计算机控制理论和方法的研究与教学工作。研究领域包括直接数字控制(DDC)、集散控制系统(DCS)、现场总线控制系统(FCS)、可编程控制器系统(PCS,PLC)和监控组态软件,并先后承担了与上述领域有关的**攻关、科学基金和横向科研等多项课题及工程。多年主讲“计算机控制系统”专业课,出版多本有关计算机控制系统的教材。