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第1章　绪论1

1.1 自动控制系统的一般形式1

1.2　计算机控制系统的一般概念与组成2

1.2.1　计算机控制系统的一般概念2

1.2.2　计算机控制系统的组成2

1.3　工业控制计算机的特点4

1.4　计算机控制系统的分类5

1.4.1　操作指导控制系统5

1.4.2　直接数字控制系统6

1.4.3　监督计算机控制系统6

1.4.4　集散控制系统7

1.4.5　计算机集成制造系统8

1.4.6　现场总线控制系统9

1.4.7　嵌入式控制系统10

1.5　计算机控制系统的发展概况与趋势11

1.5.1　计算机控制系统的发展概况11

1.5.2　计算机控制系统的发展趋势11

习题113

第2章　过程输入输出通道15

2.1　信号的采样与恢复15

2.1.1　信号的采样过程15

2.1.2　采样定理17

2.1.3　信息的恢复过程和零阶保持器19

2.2　模拟量输入通道21

2.2.1　模拟量输入通道的一般组成21

2.2.2 A/D转换器接口逻辑设计要点30

2.2.3　典型A/D转换器与微机的接口设计30

2.3　模拟量输出通道49

2.3.1　模拟量输出通道的结构形式49

2.3.2 D/A转换器的结构特性与应用特性50

2.3.3 D/A转换器与微机的接口设计50

2.4　数字量输入输出通道64

2.4.1　数字量输入通道64

2.4.2　数字量输出通道65

2.4.3　数字量输入输出通道设计68

习题269

第3章 常用应用程序设计72

3.1　数字滤波72

3.1.1　程序判断滤波72

3.1.2　算术平均值滤波74

3.1.3　加权平均值滤波76

3.1.4　中值滤波76

3.1.5　去极值平均滤波77

3.1.6　滑动平均滤波78

3.1.7　低通数字滤波79

3.1.8　复合滤波程序79

3.2　标度变换80

3.2.1　线性参数标度变换80

3.2.2　非线性参数标度变换81

3.3　越限报警82

3.3.1　软件报警程序设计82

3.3.2　直接报警程序设计84

3.4　键盘控制程序85

3.4.1　键盘的组成、特点及消除抖动的措施85

3.4.2　独立式按键接口技术86

3.4.3　矩阵式键盘接口技术88

3.4.4　双功能键的设计及重键处理技术93

3.5　显示程序设计94

3.5.1　LED显示器接口技术94

3.5.2 LCD显示器接口技术102

习题3105

第4章　计算机控制系统特性分析107

4.1 离散系统107

4.1.1　采样控制系统108

4.1.2　数字控制系统108

4.1.3　计算机控制系统与采样控制系统的关系110

4.1.4　离散控制系统的特点110

4.1.5　离散系统的分类110

4.2　计算机控制系统的稳定性分析111

4.2.1 Z变换与拉普拉斯变换的对比111

4.2.2 S平面与Z平面的映射关系112

4.2.3　离散系统的稳定域113

4.2.4　劳斯稳定判据在离散系统的应用114

4.3　计算机控制系统的动态响应分析118

4.3.1 Z平面上极点分布与单位脉冲响应的关系119

4.3.2　用脉冲传递函数分析离散系统的动态特性121

4.4　计算机控制系统的稳态误差分析123

4.4.1 Z变换终值定理法求稳态误差124

4.4.2　典型输入信号作用下的稳态误差分析124

习题4128

第5章 数字PID及其算法131

5.1 PID算法的离散化131

5.2　位置式PID算法132

5.3　增量式PID算法132

5.4　数字PID算法的改进133

5.4.1　积分分离PID算法133

5.4.2　不完全微分PID算法134

5.4.3　变速积分PID算法135

5.4.4　带死区的PID算法136

5.4.5 PID比率控制137

5.5 PID算法程序的实现137

5.5.1　位置式PID算法的程序设计137

5.5.2　增量式PID算法的程序设计137

5.5.3　积分分离PID算法的程序设计138

5.6　数字PID算法的参数整定139

5.6.1　采样周期T的确定139

5.6.2　扩充临界比例度法140

5.6.3　扩充响应曲线法141

5.6.4　归一参数整定法142

5.6.5　优选法142

习题5142

第6章　直接数字控制144

6.1 最少拍计算机控制系统的设计144

6.1.1　最少拍控制系统数字控制器分析144

6.1.2　最少拍控制系统数字控制器的设计148

6.2　最少拍无纹波计算机控制系统的设计154

6.2.1　单位阶跃输入最少拍无纹波系统的设计154

6.2.2　单位速度输入最少拍无纹波系统的设计155

6.2.3　最少拍无纹波系统设计举例155

6.3　大林算法162

6.3.1　大林算法的D（z）基本形式162

6.3.2　振铃现象及其消除方法164

6.3.3　大林算法的设计步骤167

6.4　数字控制器D（z）的实现方法168

6.4.1　直接程序设计法168

6.4.2　串行程序设计法169

6.4.3　并行程序设计法171

6.4.4　数字控制器的设计172

习题6173

第7章　计算机控制系统的可靠性与抗干扰技术176

7.1 可靠性与抗干扰技术概述176

7.1.1 干扰窜入计算机控制系统的主要途径176

7.1.2　干扰的耦合方式177

7.2　计算机控制系统的硬件抗干扰技术178

7.2.1　过程通道干扰的抑制179

7.2.2　反射波干扰的抑制182

7.2.3　空间干扰的抑制184

7.2.4 RAM数据掉电保护185

7.3　计算机控制系统的接地和电源保护技术186

7.3.1　计算机控制系统的接地技术186

7.3.2　计算机控制系统的电源保护技术188

7.4　计算机控制系统的软件抗干扰技术189

7.4.1　指令冗余技术189

7.4.2　软件陷阱技术190

7.4.3　故障自动恢复处理程序193

7.4.4 watchdog技术195

习题7196

第8章　计算机控制系统的设计与实现198

8.1 系统设计的基本要求和特点198

8.1.1 系统设计的基本要求198

8.1.2　系统设计的特点199

8.2　计算机控制系统的设计方法及步骤200

8.2.1　控制系统总体方案的确定200

8.2.2　计算机及接口的选择201

8.2.3　控制算法的选择202

8.2.4　控制系统的硬件设计202

8.2.5　控制系统的软件设计204

8.2.6　计算机控制系统的调试205

8.3　仪器用温箱温度控制系统205

8.3.1　温度控制系统的组成205

8.3.2　温度控制系统的硬件设计205

8.3.3　数字控制器的数学模型211

8.3.4　温度控制系统的软件设计211

8.4　产品自动装箱控制系统217

8.4.1　产品自动装箱控制系统的原理及操作流程217

8.4.2　产品自动装箱控制系统的硬件设计218

8.4.3　产品自动装箱控制系统的软件设计220

8.5 自动剪切机控制系统227

8.5.1 自动剪切机的组成及工作过程227

8.5.2　自动剪切机控制系统的硬件设计228

8.5.3 自动剪切机控制系统的软件设计230

习题8232

参考文献235