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第1章 计算机控制系统概述1

1.1 计算机控制系统的特征和组成1

1.1.1 计算机控制系统的特征和工作原理1

1.1.2 计算机控制系统的硬件组成4

1.1.3 计算机控制系统的软件5

1.2 计算机控制系统的分类6

1.2.1 操作指导控制系统6

1.2.2 直接数字控制系统6

1.2.3 监督计算机控制系统7

1.2.4 集散控制系统8

1.2.5 现场总线控制系统9

1.2.6 计算机集成制造系统9

1.3 计算机控制的发展概况和趋势10

1.3.1 计算机控制的发展过程10

1.3.2 计算机控制理论和新型控制策略11

1.3.3 计算机控制系统的发展趋势13

1.4 常见的工业控制计算机14

1.4.1 单片微型计算机14

1.4.2 可编程控制器（PLC）19

1.4.3 工控机23

习题与思考题29

第2章 计算机测控通道设计30

2.1 开关量输入／输出通道30

2.1.1 开关量输入通道30

2.1.2 开关量输出通道32

2.1.3 开关量输入／输出通道设计33

2.2 模拟输入通道35

2.2.1 模拟信号数字化35

2.2.2 输入通道组成40

2.2.3 信号调理41

2.2.4 模拟多路开关53

2.2.5 采样/保持器54

2.2.6 A/D转换器及接口设计56

2.2.7 模拟输入通道设计举例66

2.3 模拟输出通道67

2.3.1 模拟输出通道的基本理论67

2.3.2 输出通道组成71

2.3.3 D/A转换器及接口设计72

2.4 人-机接口设计78

2.4.1 键盘79

2.4.2 LED数码管81

2.5 单元电路的级联和匹配85

2.5.1 电气性能的匹配85

2.5.2 信号耦合和时序配合86

2.5.3 电平转换接口87

习题与思考题91

第3章 常用控制器件和驱动元件92

3.1 继电器和接触器92

3.1.1 继电器92

3.1.2 接触器95

3.2 电磁阀95

3.3 电力电子器件96

3.3.1 普通晶闸管（单向可控硅）96

3.3.2 双向晶闸管（双向可控硅）99

3.3.3 单结晶体管及触发电路101

3.3.4 全控型器件104

3.4 固态继电器110

3.4.1 交直流固态继电器110

3.4.2 参数固态继电器112

3.5 步进电机114

3.5.1 结构和工作原理114

3.5.2 类型及结构116

3.5.3 基本特性118

3.5.4 步进电机控制121

3.6 直流伺服电动机125

3.6.1 结构和工作原理125

3.6.2 基本特性和技术参数126

3.6.3 工作状态131

3.7 交流伺服电动机131

习题与思考题134

第4章 数字控制器设计135

4.1 Z变换基础135

4.1.1 Z变换的定义135

4.1.2 基本序列的Z变换137

4.1.3 单边Z变换的性质138

4.2 数字控制器的模拟化设计142

4.3 PID控制算法145

4.3.1 PID控制器原理145

4.3.2 数字PID控制器147

4.3.3 数字PID控制算法的改进149

4.3.4 数字PID控制器参数的整定152

4.4 控制器离散化设计155

4.4.1 离散化设计步骤155

4.4.2 最少拍控制器设计156

4.4.3 最少拍无纹波控制器设计161

4.5 大林算法及振铃现象162

4.5.1 大林算法162

4.5.2 振铃现象及其消除方法164

习题与思考题168

第5章 控制系统的数据处理170

5.1 程序设计技术170

5.1.1 程序设计的步骤与方法170

5.1.2 工业控制组态软件172

5.2 测量数据预处理技术175

5.2.1 系统误差的自动校准175

5.2.2 线性化处理176

5.2.3 量程变换177

5.2.4 标度变换179

5.2.5 插值算法181

5.2.6 越限报警处理183

5.3 查表及数据排序技术184

5.3.1 数据排序技术184

5.3.2 查表技术186

5.4 数字滤波技术187

5.4.1 限幅滤波和中值滤波187

5.4.2 平均值滤波189

5.4.3 低通数字滤波190

5.4.4 复合数字滤波191

习题与思考题191

第6章 抗干扰技术193

6.1 干扰噪声的形成193

6.1.1 噪声源193

6.1.2 噪声的耦合方式194

6.1.3 噪声的干扰模式197

6.2 硬件抗干扰技术198

6.2.1 电源系统抗干扰198

6.2.2 接地技术200

6.2.3 过程通道抗干扰206

6.2.4 印刷电路板抗干扰209

6.3 软件抗干扰技术213

6.3.1 软件冗余技术213

6.3.2 软件陷阱技术215

6.3.3 数字量传输通道软件抗干扰技术219

6.3.4 看门狗技术219

习题与思考题227

第7章 控制网络技术228

7.1 工业控制网络概述228

7.1.1 企业信息化228

7.1.2 控制网络的特点229

7.1.3 控制网络的类型229

7.2 网络技术基础230

7.2.1 网络拓扑结构230

7.2.2 介质访问控制技术231

7.2.3 差错控制技术233

7.2.4 TCP/IP参考模型234

7.3 工业以太网238

7.3.1 工业以太网与以太网238

7.3.2 以太网的优势239

7.3.3 工业以太网的关键技术240

7.3.4 常见工业以太网协议243

7.4 现场总线243

7.4.1 现场总线概述243

7.4.2 典型现场总线246

习题与思考题250

参考文献251