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目次
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本書全面介紹了計算機控制技術的概況、過程輸入及輸出通道、數字PID控制算法、數字控制器的設計、工業控制計算機、網絡集成式分散控制系統、計算機控制系統的設計。
本書編寫力求反映應用型本科的要求和工科專業的教學特點，內容力求由淺入深、循序漸進、通俗易懂、基本概念和基本知識的解釋準確清晰、計算機控制技術的說明簡明扼要，重點介紹了計算機控制系統的組成、數字PID控制算法及數字控制器的設計，注重將計算機的硬件和軟件設計有機地結合起來，并且特別注意以形象直觀的形式來配合文字表述，重點突出，以幫助讀者掌握計算機控制技術的主要內容。
本書可適應不同層次的讀者選用，即可用于高等學校工科本科教材，也適用于各類工程技術人員參考、閱讀。
本書編寫力求反映應用型本科的要求和工科專業的教學特點，內容力求由淺入深、循序漸進、通俗易懂、基本概念和基本知識的解釋準確清晰、計算機控制技術的說明簡明扼要，重點介紹了計算機控制系統的組成、數字PID控制算法及數字控制器的設計，注重將計算機的硬件和軟件設計有機地結合起來，并且特別注意以形象直觀的形式來配合文字表述，重點突出，以幫助讀者掌握計算機控制技術的主要內容。
本書可適應不同層次的讀者選用，即可用于高等學校工科本科教材，也適用于各類工程技術人員參考、閱讀。
目次
1 計算機控制系統概述
1.1 計算機控制系統的概念
1.2 計算機控制系統的組成
1.2.1 硬件組成
1.2.2 軟件組成
1.3 計算機在工業控制中的典型應用
1.4 計算機控制系統舉例
1.5 計算機控制系統的發展概況及趨勢
1.5.1 計算機控制系統的發展概況
1.5.2 計算機控制系統的發展趨勢
思考題與習題1
2 過程輸入／輸出通道
2.1 信號的采樣和多路開關
2.1.1 采樣定理
2.1.2 采樣、量化與編碼
2.1.3 多路開關
2.2 模擬量輸入通道
2.3 模擬量輸出通道
2.3.1 模擬量輸出通道的兩種基本結構形式
2.3.2 D／A轉換器及接口
2.4 數字量輸入／輸出通道
2.4.1 數字量輸入／輸出通道的一般結構
2.4.2 數字量輸入通道
2.4.3 數字量輸出通道
2.5 過程通道的抗干擾措施
2.5.1 干擾信號的分類
2.5.2 干擾的抑制
2.6 數字濾波技術
2.6.1 程序判斷濾波
2.6.2 中值濾波
2.6.3 算術平均值濾波
2.6.4 加權平均值濾波
2.6.5 滑動平均值濾波
2.6.6 RC低通數字濾波
2.6.7 復合數字濾波
2.6.8 各種數字濾波性能的比較
思考題與習題2
3 數字PID控制算法
3.1 標準的PID算法
3.1.1 位置型PID控制算式
3.1.2 增量型PID控制算式
3.1.3 位置型PID算式的遞推算式（偏差系數控制算式）
3.2 改進的PID算法
3.2.1 抑制積分飽和的PID算法
3.2.2 帶有死區的PID算式
3.2.3 不完全微分的PID算式
3.2.4 微分先行PID控制
3.2.4 時間最優PID控制
3.2.5 PID比率控制
3.3 數字PID算法應用中的問題
3.3.1 數字PlD算法實施中的幾個問題
3.3.2 數字PID調節中的幾個實際問題
3.4 PID參數整定方法
3.4.1 采樣周期T的選擇
3.4.2 湊試法整定PID控制器參數
3.4.3 擴充臨界比例度法
3.4.4 擴充響應曲線法
3.4.5 歸一參數整定法
3.4.6 優選法
3.5 PID算法仿真實例
3.5.1 仿真模型的結構
3.5.2 控制算法仿真的實現方法
思考題與習題3
4 常用數字控制器的設計
4.1 概述
4.2 最少拍隨動系統的設計
4.2.1 最少拍系統的設計
4.2.2 最少拍系統的局限性
4.3 最少拍無紋波系統的設計
4.4 非最少的有限拍控制
4.5 慣性因子法
4.6 大林（Dahlin）算法
4.7 數字控制器在控制系統中的實現方法
4.7.1 直接程序設計法
4.7.2 串行程序設計法
4.7.3 并行程序設計法
4.7.4 數字控制器的設計
思考題與習題4
5 復雜數字控制器設計
5.1 純滯后系統的Smith控制算法
5.1.1 Smith預估器的工作原理
5.1.2 Smith預估器的數字實現
5.1.3 數字Smith預估控制系統
5.2 串級控制算法
5.2.1 串級控制工作原理
5.2.2 串級控制的實現
5.2.3 控制系統中副回路的設計
5.2.4 控制系統調節器的選型和參數整定
5.3 比值控制
5.3.1 單閉環比值控制
5.3.2 雙閉環比值控制
5.3.3 變比值控制
5.4 前饋控制
5.4.1 前饋控制的原理
5.4.2 完全補償的條件
5.4.3 前饋一反饋控制
5.5 動態矩陣控制算法
5.5.1 DMC的基本原理
5.5.2 動態矩陣控制系統設計參數的選擇
思考題與習題5
6 工業控制計算機
6.1 工業控制計算機的特點及要求
6.2 單片微型計算機
6.3 可編程序控制器
6.4 總線工控機
思考題與習題6
7 網絡集成式分散控制系統
7.1 數據通信與工業網
7.1.1 數據通信技術
7.1.2 網絡拓撲結構
7.1.3 網絡通信協議
7.2 集散控制系統
7.2.1 集散控制系統的特點
7.2.2 集散控制系統發展過程及典型產品
7.2.3 集散控制系統的功能層次結構
7.2.4 集散控制系統的發展趨勢
7.3 現場總線控制系統
7.3.1 現場總線的體系結構
7.3.2 現場總線的特點與優勢
7.3.3 現場總線通信協議
7.3.4 幾種典型的現場總線
7.3.5 現場總線控制系統
7.3.5 現場總線的發展
思考題與習題7
8 計算機控制系統的設計
8.1 計算機控制系統的設計原則
8.2 計算機控制系統的設計過程
8.3 微型計算機控制的自動裝箱系統
8.3.1 自動裝箱控制系統的原理
8.3.2 控制系統硬件設計
8.3.3 控制系統軟件設計
8.4 單片機控制的溫度控制系統
8.4.1 溫度控制系統的組成
8.4.2 溫度控制系統的硬件設計
8.4.3 數字控制器的數學模型
8.4.4 溫度控制系統軟件設計
8.4.5 手動后援問題
思考題與習題8
附錄1 采樣系統的Z變換
附錄2 采樣系統的極點與穩定性和動態響應的關系
附錄3 部分函數的Z變換、拉氏變換表
參考文獻
1.1 計算機控制系統的概念
1.2 計算機控制系統的組成
1.2.1 硬件組成
1.2.2 軟件組成
1.3 計算機在工業控制中的典型應用
1.4 計算機控制系統舉例
1.5 計算機控制系統的發展概況及趨勢
1.5.1 計算機控制系統的發展概況
1.5.2 計算機控制系統的發展趨勢
思考題與習題1
2 過程輸入／輸出通道
2.1 信號的采樣和多路開關
2.1.1 采樣定理
2.1.2 采樣、量化與編碼
2.1.3 多路開關
2.2 模擬量輸入通道
2.3 模擬量輸出通道
2.3.1 模擬量輸出通道的兩種基本結構形式
2.3.2 D／A轉換器及接口
2.4 數字量輸入／輸出通道
2.4.1 數字量輸入／輸出通道的一般結構
2.4.2 數字量輸入通道
2.4.3 數字量輸出通道
2.5 過程通道的抗干擾措施
2.5.1 干擾信號的分類
2.5.2 干擾的抑制
2.6 數字濾波技術
2.6.1 程序判斷濾波
2.6.2 中值濾波
2.6.3 算術平均值濾波
2.6.4 加權平均值濾波
2.6.5 滑動平均值濾波
2.6.6 RC低通數字濾波
2.6.7 復合數字濾波
2.6.8 各種數字濾波性能的比較
思考題與習題2
3 數字PID控制算法
3.1 標準的PID算法
3.1.1 位置型PID控制算式
3.1.2 增量型PID控制算式
3.1.3 位置型PID算式的遞推算式（偏差系數控制算式）
3.2 改進的PID算法
3.2.1 抑制積分飽和的PID算法
3.2.2 帶有死區的PID算式
3.2.3 不完全微分的PID算式
3.2.4 微分先行PID控制
3.2.4 時間最優PID控制
3.2.5 PID比率控制
3.3 數字PID算法應用中的問題
3.3.1 數字PlD算法實施中的幾個問題
3.3.2 數字PID調節中的幾個實際問題
3.4 PID參數整定方法
3.4.1 采樣周期T的選擇
3.4.2 湊試法整定PID控制器參數
3.4.3 擴充臨界比例度法
3.4.4 擴充響應曲線法
3.4.5 歸一參數整定法
3.4.6 優選法
3.5 PID算法仿真實例
3.5.1 仿真模型的結構
3.5.2 控制算法仿真的實現方法
思考題與習題3
4 常用數字控制器的設計
4.1 概述
4.2 最少拍隨動系統的設計
4.2.1 最少拍系統的設計
4.2.2 最少拍系統的局限性
4.3 最少拍無紋波系統的設計
4.4 非最少的有限拍控制
4.5 慣性因子法
4.6 大林（Dahlin）算法
4.7 數字控制器在控制系統中的實現方法
4.7.1 直接程序設計法
4.7.2 串行程序設計法
4.7.3 并行程序設計法
4.7.4 數字控制器的設計
思考題與習題4
5 復雜數字控制器設計
5.1 純滯后系統的Smith控制算法
5.1.1 Smith預估器的工作原理
5.1.2 Smith預估器的數字實現
5.1.3 數字Smith預估控制系統
5.2 串級控制算法
5.2.1 串級控制工作原理
5.2.2 串級控制的實現
5.2.3 控制系統中副回路的設計
5.2.4 控制系統調節器的選型和參數整定
5.3 比值控制
5.3.1 單閉環比值控制
5.3.2 雙閉環比值控制
5.3.3 變比值控制
5.4 前饋控制
5.4.1 前饋控制的原理
5.4.2 完全補償的條件
5.4.3 前饋一反饋控制
5.5 動態矩陣控制算法
5.5.1 DMC的基本原理
5.5.2 動態矩陣控制系統設計參數的選擇
思考題與習題5
6 工業控制計算機
6.1 工業控制計算機的特點及要求
6.2 單片微型計算機
6.3 可編程序控制器
6.4 總線工控機
思考題與習題6
7 網絡集成式分散控制系統
7.1 數據通信與工業網
7.1.1 數據通信技術
7.1.2 網絡拓撲結構
7.1.3 網絡通信協議
7.2 集散控制系統
7.2.1 集散控制系統的特點
7.2.2 集散控制系統發展過程及典型產品
7.2.3 集散控制系統的功能層次結構
7.2.4 集散控制系統的發展趨勢
7.3 現場總線控制系統
7.3.1 現場總線的體系結構
7.3.2 現場總線的特點與優勢
7.3.3 現場總線通信協議
7.3.4 幾種典型的現場總線
7.3.5 現場總線控制系統
7.3.5 現場總線的發展
思考題與習題7
8 計算機控制系統的設計
8.1 計算機控制系統的設計原則
8.2 計算機控制系統的設計過程
8.3 微型計算機控制的自動裝箱系統
8.3.1 自動裝箱控制系統的原理
8.3.2 控制系統硬件設計
8.3.3 控制系統軟件設計
8.4 單片機控制的溫度控制系統
8.4.1 溫度控制系統的組成
8.4.2 溫度控制系統的硬件設計
8.4.3 數字控制器的數學模型
8.4.4 溫度控制系統軟件設計
8.4.5 手動后援問題
思考題與習題8
附錄1 采樣系統的Z變換
附錄2 采樣系統的極點與穩定性和動態響應的關系
附錄3 部分函數的Z變換、拉氏變換表
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