工業計算機控制技術（簡體書）

《21世紀高等學校規劃教材．電子信息：工業計算機控制技術》雖然以單片機為例進行講述，但所涉及的全部內容完全適用於其他計算機控制系統。本書著重介紹計算機控制系統的組成、基本控制算法及軟硬件系統在工業控制中的應用技術。全書共9章，分別介紹計算機控制系統的基本概念、控制系統組成及分類、模擬量輸入輸出通道的接口技術、數字量輸入輸出通道的接口技術、人機交互接口技術、離散控制系統的數學描述、數字控制器的設計方法、複雜控制規律的設計、模糊控制技術、計算機控制系統的設計方法及實例等。
本書可作為高等院校電氣工程、自動化、電子、計算機應用、機電一體化等專業的教材，也可供有關技術人員參考和自學。．

《21世紀高等學校規劃教材?電子信息:工業計算機控制技術》可作為高等院校電氣工程、自動化、電子、計算機應用、機電一體化等專業的教材，也可供有關技術人員參考和自學。

第1章 緒論
1.1 計算機控制系統概述
1.2 計算機控制系統的組成
1.2.1 計算機控制系統的硬件組成
1.2.2 計算機控制系統的軟件組成
1.3 計算機控制系統的分類
1.4 計算機控制系統的發展概況和趨勢
1.4.1 計算機控制系統的發展概況
1.4.2 計算機控制系統的發展趨勢
習題1

第2章 模擬量輸入輸出通道的接口技術
2.1 模擬量輸入通道接口技術
2.1.1 模擬量輸入通道的組成
2.1.2 信號調理電路
2.1.3 多路轉換開關
2.1.4 前置放大器
2.1.5 採樣保持器
2.1.6 8位A/D轉換器及其接口技術
2.1.7 12位A/D轉換器及其接口技術
2.1.8 串行A/D轉換器及其接口技術
2.2 模擬量輸出通道接口技術
2.2.1 模擬量輸出通道的組成
2.2.2 8位D/A轉換器及其接口技術
2.2.3 12位D/A轉換器及其接口技術
2.2.4 串行D/A轉換器及其接口技術
2.2.5 V/I變換器
習題2

第3章 數字量輸入輸出接口技術
3.1 數字量輸入通道接口技木
3.2 數字量輸出通道接口技術
3.2.1 繼電器輸出接口技術
3.2.2 固態繼電器輸出接口技術
3.2.3 大功率場效應管開關接口技術
3.2.4 可控矽接口技術
3.3 小功率直流電機控制接口技術
3.4 步進電機控制接口技術
3.4.1 步進電機的工作原理
3.4.2 步進電機的控制技術
習題3

第4章 人機交互接口技術
4.1 鍵盤接口技術
4.2 顯示器接口技術
4.2.1 LED顯示器接口技術
4.2.2 LCD顯示器接口技術
習題4

第5章 離散控制系統的數學描述
5.1 z變換
5.1.1 2變換的定義
5.1.2 z變換的性質
5.1.3 z反變換
5.2 脈衝傳遞函數
5.2.1 脈衝傳遞函數的定義
5.2.2 閉環系統的脈衝傳遞函數
5.3 離散控制系統的動態分析
5.4 離散系統的穩定性
5.5 離散控制系統的穩態分析
5.6 Matlab在離散控制系統分析中的應用
5.6.1 離散系統零極點圖及零極點分析
5.6.2 離散系統頻率特性分析
習題5

第6章 數字控制器的設計方法
6.1 控制規律的模擬化設計方法
6.1.1 數字PID控制
6.1.2 PID控制算法的改進
6.1.3 數字PID調節器的參數整定
6.2 控制規律的離散化設計方法
……
第7章 複雜控制規律的設計
第8章 模糊控制技術
第9章 計算機控制系統的設計與實現
參考文獻．

成品計算機系統不僅提供了具有多種裝置的主機系統板，而且還配備了各種接口板，如多通道模擬輸入輸出板，開關量輸入輸出板，CRT圖形顯示板，擴展用RS-232C、RS-422與RS-485總線接口板，EPROM智能編程板等。它們具有很強的硬件功能和靈活的I/O擴展能力，不但可以構成獨立的工業控制機，而且具有較強的開發能力。這些機器不僅可使用匯編語言，而且可使用高級語言。在工業PC中，還配有專用的組合軟件，給計算機控制系統的軟件設計帶來了極大的方便。
如果因價格、功能或靈活性等方面的原因不能選擇現有的主機時，設計者可以選擇一款微處理器或單片機控制器進行自主開發設計。此時應考慮到所選擇的微處理器的字長、運行速度、存儲容量、中斷處理能力，以及是否需要內部A/D轉換器、內部存儲器，需要多少個I/O和USRT口等。
9.2.3控制算法的確定
選用什么控制算法才能使系統達到要求的控制指標，也是系統設計的關鍵問題之一。控制算法的選擇與系統的數學模型有關，在系統的數學模型確定后，便可推導出相應的控制算法。
所謂數學模型就是系統動態特性的數學表達式，它表示系統輸入輸出及其內部狀態之間的關系。一般多由實驗方法測出系統的階躍響應特性曲線，然后由曲線確定出其數學模型。當系統模型確定之后，即可確定控制算法。計算機控制系統的主要任務就是按此控制算法進行控制。可見，控制算法的正確與否，直接影響控制系統的調節品質。
1.直接數字控制
當被控對象的數學模型能夠確定時，可采用直接數字控制，如最少拍隨動系統、最少拍無波紋系統，以及達林算法等；選定直接數字控制的某一種算法，設計數字控制器，并求出差分方程。計算機的主要任務就是按此差分方程編寫程序，計算控制量并輸出，進而實現控制。
2.數字PID控制
由于被控對象是復雜的，因此并非所有的系統均可求出數學模型；有些即使可以求出來，但由于被控對象環境的影響，參數經常變化，因此很難準確進行直接數字控制。此時最好選用數字化PID控制。PID控制應用廣泛、技術成熟，其控制結構簡單，參數容易調整，不必求出被控對象的數學模型，便可以調節。根據不同系統的要求，還可以對PID算法進行必要的改進，以滿足各種不同控制系統的要求。例如，串級PID控制就是人們經常采用的控制方法之一。所謂串級控制就是第一級數字PID的輸入不直接用來控制執行機構，而是作為下一級數字PID的輸入值，并與第二級的給定值進行比較，其偏差作為第二級數字PID的控制量計算的參數。依此類推，也可以實現多級PID嵌套。