计算机控制技术（第2版）

图书标准信息

• 作者 方红、唐毅谦、喻晓红、严刚峰 著
• 出版社 电子工业出版社
• 出版时间 2020-02
• 版次 1
• ISBN 9787121376450
• 定价 49.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 263页

【内容简介】

  《计算机控制技术（第2版）》系统、全面地介绍了微型计算机控制系统的理论与各种应用技术。本书兼顾基础性、实用性和先进性，注重工程应用。全书分 8 章，主要内容有：计算机控制系统概述，过程输入/输出通道，计算机控制系统的理论基础，数字PID控制器，模糊控制、伺服装置与数字控制系统，控制网络技术及现场总线，微型计算机控制系统设计方法及实例等。各章都有小结并附有相应的思考与练习题，书的最后还附有3个课程设计实例供选用。
  《计算机控制技术（第2版）》可作为高等院校、职业技术学院的微型计算机应用、自动化、电气工程及其自动化、仪器仪表、电子、通信、机电一体化等本科和专科专业相关课程的教材或参考书，也可作为广大从事微型计算机过程控制系统设计的技术人员的参考手册。

【作者简介】

方红，成都大学信息工程与自动化学院教授，院长。编写《微机原理及接口技术》等教材。

【目录】

目    录

第1章  绪论1
1．1  计算机控制系统概述2
1．1．1  微机控制系统的特征2
1．1．2  微机控制系统硬件组成5
1．1．3  微机控制系统软件7
1．2  计算机控制系统的典型形式8
1．2．1  操作指导控制系统8
1．2．2  直接数字控制系统8
1．2．3  监督式计算机控制系统9
1．2．4  集散控制系统9
1．2．5  现场总线控制系统10
1．3  计算机控制系统的发展概况
和趋势11
本章小结12
思考与练习13
第2章  输入/输出接口与过程通道14
2．1  过程输入/输出通道概述14
2．1．1  过程输入/输出通道的类型
及功能14
2．1．2  过程输入/输出通道与CPU
交换的信息类型14
2．1．3  过程通道的编址方式15
2．2  模拟量输入通道15
2．2．1  模拟量输入通道的结构15
2．2．2  信号调理15
2．2．3  多路转换器16
2．2．4  采样保持器18
2．2．5  A/D转换器20
2．2．6  8位A/D转换芯片ADC080922
2．2．7  12位A/D转换器AD57425
2．3  模拟量输出通道28
2．3．1  模拟量输出通道的结构29
2．3．2  D/A转换器29

2．3．3  DAC0832 D/A转换器芯片及其
接口电路31
2．3．4  12位D/A转换器DAC1210
芯片35
2．3．5  模拟量输出通道的设计35
2．4  开关量输入通道37
2．4．1  开关量输入通道的结构37
2．4．2  过程开关量的形式和变换37
2．4．3  开关量输入逻辑接口技术41
2．5  开关量输出通道41
2．5．1  开关量输出通道的结构41
2．5．2  开关量输出逻辑的接口技术42
2．5．3  典型功率驱动电路42
本章小结43
思考与练习44
第3章  计算机控制基础理论45
3．1  计算机控制系统的信号变换理论45
3．1．1  计算机控制系统的信号形式45
3．1．2  信号的采样、量化、恢复及
保持46
3．2  计算机控制系统的数学描述49
3．2．1  z变换与逆z变换49
3．2．2  线性定常离散系统的差分方程
及其求解57
3．2．3  计算机控制系统的脉冲传递
函数58
3．2．4  开环和闭环脉冲传递函数58
3．3  离散控制系统的特性分析63
3．3．1  s平面到z平面的映射63
3．3．2  离散控制系统稳定的充要
条件64
3．3．3  线性离散系统的稳定性判据64
3．3．4  离散控制系统的过渡过程分析67

3．3．5  离散控制系统的稳态误差分析70
3．4  离散控制系统的根轨迹设计法74
3．5  离散控制系统的频域设计法78
本章小结80
思考与练习80
第4章  计算机控制系统的常规控制策略82
4．1  PID算法的数字实现82
4．1．1  PID控制规律及其调节作用83
4．1．2  PID算法的数字实现86
4．1．3  几种改进的PID控制算法89
4．1．4  PID控制器的参数整定95
4．2  最少拍无差随动系统的设计99
4．2．1  典型输入下理想最少拍无差
系统的设计101
4．2．2  最少拍控制器的物理可实现性
和稳定性要求103
4．2．3  最少拍有纹波控制器的设计105
4．2．4  最少拍无差控制器的局限性108
4．3  最少拍无纹波随动系统的设计110
4．4  纯滞后对象的控制算法D
大林算法116
4．4．1  大林算法的设计原则及数字
控制器的形式116
4．4．2  振铃现象的产生和消除117
4．4．3  大林算法的设计步骤121
4．5  纯滞后对象的控制算法D
施密斯（Smith）预估控制122
4．5．1  Smith预估器原理122
4．5．2  Smith补偿器的计算机实现124
本章小结126
思考与练习127
第5章  运动伺服的数字控制系统128
5．1  运动伺服控制系统的基本组成
结构128
5．2  运动伺服控制系统中的位置
检测器件130
5．2．1  光电脉冲编码器131
5．2．2  感应同步器132

5．2．3  旋转变压器133
5．3  直流电机伺服控制系统136
5．3．1  直流电机的基本结构和
工作原理136
5．3．2  直流电机的调速方法138
5．3．3  调速系统的性能指标139
5．4  步进电动机控制系统141
5．4．1  步进电动机的基本结构和
工作原理141
5．4．2  步进电动机的基本参数143
5．4．3  步进电动机的控制方法143
5．5  交流电动机控制系统146
5．5．1  三相永磁同步电动机的基本
结构、工作原理与数学模型146
5．5．2  矢量控制的基本原理148
5．5．3  交流同步电动机的矢量控制
系统150
本章小结150
思考与练习150
第6章  计算机控制系统的新型控制
策略152
6．1  智能控制的研究现状、主要特点
和基本应用152
6．2  模糊控制155
6．2．1  模糊控制理论基础155
6．2．2  模糊控制系统的原理与设计
过程163
6．2．3  模糊控制在温控系统中的
应用165
6．3  神经控制170
6．3．1  神经网络系统模型170
6．3．2  BP网络173
6．3．3  神经网络控制的结构176
6．4  遗传算法180
6．4．1  遗传算法基础理论180
6．4．2  遗传算法的改进策略181
6．5  专家控制183
6．5．1  专家系统基本概念183

6．5．2  专家系统的原理和结构184
6．5．3  专家控制系统的建立步骤与
设计原则186
6．6  其他先进控制技术188
6．6．1  自适应控制188
6．6．2  鲁棒控制190
6．6．3  预测控制191
6．6．4  量子控制193
本章小结195
思考与练习196
第7章  控制网络技术及现场总线197
7．1  控制网络技术概述197
7．1．1  企业网络的层次模型197
7．1．2  控制网络与信息网络的区别198
7．1．3  控制网络的类型199
7．2  计算机网络199
7．2．1  计算机网络的发展199
7．2．2  计算机网络的功能与分类200
7．2．3  计算机网络体系结构203
7．3  现场总线控制系统技术204
7．3．1  现场总线概述205
7．3．2  现场总线标准206
7．3．3  典型现场总线简介207
7．3．4  CAN总线209
7．4  计算机控制系统总线简介218
7．4．1  总线的概念及分类218
7．4．2  并行总线218
7．4．3  串行总线221
7．5  工业控制组态软件技术226
7．5．1  组态的概念226
7．5．2  流行的工控组态软件227
本章小结229
习题与思考230
第8章  计算机控制系统的设计与实现231
8．1  计算机控制系统的设计原则与
步骤231
8．1．1  系统设计原则231
8．1．2  系统设计步骤233
8．2  系统的工程设计与实现235
8．2．1  系统总体方案设计235
8．2．2  硬件的工程设计与实现236
8．2．3  软件的工程设计与实现237
8．2．4  系统的调试与运行238
8．3  计算机控制系统可靠性设计238
8．3．1  干扰的分类239
8．3．2  硬件抗干扰技术240
8．3．3  软件抗干扰技术242
8．4  计算机控制系统设计实例245
8．4．1  单回路电阻炉温度控制系统245
8．4．2  污水处理控制系统253
本章小结257
思考与练习257
附录A  课程设计实例258
实例1  烘箱温度计算机控制系统
设计258
实例2  PID控制算法的MATLAB
仿真研究260
实例3  微型步进电动机控制系统
设计262
参考文献264