计算机控制及网络技术

总序

前言

第1章 绪论

1．1 概述

1．1．1 计算机控制系统的概念

1．1．2 计算机控制系统的特点

1．2 计算机控制系统的组成

1．2．1 硬件系统组成

1．2．2 软件系统组成

1．3 计算机控制系统的类型

1．3．1 按功能及结构分类

1．3．2 按控制规律分类

1．4 控制网络与网络化控制系统

1．4．1 控制网络与现场总线

1．4．2 网络化控制系统

1．4．3 网络控制系统的技术特点

1．5 计算机控制技术的发展历程及趋势

1．5．1 计算机控制技术的发展历程

1．5．2 计算机控制技术的发展趋势

思考题与习题

第2章 计算机控制系统的硬件基础

2．1 过程通道技术

2．1．1 模拟量输入输出通道

2．1．2 数字量输入输出通道

2．2 采样过程及其数学描述

2．2．1 采样过程概述

2．2．2 信号采样

2．2．3 采样过程的数学描述

2．3 采样定理及采样频率的选择

2．3．1 采样定理

2．3．2 采样周期T的选定

2．4 信号的恢复及保持器

2．4．1 信号的恢复

2．4．2 零阶保持器

2．4．3 一阶保持器

2．5 数字滤波

2．5．1 死区处理方法

2．5．2 算术平均滤波方法

2．5．3 中值滤波方法

2．5．4 一阶低通滤波方法

思考题与习题

第3章 计算机控制系统的数学基础

3．1 z变换的定义

3．2 Z变换的性质

3．3 z反变换

3．3．1 长除法

3．3．2 部分分式展开法

3．3．3 留数计算法

3．4 离散系统的差分方程及其求解

3．5 Z传递函数

3．5．1 开环传递函数

3．5．2 闭环传递函数

思考题与习题

第4章 计算机控制系统分析

4．1 计算机控制系统的稳定性分析

4．1．1 线性离散控制系统的稳定性条件

4．1．2 线性离散系统的稳定性判据

4．2 计算机控制系统的动态过程

4．2．1 计算机控制系统的动态响应过程

4．2．2 含有滞后环节的计算机控制系统的输出响应

4．3 计算机控制系统的稳态误差

4．3．1 计算机控制系统的稳态误差分析

4．3．2 计算机控制系统对干扰输入信号的响应

4．4 离散系统根轨迹

思考题与习题

第5章 计算机控制系统的间接设计法

5．1 离散与连续等效设计的基本步骤

5．2 离散与连续等效设计方法

5．2．1 连续系统离散化方法

5．2．2 离散与连续等效的设计举例

5．3 数字PID控制器设计

5．3．1 PID控制原理

5．3．2 数字PID控制算法

5．4 改进的数字PID控制算法

5．4．1 积分分离PID控制算法

5．4．2 遇限削弱积分PID控制算法

5．4．3 不完全微分PID控制算法

5．4．4 微分先行PID控制算法

5．4．5 带死区的PID控制算法

5．5 数字PID控制器的参数整定

5．5．1 PID控制器参数对系统性能的影响分析

5．5．2 试凑法确定PID控制器参数

5．5．3 工程整定法确定PID控制器参数

思考题与习题

第6章 计算机控制系统的直接设计法

6．1 最少拍控制系统设计

6．1．1 被控对象稳定且不包含纯滞后环节的最少拍控制器设计

6．1．2 一般被控对象的最少拍控制器设计

6．1．3 最少拍无纹波控制器设计

6．2 数字控制器的根轨迹设计法

6．2．1 离散系统的根轨迹

6．2．2 离散系统根轨迹设计

6．3 纯滞后系统对象的控制算法--大林（Dahlin）算法

6．4 史密斯（Smith）预估器

思考题与习题

第7章 计算机控制系统的状态空间设计

7．1 离散系统状态空间描述

7．1．1 差分方程化为状态空间描述

7．1．2 脉冲传递函数化为状态空间描述

7．1．3 离散系统状态方程求解

7．1．4 连续系统的离散化

7．2 离散系统的能控性和能观性

7．2．1 离散系统的能控性

7．2．2 离散系统的能观性

7．2．3 离散系统能控能观性与采样周期的关系

7．3 离散系统的状态反馈控制器设计

7．3．1 状态反馈控制

7．3．2 单输入离散系统的极点配置

7．4 离散系统的状态观测器设计

7．4．1 系统状态的开环估计

7．4．2 全维状态观测器设计

7．4．3 降维状态观测器设计

7．5 带状态观测器的离散系统调节器设计

思考题与习题

第8章 典型计算机控制系统的结构与组成

8．1 总线式工业控制计算机

8．1．1 工业控制计算机概述

8．1．2 工业PC机的特点与结构

8．1．3 CompactPCI机的特点与结构

8．2 基于可编程控制器（PLC）的计算机控制系统

8．2．1 PLC概述

8．2．2 PLC硬件组成及功能

8．2．3 PLC控制系统设计

8．3 基于嵌入式PC／104总线的计算机控制系统

8．4 基于单片机的计算机控制系统

8．4．1 单片机的应用系统设计概述

8．4．2 单片机在单回路数字调节器中的应用

8．5 集散控制系统

8．5．1 DCS概述

8．5．2 DCS的组成与结构

思考题与习题

第9章 控制器局域网（CAN）通信技术

9．1 概述

9．1．1 CAN通信的技术特点

9．1．2 CAN通信的技术优点

9．2 CAN通信技术协议

9．2．1 CAN的通信参考模型

9．2．2 CAN报文的传送和帧结构

9．2．3 CAN报文的编码、滤波和校验

9．2．4 CAN错误类型和界定

9．2．5 CAN的位定时与同步技术

9．3 CAN总线控制器SJAl000

9．3．1 SJA1000概述

9．3．2 SJA1000的基本模式（BasicCAN）

9．3．3 基本模式下的控制寄存器

9．3．4 基本模式下的数据段寄存器

9．3．5 两种模式下的公共寄存器及其说明

9．3．6 SJAl000的扩展模式

9．4 CAN总线驱动器PCA82C250

9．4．1 PCA82C250概述

9．4．2 PCA82C250的典型应用

9．5 基于8051单片机的CAN智能节点设计

9．5．1 硬件设计

9．5．2 软件设计

思考题与习题

第10章 计算机控制系统的设计与应用

10．1 计算机控制系统的设计原则

10．2 计算机控制系统的设计与实现

10．2．1 计算机控制系统的方案设计

10．2．2 硬件系统的设计与实现

10．2．3 软件系统的设计与实现

10．2．4 控制系统的调试与运行

10．3 计算机控制系统中的抗干扰措施

10．3．1 控制系统的抗干扰措施

10．3．2 软件设计的可靠措施

10．4 计算机控制系统设计举例

10．4．1 水流量标准装置微机监控系统

10．4．2 油库罐区二级微机监控管理系统实现

思考题与习题

参考文献

《新世纪电子信息与自动化系列课程改革教材：计算机控制及网络技术》从实际应用的角度，较系统地介绍了计算机控制系统的基本知识及分析设计方法，在内容安排上，注重基础性、系统性和实用性，同时考虑计算机控制网络技术的飞速发展和应用，书中对网络化的计算机控制技术的相关知识进行了介绍。全书共分十章，内容包括绪论、计算机控制系统的硬件基础、计算机控制系统的数学基础、计算机控制系统分析、计算机控制系统的间接设计法、计算机控制系统的直接设计法、计算机控制系统的状态空间设计、典型计算机控制系统的结构与组成、控制器局域网（CAN）通信技术和计算机控制系统的设计与应用。为了便于自学和教学，书中安排了大量例题，每个例题都附了MATLAB的程序和计算结果。《新世纪电子信息与自动化系列课程改革教材：计算机控制及网络技术》可用作高等院校电子信息类、电气工程类、机械电子类、仪器仪表类及相关专业本科生的教材和教师教学参考书，也可作为相关领域的工程技术人员的参考书。

《新世纪电子信息与自动化系列课程改革教材：计算机控制及网络技术》共分十章，内容包括绪论、计算机控制系统的硬件基础、计算机控制系统的数学基础、计算机控制系统分析、计算机控制系统的间接设计法、计算机控制系统的直接设计法、计算机控制系统的状态空间设计、典型计算机控制系统的结构与组成、控制器局域网（CAN）通信技术和计算机控制系统的设计与应用。为了便于自学和教学，书中安排了大量例题，每个例题都附了MATLAB的程序和计算结果。本书可用高等院校电子信息类、电气工程类、机械电子类、仪器仪表类及相关专业本科生的教材和教师参考书，也可作为相关领域的工程技术人员的参考书。