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第一章　绪论1

第一节 计算机控制系统的一般概念1

一、计算机控制系统概述1

目录1

二、计算机控制系统的组成2

三、计算机控制系统的经济效益4

第二节 计算机控制系统的分类4

一、计算机巡回检测和操作指导系统4

二、计算机直接数字控制系统DDC5

三、计算机监督控制系统SCC5

四、计算机集散控制系统DCS6

六、工业过程的计算机集成制造系统（流程CIMS）7

五、现场总线控制系统FCS7

第三节 计算机控制系统的设计与实现9

一、设计与实施计算机控制系统的一般步骤9

二、计算机控制系统的设计方法9

第四节 过程计算机控制系统的发展概况及趋势10

思考题与习题12

第二章　计算机控制系统基础13

第一节 计算机控制系统的采样及信号特点13

一、计算机控制系统的信号形式13

二、信号的采样、采样周期和采样定理14

三、信号的保持14

一、Z变换15

第二节 计算机控制系统的数学模型15

二、计算机控制系统的数学模型22

第三节 离散控制系统的分析26

一、系统的稳定性26

二、系统的可控性、可达性和可观性、可检测性27

三、系统的灵敏性和鲁棒性29

第四节 计算机控制系统的总线技术31

一、总线的概念31

二、总线的分类32

三、总线的模板化结构33

四、总线的体系结构34

五、总线的控制方式35

思考题与习题37

第三章　计算机的输入输出接口技术38

第一节　模拟量输出接口38

一、D/A转换器原理及器件38

二、D/A转换器接口与隔离技术42

三、D/A转换模板的标准化设计46

第二节 模拟量输入接口49

一、A/D转换原理及器件49

二、A/D转换器接口与隔离技术53

三、A/D转换模板的标准化设计59

一、开关量的概念及种类62

二、开关量输入接口62

第三节 开关量输入输出接口62

三、开关量输出接口63

四、开关量输入输出模板的标准化设计63

第四节 人机交互接口64

一、键盘接口65

二、显示器接口66

三、打印机接口74

四、其他人机接口75

思考题与习题78

第四章　计算机控制系统中的数据通信技术80

第一节 数据通信的基础知识80

一、数据通信概述80

二、数据传输方式83

三、多路复用技术85

四、数据交换技术86

第二节 数据通信设备89

一、通信适配器89

二、RS-232C标准91

三、调制解调器94

四、RS-449、RS-422、RS-423及RS-485标准96

五、通信介质（媒质）100

第三节 数据通信中的检错与纠错102

一、奇／偶校验102

二、循环冗余校验CRC103

思考题与习题104

三、恒比码104

第五章　计算机控制系统中的网络技术106

第一节 概述106

一、计算机网络的定义106

二、计算机网络的主要功能107

三、计算机网络的分类107

四、计算机网络的基本协议109

第二节 计算机局域网络110

一、局域网络和拓扑结构110

二、网络操作系统112

三、网络互连部件122

二、网络互连方法122

一、概述122

第三节 计算机网络互连及其协议122

四、广域网和远程网126

五、Internet128

第四节 控制网络与现场总线135

一、控制网络135

二、现场总线概述137

三、现场总线标准141

四、几种具有代表性的现场总线145

第五节 控制网络与企业网络156

一、控制系统中计算机网络体系结构156

二、企业的网络管理158

三、实施案例161

思考题与习题163

第六章　计算机控制系统中的控制策略164

第一节 数字滤波和数据处理164

一、采样数据的合理性判别及报警164

二、数字滤波165

三、数据处理167

第二节 数字PID控制算法169

一、标准数字PID控制算法169

二、数字PID控制算法的改进170

三、数字PID控制的参数整定173

一、串级控制系统177

第三节 基于数字PID控制的多回路控制系统177

二、前馈控制系统178

三、纯滞后补偿控制系统179

第四节 模型预测控制180

一、模型预测控制的基本原理181

二、动态矩阵控制（DMC）182

三、模型算法控制（MAC）193

四、广义预测控制（GPC）197

五、小结201

第五节 模糊控制201

一、预备知识202

二、模糊控制的基本原理204

三、模糊控制器的设计205

四、模糊控制器的改进211

五、模糊控制器的工业应用举例212

第六节 控制策略的工程实现214

一、给定值处理214

二、被控量处理215

三、偏差处理215

四、控制策略的实现217

五、控制量处理217

六、自动／手动切换218

思考题与习题219

一、计算机控制系统软件技术基础221

第一节 概述221

第七章 计算机控制系统软件技术基础221

二、计算机控制系统软件构成222

三、计算机控制系统软件特点222

第二节 面向计算机控制的操作系统223

一、操作系统的功能和任务223

二、操作系统的分类225

三、实时多任务操作系统225

四、嵌入式操作系统226

第三节 计算机控制系统中的数据库236

一、数据库系统概述236

二、实时数据库244

三、分布式实时数据库254

第四节 数据库的接口设计256

一、计算机控制系统应用软件的需求258

第五节 计算机控制系统的应用软件258

二、应用软件设计技术259

三、应用软件开发环境及平台261

四、计算机控制系统应用软件设计262

五、商品化的工业控制软件262

思考题与习题263

第八章　计算机控制系统的设计与实施265

第一节 计算机控制系统设计原则和步骤265

一、计算机控制系统设计原则265

二、设计与实施过程计算机控制系统的步骤267

一、计算机控制系统的总体方案设计268

第二节 计算机控制系统的设计与实施268

二、硬件的工程设计与实现270

三、软件的工程设计与实现271

四、控制系统的调试与投运273

第三节 过程计算机控制系统的抗干扰与可靠性技术274

一、计算机控制系统的抗干扰技术274

二、系统供电与接地技术277

三、看门狗及其电源掉电检测技术280

第四节 计算机控制系统的应用实例281

一、典型长网纸机的计算机控制系统设计实例281

二、基于RTLinux和PC/104的微型无人空间机器人控制系统288

三、以工业控制计算机为核心的锅炉控制系统292

四、基于PLC与DCS的大中型计算机控制系统296

五、结论303

思考题与习题304

第九章 流程工业企业综合自动化系统305

第一节 概述305

一、CIMS的概念与发展305

二、流程工业CIMS与离散工业CIMS之比较308

第二节 流程工业CIMS的体系结构310

一、流程工业CIMS的功能结构及递阶控制层次310

二、流程工业CIMS的体系结构模型313

三、基于三层结构的流程工业现代集成制造体系结构316

四、间歇生产方式对流程工业CIMS的影响316

一、系统集成318

第三节 流程工业CIMS的核心问题及关键技术318

二、系统优化321

三、建立CIMS集成环境的关键技术323

四、实现流程工业CIMS功能集成的关键技术326

第四节 流程工业CIMS设计示例330

一、CIMS的体系结构330

二、实施效果332

思考题与习题333

附录　ASCII码334

一、非打印ASCII码（控制代码）334

二、可打印ASCII码（控制代码）334

参考文献335