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第1章 绪论1

1.1 计算机控制系统的概念1

1.1.1 常规控制系统1

1.1.2 计算机控制系统3

1.2 计算机控制系统的组成3

1.2.1 计算机控制系统的硬件4

1.2.2 计算机控制系统的软件5

1.3 计算机控制系统的分类5

1.3.1 直接数字控制系统（DDC）5

1.3.2 监督控制系统6

1.3.3 分散型控制系统6

1.3.4 现场总线控制系统（FCS）7

1.3.5 计算机集成制造系统8

1.3.6 网络控制系统9

1.4 计算机控制系统的发展趋势11

1.4.1 控制理论的发展趋势11

1.4.2 控制系统的发展趋势12

习题13

第2章 输入／输出通道接口技术14

2.1 概述14

2.1.1 信号和采样定理14

2.1.2 采样／保持器18

2.1.3 模拟开关20

2.2 模拟量输入通道24

2.2.1 模拟量输入通道的组成24

2.2.2 A/D转换器的工作原理24

2.2.3 A/D转换器的技术指标27

2.3 A/D转换器及接口技术28

2.3.1 8位A/D转换器及接口技术28

2.3.2 12位A/D转换器AD574A31

2.4 模拟量输出通道34

2.4.1 模拟量输出通道的组成34

2.4.2 D/A转换器的工作原理35

2.4.3 D/A转换器的技术指标37

2.5 D/A转换器及其接口技术38

2.5.1 8位D/A转换器及接口技术38

2.5.2 12位D/A转换器DAC120840

2.6 数字量输入／输出通道42

2.6.1 光电耦合器42

2.6.2 数字量输入／输出通道43

2.7 过程通道的抗干扰与可靠性设计44

2.7.1 串模干扰及其抑制44

2.7.2 共模干扰及其抑制45

2.7.3 长线传输干扰的抑制47

习题50

第3章 人机接口技术52

3.1 键盘接口设计52

3.1.1 键盘的工作原理52

3.1.2 独立式键盘接口设计54

3.1.3 矩阵式键盘接口设计56

3.2 LED显示器接口设计57

3.2.1 LED显示器的结构及显示原理57

3.2.2 LED显示器的接口设计61

3.3 LCD显示器接口设计62

3.3.1 LCD的基本结构及工作原理62

3.3.2 LCD的驱动方式63

3.3.3 LCD的接口设计65

3.4 触摸屏技术67

3.4.1 触摸屏技术概述67

3.4.2 触摸屏的工作原理和分类67

3.5 打印机接口电路设计69

3.5.1 标准Centronics接口69

3.5.2 应用实例70

习题71

第4章 数据处理方法72

4.1 查表技术73

4.1.1 顺序查表法73

4.1.2 计算查表法75

4.1.3 对分查表法76

4.2 数字滤波技术78

4.2.1 程序判断滤波79

4.2.2 中值滤波82

4.2.3 算术平均值滤波84

4.2.4 加权平均值滤波85

4.2.5 滑动平均值滤波86

4.2.6 RC低通数字滤波87

4.2.7 复合数字滤波88

4.2.8 各种数字滤波性能的比较89

4.3 量程自动转换和标度变换89

4.3.1 量程自动转换90

4.3.2 线性参数标度变换93

4.3.3 非线性参数标度变换95

4.4 测量数据预处理技术96

4.4.1 线性插值算法96

4.4.2 分段插值算法程序的设计方法97

4.4.3 插值法在流量测量中的应用98

4.4.4 系统误差的自动校正103

习题104

第5章 计算机控制系统的控制规律106

5.1 被控对象的传递函数与性能指标106

5.1.1 计算机控制系统被控对象的传递函数106

5.1.2 计算机控制系统的性能指标107

5.1.3 对象特性对控制系统性能的影响110

5.2 PID控制111

5.2.1 概述111

5.2.2 PID调节的作用112

5.3 数字PID算法113

5.3.1 PID算法113

5.3.2 PID算法的改进115

5.4 PID参数整定117

5.4.1 PID参数对控制性能的影响118

5.4.2 采样周期T的选取118

5.4.3 扩充临界比例度法119

5.5 串级控制120

5.5.1 串级控制算法121

5.5.2 副回路微分先行串级控制123

5.6 前馈－反馈控制123

5.6.1 前馈控制的结构124

5.6.2 前馈－反馈控制的结构126

5.6.3 数字前馈－反馈控制算法128

5.7 数字控制器的直接设计方法129

5.7.1 基本概念129

5.7.2 最少拍无差系统的设计132

5.7.3 最少拍无纹波系统138

5.8 大林算法142

5.8.1 大林算法的基本形式142

5.8.2 振铃现象的消除144

5.8.3 大林算法的设计步骤147

5.9 史密斯预估控制149

5.9.1 史密斯预估控制原理149

5.9.2 史密斯预估控制举例151

5.10 模糊控制154

5.10.1 模糊控制的数学基础154

5.10.2 模糊控制系统组成157

5.10.3 模糊控制器设计164

5.10.4 双输入单输出模糊控制器设计166

5.11 模型预测控制168

5.11.1 动态矩阵控制（DMC）168

5.11.2 模型算法控制（MAC）178

习题182

第6章 数字控制技术185

6.1 数字控制基础186

6.1.1 数字控制的基本原理186

6.1.2 数字控制方式187

6.1.3 开环数字控制187

6.2 逐点比较法插补原理188

6.2.1 逐点比较法直线插补188

6.2.2 逐点比较法圆弧插补194

6.3 步进电机控制200

6.3.1 步进电机的工作原理201

6.3.2 步进电机控制系统原理202

6.3.3 步进电机的驱动电路203

6.3.4 步进电机的工作方式203

6.3.5 步进电机控制程序设计205

习题210

第7章 总线技术212

7.1 总线技术概论212

7.1.1 总线的定义及分类212

7.1.2 现场总线综述212

7.2 串行通信标准总线（RS-232C）213

7.2.1 串行通信基本概念213

7.2.2 串行通信标准总线（RS-232C）219

7.2.3 RS-423/RS-422/RS-485224

7.3 SPI总线228

7.3.1 SPI总线概述229

7.3.2 SPI的工作原理230

7.3.3 SPI总线协议232

7.3.4 SPI的应用234

7.4 I2C总线236

7.4.1 I2C总线概述236

7.4.2 I2C总线协议238

7.4.3 I2C总线的应用245

7.5 现场总线技术247

7.5.1 现场总线技术的发展概况247

7.5.2 现场总线控制系统的特点248

7.5.3 典型的现场总线249

7.5.4 现场总线的应用251

习题253

第8章 计算机控制系统的设计254

8.1 微型机控制系统的设计方法及步骤254

8.1.1 控制系统总体方案的确定255

8.1.2 微型计算机及接口的选择257

8.1.3 控制算法的选择258

8.1.4 控制系统硬件设计259

8.1.5 控制系统软件设计263

8.1.6 微型计算机控制系统的调试265

8.2 炉温计算机控制系统266

8.2.1 炉温计算机控制系统的原理266

8.2.2 炉温计算机控制系统硬件设计267

8.2.3 炉温计算机控制系统软件设计271

8.3 多容液位控制系统275

8.3.1 多容液位控制系统的组成275

8.3.2 多容液位控制系统硬件设计277

8.3.3 多容液位控制系统的数学模型281

8.3.4 多容液位控制系统软件设计281

8.3.5 手动自动调节问题284

习题285

参考文献286