本書以培養(yǎng)大學生解決復雜工程問題能力為出發(fā)點，以滿足新工科背景下社會對工程技術人才的需求為目標，著重強化大學生解決實際工程問題的能力。全書共6章，包括：計算機控制系統(tǒng)概述、計算機控制系統(tǒng)的理論基礎、過程通道設計、數字控制器設計與應用、網絡控制系統(tǒng)、計算機控制系統(tǒng)設計。本書內容豐富，以大量翔實的案例貫穿相關知識點的學習，強調專業(yè)知識與工程實踐相結合，具有較強的應用性。本書既可作為高等院校自動化、測控技術、電氣工程及其自動化、計算機應用、電子信息、機電一體化等相關專業(yè)的教材，也可供有關教師、科研人員和工程技術人員學習參考。
前言
第1章計算機控制系統(tǒng)概述
1.1計算機控制系統(tǒng)概念
1.2計算機控制系統(tǒng)組成
1.2.1計算機控制系統(tǒng)硬件
1.2.2計算機控制系統(tǒng)軟件
1.3通用控制器及其特點
1.3.1單片微型計算機
1.3.2可編程序控制器
1.3.3工業(yè)控制計算機
1.4計算機控制系統(tǒng)特點
1.5計算機控制系統(tǒng)分類
1.5.1操作指導控制系統(tǒng)
1.5.2直接數字控制系統(tǒng)
1.5.3監(jiān)督計算機控制系統(tǒng)
1.5.4分布式控制系統(tǒng)
1.5.5現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)
1.6計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況與趨勢
1.6.1計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況
1.6.2計算機控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢
1.7本章小結
習題與思考題
第2章計算機控制系統(tǒng)的理論基礎
2.1概述
2.2差分方程
2.3z變換及其特性
2.3.1定義
2.3.2z變換的基本定理
2.3.3z變換求解
2.3.4z反變換
2.4脈沖傳遞函數
2.4.1脈沖傳遞函數定義
2.4.2串聯(lián)環(huán)節(jié)的脈沖傳遞函數
2.4.3并聯(lián)環(huán)節(jié)的脈沖傳遞函數
2.4.4閉環(huán)系統(tǒng)的脈沖傳遞函數
2.5離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
2.5.1s平面與z平面的映射關系
2.5.2z平面的穩(wěn)定性判據
2.5.3Routh穩(wěn)定性準則在離散系統(tǒng)中的應用
2.6離散系統(tǒng)的過渡響應分析
2.6.1離散系統(tǒng)動態(tài)性能指標
2.6.2閉環(huán)實特征根對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響
2.6.3閉環(huán)復特征根對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響
2.6.4案例分析
2.7離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)準確度分析
2.8離散系統(tǒng)的根軌跡分析法
2.9本章小結
習題與思考題
第3章過程通道設計
3.1概述
3.2模擬量輸入通道設計
3.2.1模擬信號調理電路
3.2.2多路轉換器
3.2.3采樣保持器
3.2.4A/D轉換器
3.2.5模擬量輸入通道設計方法
3.3模擬量輸出通道設計
3.3.1D/A轉換器
3.3.2模擬量輸出通道設計方法
3.4數字量輸入輸出通道設計
3.4.1緩沖器
3.4.2鎖存器
3.4.3可編程并行I/O擴展接口
3.4.4數字量輸入通道的信號調理
3.4.5數字量輸出通道的信號驅動
3.5脈沖量輸入輸出通道設計
3.6工業(yè)控制I/O接口板卡
3.6.1模擬量輸入卡
3.6.2模擬量輸出卡
3.6.3數字量輸入/輸出卡
3.6.4脈沖量輸入/輸出卡
3.6.5實時工業(yè)以太網EtherCAT總線卡
3.7數據處理與數字濾波
3.7.1線性化處理
3.7.2標度變換
3.7.3數字濾波
3.8過程通道的抗干擾措施
3.8.1系統(tǒng)干擾與可靠性問題
3.8.2共模干擾的抑制
3.8.3串模干擾的抑制
3.8.4長線傳輸干擾的抑制
3.9本章小結
習題與思考題
目錄第4章數字控制器設計與應用
4.1數字PID控制算法
4.1.1基本原理
4.1.2數字PID控制器
4.1.3案例分析
4.2數字PID控制算法改進
4.2.1積分飽和抑制
4.2.2微分環(huán)節(jié)改進
4.3數字PID控制器參數整定
4.3.1采樣周期的選擇
4.3.2湊試法
4.3.3擴充臨界比例度法
4.3.4擴充響應曲線法
4.3.5PID歸一參數整定法
4.3.6案例分析
4.4最少拍控制器設計
4.4.1最少拍控制律
4.4.2最少拍控制系統(tǒng)的設計及仿真
4.4.3最少拍無紋波系統(tǒng)的設計及仿真
4.5純滯后對象的控制算法
4.5.1大林算法
4.5.2史密斯預估控制算法
4.6基于狀態(tài)空間模型的反饋控制器設計
4.6.1輸出反饋設計法
4.6.2全狀態(tài)反饋設計法
4.7基于狀態(tài)空間模型的極點配置設計
4.7.1按極點配置設計控制律
4.7.2按極點配置設計狀態(tài)觀測器
4.7.3按極點配置設計控制器
4.8二次型性能最優(yōu)設計方法
4.8.1LQR最優(yōu)控制器設計
4.8.2案例分析
4.9本章小結
習題與思考題
第5章網絡控制系統(tǒng)
5.1數據通信基礎
5.1.1數據通信系統(tǒng)
5.1.2數據通信方式的分類
5.1.3通信控制網絡體系結構
5.2集散控制系統(tǒng)
5.2.1集散控制系統(tǒng)發(fā)展概況
5.2.2集散控制系統(tǒng)的體系結構
5.2.3集散控制系統(tǒng)的特點
5.2.4典型的集散控制系統(tǒng)
5.3現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)
5.3.1現(xiàn)場總線
5.3.2現(xiàn)場總線控制設備
5.3.3現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的特點
5.3.4五種典型現(xiàn)場總線
5.4工業(yè)以太網
5.5工業(yè)以太網現(xiàn)場總線EtherCAT
5.5.1EtherCAT系統(tǒng)組成
5.5.2EtherCAT數據幀結構
5.5.3EtherCAT尋址方式和通信服務
5.5.4EtherCAT分布時鐘
5.5.5EtherCAT通信模式
5.5.6EtherCAT應用層協(xié)議
5.6基于EtherCAT總線的案例設計
5.6.1系統(tǒng)總體設計
5.6.2EtherCAT通信電路設計
5.6.3從站微處理器STM32接口電路設計
5.6.4控制系統(tǒng)軟件設計簡介
5.7本章小結
習題與思考題
第6章計算機控制系統(tǒng)設計
6.1計算機控制系統(tǒng)設計的一般原則和步驟
6.1.1系統(tǒng)設計的原則
6.1.2系統(tǒng)設計的步驟
6.2加熱爐溫度計算機控制系統(tǒng)設計
6.2.1溫度計算機控制系統(tǒng)的硬件設計
6.2.2溫度計算機控制系統(tǒng)的
控制算法設計
6.2.3溫度計算機控制系統(tǒng)的軟件設計
6.3固態(tài)分層發(fā)酵計算機控制系統(tǒng)設計
6.3.1溫度檢測裝置硬件設計
6.3.2翻醅機控制系統(tǒng)設計
6.3.3計算機控制系統(tǒng)程序設計
6.3.4云服務器的搭建
6.4步進梁加熱爐計算機控制系統(tǒng)設計
6.4.1PLC系統(tǒng)硬件設計
6.4.2控制方案設計
6.4.3加熱爐人機交互組態(tài)畫面設計
6.5本章小結
習題與思考題
附錄
附錄A第2章使用的主要MATLAB
函數
附錄B常用函數z變換表
附錄C常用控制系統(tǒng)離散化方法
參考文獻
書單推薦
