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第1章 概述1

1.1 计算机控制系统的一般概念1

1.2 计算机控制系统的组成4

1.2.1 计算机控制系统的硬件组成4

1.2.2 计算机控制系统的软件组成6

1.3 计算机控制系统的结构形式7

1.3.1 操作指导控制系统7

1.3.2 直接数字控制系统7

1.3.3 监督控制系统8

1.3.4 集散控制系统8

1.3.5 现场总线控制系统9

1.3.6 综合自动化系统9

1.4 计算机控制系统的发展概况和发展趋势10

1.4.1 计算机控制系统的发展概况10

1.4.2 计算机控制系统的发展趋势13

习题与思考题114

第2章 通道接口技术15

2.1 计算机对外围通道的控制15

2.1.1 输入／输出指令15

2.1.2 中断18

2.1.3 接口21

2.2 模拟量输出通道25

2.2.1 D/A转换原理25

2.2.2 D/A转换器的技术参数27

2.2.3 集成D/A转换器及其接口技术28

2.2.4 双极性模拟量输出的实现38

2.2.5 模拟量输出通道的结构形式39

2.2.6 多路开关40

2.2.7 采样保持器43

2.2.8 模拟量输出通道举例46

2.3 模拟量输入通道47

2.3.1 A/D转换原理48

2.3.2 A/D转换器的技术参数52

2.3.3 集成A/D转换器53

2.3.4 可编程数据放大器64

2.3.5 轴角／数字转换器67

2.4 数字量输入／输出通道81

2.4.1 数字量输入通道81

2.4.2 数字量输出通道83

2.4.3 数字量接口的典型应用85

习题与思考题287

第3章 系统总线88

3.1 总线的一般概念88

3.1.1 总线的分类88

3.1.2 总线的特性及性能指标89

3.1.3 总线标准90

3.1.4 总线控制方法91

3.1.5 总线结构92

3.1.6 标准总线的优点94

3.2 常用的内部总线95

3.2.1 STD总线95

3.2.2 IBM PC/XT/AT总线96

3.2.3 MCA总线104

3.2.4 EISA总线104

3.2.5 PCI总线105

3.3 常用外总线122

3.3.1 RS-232C总线122

3.3.2 RS-422总线123

3.3.3 USB总线123

3.3.4 IEEE1394125

3.4 现场总线126

3.4.1 现场总线的定义和特点126

3.4.2 现场总线网络协议模式127

3.4.3 现场总线分类127

3.5 总线模板举例129

3.5.1 主要技术指标131

3.5.2 工作原理131

习题与思考题3135

第4章 数字PID控制器设计136

4.1 数字PID算法136

4.1.1 模拟PID控制器136

4.1.2 数字PID控制器138

4.2 数字PID控制器的参数整定140

4.2.1 采样周期的选择140

4.2.2 实验试凑法确定PID控制参数142

4.2.3 实验经验法确定PID控制参数143

4.3 数字PID控制器的改进算法145

4.3.1 积分算法的改进145

4.3.2 微分算法的改进147

4.3.3 其他PID控制算法149

习题与思考题4155

第5章 数字控制器的连续设计方法156

5.1 使用连续化设计方法的条件156

5.2 连续化设计步骤157

5.3 D（s）的离散化方法158

5.3.1 脉冲响应不变法159

5.3.2 阶跃响应不变法161

5.3.3 差分变换法163

5.3.4 双线性变换法166

5.3.5 频率预畸变的双线性变换法168

5.3.6 极点零点对应法171

5.4 各种离散化方法的比较174

5.5 设计举例180

习题与思考题5186

第6章 数字控制器的离散设计方法187

6.1 解析设计法187

6.1.1 最少拍系统的设计188

6.1.2 无纹波最少拍系统的设计194

6.1.3 最少拍系统的讨论198

6.2 根轨迹设计法200

6.2.1 z平面的根轨迹200

6.2.2 z平面极点位置与动态响应的关系202

6.2.3 系统性能指标与z平面极点位置的关系205

6.2.4 设计举例206

6.3 频率响应设计法209

6.3.1 双线性变换和w平面210

6.3.2 w平面设计步骤213

6.3.3 设计举例213

6.4 纯滞后控制技术215

6.4.1 Smith预估控制216

6.4.2 大林算法218

6.5 状态空间设计法222

6.5.1 单输入单输出的二阶系统223

6.5.2 多输入多输出快速系统设计229

习题与思考题6233

第7章 数字控制器的复杂控制规律设计方法235

7.1 自适应控制技术235

7.1.1 自适应控制的产生235

7.1.2 自适应控制的定义236

7.1.3 自适应控制的基本原理和类型236

7.1.4 局部参数最优化理论240

7.2 滑模变结构控制247

7.2.1 滑模变结构控制原理248

7.2.2 二阶系统开关控制250

7.2.3 滑动模态252

7.2.4 伺服系统滑模控制器设计253

7.3 重复控制器的设计257

7.3.1 重复控制原理257

7.3.2 重复控制系统的稳定性260

7.3.3 重复控制器设计261

习题与思考题7262

第8章 计算机控制系统的电磁兼容性设计263

8.1 电磁兼容性的概述263

8.2 噪声源264

8.3 噪声抑制技术265

8.3.1 屏蔽265

8.3.2 接地268

8.3.3 去耦271

8.3.4 隔离273

8.4 数字信号的传输276

8.5 电源系统的抗干扰措施282

8.6 CPU抗干扰措施284

习题与思考题8286

第9章 计算机控制系统的设计与实现287

9.1 计算机控制系统的设计原则与步骤287

9.1.1 设计原则287

9.1.2 设计步骤288

9.2 计算机控制系统的实现过程290

9.2.1 计算机控制系统的可行性论证290

9.2.2 计算机控制系统的工程设计291

9.3 计算机控制系统的设计实例294

9.3.1 飞行仿真头位跟踪视景显示系统294

9.3.2 机械臂控制系统299

9.3.3 三轴转台系统309

附录A z变换简表322

参考文献324