前言

第1章 緒論 1
1.1 計算機控制系統(tǒng)概述 1
1.2 計算機控制系統(tǒng)的組成及分類 2
1.2.1 計算機控制系統(tǒng) 2
1.2.2 計算機控制系統(tǒng)的硬件組成 3
1.2.3 計算機控制系統(tǒng)的軟件組成 5
1.2.4 計算機控制系統(tǒng)的分類 5
1.3 計算機控制研究的課題與發(fā)展
趨勢 7
1.3.1 計算機控制研究的課題 7
1.3.2 計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 10
習(xí)題 11
第2章 計算機控制系統(tǒng)中的檢測設(shè)備和
執(zhí)行機構(gòu) 12
2.1 過程控制中的檢測設(shè)備 12
2.1.1 傳感器與變送器 12
2.1.2 壓力檢測及變送 13
2.1.3 溫度檢測及變送 15
2.1.4 流量檢測及變送 19
2.1.5 物位檢測及變送 21
2.1.6 成分分析設(shè)備 23
2.2 運動控制中的檢測設(shè)備 25
2.2.1 檢測開關(guān) 25
2.2.2 測速發(fā)電機 26
2.2.3 光電編碼器 27
2.2.4 測厚儀表 28
2.3 過程控制中的執(zhí)行器 28
2.3.1 氣動執(zhí)行器 29
2.3.2 電動執(zhí)行器 34
2.3.3 現(xiàn)場總線執(zhí)行器 35
2.4 運動控制中的執(zhí)行機構(gòu) 37
2.4.1 交流伺服電動機 37
2.4.2 直流伺服電動機 40
2.4.3 步進電動機 41
2.4.4 液壓缸 43
2.4.5 液壓閥 44
2.4.6 液壓泵 45
習(xí)題 46
第3章 總線與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù) 47
3.1 計算機總線 47
3.1.1 總線的基本概念 47
3.1.2 常用內(nèi)部總線 52
3.1.3 常用外部總線 56
3.2 計算機網(wǎng)絡(luò) 66
3.2.1 計算機網(wǎng)絡(luò)概述 66
3.2.2 OSI模型 67
3.2.3 計算機局域網(wǎng)絡(luò) 69
3.2.4 計算機網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 72
3.3 數(shù)據(jù)通信技術(shù) 73
3.3.1 數(shù)據(jù)通信概述 73
3.3.2 檢錯與糾錯 77
3.4 無線通信技術(shù) 79
3.4.1 藍(lán)牙技術(shù) 79
3.4.2 ZigBee技術(shù) 81
3.4.3 LoRa技術(shù) 82
3.4.4 NB-IoT技術(shù) 83
3.4.5 5G技術(shù) 84
3.4.6 Wi-Fi技術(shù) 85
3.5 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 85
3.5.1 現(xiàn)場總線技術(shù) 86
3.5.2 工業(yè)以太網(wǎng) 88
3.5.3 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 90
3.5.4 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng) 91
習(xí)題 92
第4章 過程通道與人機接口 94
4.1 數(shù)字量輸入/輸出通道 94
4.1.1 數(shù)字量信號的分類 94
4.1.2 數(shù)字量輸入通道 94
4.1.3 數(shù)字量輸出通道 95
4.1.4 數(shù)字量輸入/輸出通道的標(biāo)準(zhǔn)化
設(shè)計 97
4.2 模擬量輸出通道 98
4.2.1 D/A轉(zhuǎn)換器分類及特點 98
4.2.2 D/A轉(zhuǎn)換器原理及主要性能參數(shù) 99
4.2.3 D/A轉(zhuǎn)換器芯片及接口電路 100
4.2.4 D/A轉(zhuǎn)換器的輸出 102
4.2.5 D/A轉(zhuǎn)換器接口的隔離技術(shù) 104
4.2.6 D/A轉(zhuǎn)換器模板的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計 107
4.3 模擬量輸入通道 108
4.3.1 A/D轉(zhuǎn)換器分類及特點 108
4.3.2 A/D轉(zhuǎn)換器原理及主要性能參數(shù) 109
4.3.3 A/D轉(zhuǎn)換器芯片及接口電路 111
4.3.4 A/D轉(zhuǎn)換器的外圍電路 117
4.3.5 A/D轉(zhuǎn)換器接口的隔離技術(shù) 118
4.3.6 A/D轉(zhuǎn)換器模板的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計 119
4.4 人機接口 119
4.4.1 鍵盤 119
4.4.2 鼠標(biāo) 121
4.4.3 觸摸屏 121
4.4.4 顯示器 123
4.4.5 打印機 124
習(xí)題 124
第5章 數(shù)據(jù)處理與控制策略 125
5.1 數(shù)字濾波和數(shù)據(jù)處理 125
5.1.1 數(shù)字濾波 126
5.1.2 數(shù)據(jù)處理 128
5.2 數(shù)字控制器的設(shè)計技術(shù) 131
5.2.1 數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計技術(shù) 132
5.2.2 數(shù)字控制器的離散化設(shè)計技術(shù) 133
5.3 數(shù)控技術(shù) 135
5.3.1 數(shù)控技術(shù)概述 135
5.3.2 數(shù)控技術(shù)原理 135
5.3.3 運動控制系統(tǒng) 138
5.4 數(shù)字PID控制算法 140
5.4.1 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字PID控制算法 140
5.4.2 數(shù)字PID控制算法的改進 141
5.4.3 數(shù)字PID參數(shù)整定 144
5.5 常規(guī)控制方案 145
5.5.1 串級控制系統(tǒng) 145
5.5.2 前饋控制系統(tǒng) 146
5.5.3 純滯后補償控制系統(tǒng) 147
5.6 先進控制方案 149
5.6.1 預(yù)測控制系統(tǒng) 149
5.6.2 模糊控制系統(tǒng) 152
5.6.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng) 154
5.6.4 數(shù)字孿生系統(tǒng) 155
5.6.5 基于人工智能的下一代控制系統(tǒng) 156
習(xí)題 157
第6章 計算機控制系統(tǒng)中的抗干擾
技術(shù) 159
6.1 干擾的傳播途徑與作用方式 159
6.1.1 干擾的來源 159
6.1.2 干擾的傳播途徑 159
6.1.3 干擾的作用方式 162
6.2 硬件抗干擾技術(shù) 164
6.2.1 電源系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 164
6.2.2 接地系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 166
6.2.3 過程通道的抗干擾技術(shù) 168
6.3 軟件抗干擾技術(shù) 171
6.3.1 信號處理抗干擾技術(shù) 172
6.3.2 CPU及程序的抗干擾技術(shù) 173
6.4 提高計算機控制系統(tǒng)可靠性的
設(shè)計措施 175
6.4.1 分散控制技術(shù) 175
6.4.2 冗余技術(shù) 176
6.4.3 自診斷技術(shù) 177
6.4.4 環(huán)境設(shè)計措施 178
6.4.5 管理和維護措施 178
6.4.6 災(zāi)難恢復(fù)設(shè)計 179
6.4.7 可靠性測試 179
習(xí)題 179
第7章 計算機控制系統(tǒng)軟件 180
7.1 計算機控制軟件概述 180
7.1.1 計算機軟件基礎(chǔ) 180
7.1.2 計算機控制系統(tǒng)軟件功能 181
7.2 操作系統(tǒng) 182
7.2.1 操作系統(tǒng)的分類 182
7.2.2 操作系統(tǒng)的功能 183
7.2.3 常見操作系統(tǒng) 184
7.3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法 185
7.3.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義 185
7.3.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的分類 185
7.3.3 算法和算法分析 186
7.3.4 常見的算法 187
7.4 計算機控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫 188
7.4.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述 188
7.4.2 數(shù)據(jù)庫的三級模式 191
7.4.3 數(shù)據(jù)模型 1