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《計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)》全面系統(tǒng)介紹了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，介紹計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)基礎(chǔ)理論的同時(shí)，強(qiáng)調(diào)了計(jì)算機(jī)控制的設(shè)計(jì)方法和工程實(shí)踐，注重突出系統(tǒng)的整體概念和*成果和發(fā)展趨勢(shì)。本書按照理論設(shè)計(jì)聯(lián)系實(shí)踐思路，將全書分為12章，主要內(nèi)容有：基礎(chǔ)理論包括計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)信號(hào)基礎(chǔ)和數(shù)字控制器模擬和離散設(shè)計(jì)理論，設(shè)計(jì)包括控制主機(jī)介紹與選擇、過程輸入輸出通道設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)和抗干擾技術(shù)，應(yīng)用實(shí)踐包括介紹了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)原則以及PLC和單片機(jī)作為控制主機(jī)的設(shè)計(jì)實(shí)例。理論與設(shè)計(jì)部分每章后附有習(xí)題。

《計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)》可作為高等院校自動(dòng)控制專業(yè)的教材，并可供相關(guān)人員使用。

《計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)》內(nèi)容全面系統(tǒng)，理論聯(lián)系實(shí)際。 

計(jì)算機(jī)是20世紀(jì)最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)發(fā)明之一，其在技術(shù)上的應(yīng)用對(duì)人類的生產(chǎn)活動(dòng)和社會(huì)活動(dòng)產(chǎn)生了極其重要的影響，應(yīng)用領(lǐng)域從最初的軍事科研應(yīng)用擴(kuò)展到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)作為計(jì)算機(jī)技術(shù)中與工業(yè)生產(chǎn)最為緊密的專業(yè)技術(shù)，在越來越多的領(lǐng)域獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。它主要研究如何將計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和自動(dòng)控制理論應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程，根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化要求，設(shè)計(jì)出所需要的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是我國高等學(xué)校各類自動(dòng)化、電子與電氣工程、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、機(jī)電一體化及其他相近專業(yè)的主干專業(yè)課程。為了落實(shí)理論聯(lián)系實(shí)踐的要求，進(jìn)一步做好課程建設(shè)，本書的編寫注意到以下幾點(diǎn)：其一是由于不同類型的學(xué)校具有不同的培養(yǎng)目標(biāo)，本書的定位在地方工科院校，培養(yǎng)注重理論聯(lián)系實(shí)踐的教學(xué)方式；其二明確注重培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰凸こ桃庾R(shí);其三，為了適應(yīng)課程培養(yǎng)目標(biāo)，本書采取了理論基礎(chǔ)、設(shè)計(jì)和實(shí)例應(yīng)用的教材結(jié)構(gòu)，這樣更有利于理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的配合，使得學(xué)生知識(shí)體系更加完備。全書共分12章。第1章是緒論，介紹了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及其組成、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的典型形式、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況和趨勢(shì)；第2章主要介紹了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的信號(hào)類型及其信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換理論基礎(chǔ)；第3章主要介紹了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的時(shí)域和z域數(shù)學(xué)描述及其系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析;第4章介紹了計(jì)算機(jī)作為數(shù)字控制器的間接模擬化設(shè)計(jì)方法和理論及其數(shù)字PID控制器設(shè)計(jì)；第5章介紹了計(jì)算機(jī)作為數(shù)字控制器的離散直接設(shè)計(jì)方法和理論，包括最少拍控制器設(shè)計(jì)、史密斯算法和大林算法及其數(shù)字控制器的程序?qū)崿F(xiàn)；第6章主要介紹了應(yīng)用于數(shù)字控制技術(shù)中計(jì)算機(jī)主機(jī)的特點(diǎn)和組成；第7章主要介紹了控制系統(tǒng)的接口技術(shù)，包括模擬量和開關(guān)量的輸入輸出技術(shù)及其人機(jī)接口和執(zhí)行器；第8章討論了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)；第9章主要介紹了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)抗干擾技術(shù)的基本概念及提高硬件系統(tǒng)和軟件可靠性的措施；第10從系統(tǒng)的角度，介紹計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則和步驟及其系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)與實(shí)施；第11章主要以太陽能電子秤為例，詳細(xì)介紹了單片機(jī)控制系統(tǒng)的硬件與軟件的設(shè)計(jì)；第12章主要以CNC的控制面板為例，詳細(xì)介紹了可編程控制器的硬件與軟件的設(shè)計(jì)。書中配有習(xí)題與思考題可供選用，全書內(nèi)容豐富，體系新穎，理論聯(lián)系實(shí)際并給出了實(shí)例，系統(tǒng)性和實(shí)踐性強(qiáng)。本書第1、6、11、12章由陳江輝編寫，第2～4章由葉麗萍編寫，第5、8、9章由張小花編寫，第7章由陳果編寫,第10章由唐宇編寫。陳江輝、張小花和葉麗萍任主編，陳江輝負(fù)責(zé)全書的統(tǒng)一修改和編排定稿。本書由王克強(qiáng)教授和程建興教授主審，在此表示感謝。本書配套電子課件，可贈(zèng)送給用書的院校和老師，如果需要，可發(fā)郵件到hqlbook@126.com索取。由于水平有限，盡管在編寫過程中盡心盡力，書中難免有不妥或疏漏之處，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

第1章緒論1

1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述1

1.1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及其特點(diǎn)1

1.1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成3

1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用類型4

1.2.1計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與操作指導(dǎo)系統(tǒng)4

1.2.2順序控制系統(tǒng)5

1.2.3直接數(shù)字控制系統(tǒng)5

1.2.4監(jiān)督控制系統(tǒng)6

1.2.5集散控制系統(tǒng)6

1.3計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展與應(yīng)用7

1.3.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展歷史7

1.3.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用趨勢(shì)8

1.4計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)問題9

1.4.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟9

1.4.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)注意問題10

第2章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)信號(hào)基礎(chǔ)12

2.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)信號(hào)類型12

2.1.1信號(hào)類型12

2.1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)13

2.2模數(shù)轉(zhuǎn)換理論基礎(chǔ)14

2.2.1采樣過程14

2.2.2采樣信號(hào)的數(shù)學(xué)描述與采樣定理15

2.2.3采樣信號(hào)的量化與編碼18

2.3數(shù)模轉(zhuǎn)換理論基礎(chǔ)19

2.3.1模擬信號(hào)理想恢復(fù)過程19

2.3.2非理想恢復(fù)過程20

2.3.3零階保持器20

2.3.4一階保持器22

習(xí)題與思考題23

第3章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)描述24

3.1時(shí)域描述差分方程24

3.1.1什么是差分24

3.1.2差分方程24

3.1.3差分方程的求解25

3.2z域描述脈沖傳遞函數(shù)26

3.2.1z變換定義及表達(dá)式27

3.2.2z反變換28

3.2.3脈沖傳遞函數(shù)31

3.3計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析33

3.3.1s平面與z平面的映射關(guān)系34

3.3.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性35

3.3.3穩(wěn)態(tài)誤差38

習(xí)題與思考題38

第4章數(shù)字控制器模擬化設(shè)計(jì)方法40

4.1模擬化設(shè)計(jì)的基本理論40

4.1.1模擬化設(shè)計(jì)基本原理40

4.1.2離散控制器模擬化的數(shù)學(xué)描述40

4.1.3數(shù)字控制器模擬化設(shè)計(jì)步驟42

4.2連續(xù)域控制器離散化方法42

4.2.1z變換法42

4.2.2前向差分法43

4.2.3雙線性變換法45

4.2.4階躍響應(yīng)不變法47

4.3數(shù)字PID控制器設(shè)計(jì)48

4.3.1PID控制規(guī)律及其作用48

4.3.2模擬PID控制器離散化50

4.3.3數(shù)字PID控制算法改進(jìn)52

4.3.4PID調(diào)節(jié)參數(shù)整定56

4.3.5采樣周期的選擇59

習(xí)題與思考題60

第5章數(shù)字控制器離散直接設(shè)計(jì)方法61

5.1脈沖傳遞函數(shù)解析設(shè)計(jì)原理61

5.1.1數(shù)字控制器D(z)的一般形式61

5.1.2D(z)在物理上的可實(shí)現(xiàn)性62

5.1.3閉環(huán)穩(wěn)定性要求63

5.1.4離散直接設(shè)計(jì)一般步驟63

5.2最少拍控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)64

5.2.1最少拍無差系統(tǒng)64

5.2.2最少拍無差系統(tǒng)閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)確定65

5.2.3最少拍控制器D(z)的確定65

5.2.4最少拍控制系統(tǒng)數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)66

5.3純滯后對(duì)象的控制算法史密斯預(yù)估器68

5.3.1純滯后對(duì)系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響68

5.3.2史密斯補(bǔ)償控制原理69

5.3.3史密斯補(bǔ)償器的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)70

5.4純滯后對(duì)象的控制算法大林算法72

5.4.1大林算法基本原理72

5.4.2大林算法數(shù)字控制器的基本形式73

5.4.3振鈴現(xiàn)象及消除方法74

5.4.4大林算法的設(shè)計(jì)步驟76

5.5數(shù)字控制器的程序?qū)崿F(xiàn)77

5.5.1直接程序設(shè)計(jì)法77

5.5.2串行程序設(shè)計(jì)法78

5.5.3并行程序設(shè)計(jì)法79

習(xí)題與思考題80

第6章控制技術(shù)中計(jì)算機(jī)主機(jī)簡介81

6.1工業(yè)控制計(jì)算機(jī)81

6.1.1工控機(jī)的特點(diǎn)81

6.1.2工控機(jī)的組成83

6.2可編程控制器(PLC)84

6.2.1可編程控制器的特點(diǎn)84

6.2.2可編程控制器的組成84

6.2.3可編程控制器的工作原理85

6.3單片機(jī)86

6.3.1單片機(jī)的特點(diǎn)86

6.3.2單片機(jī)的組成87

6.3.3單片機(jī)的組成89

6.4數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)91

6.4.1DSP的特點(diǎn)91

6.4.2DSP的基本結(jié)構(gòu)91

6.4.3TMS320LF2407簡介92

6.5ARM處理器94

6.5.1ARM處理器簡介94

6.5.2ARM處理器體系結(jié)構(gòu)94

6.5.3ARM7處理器簡介95

習(xí)題與思考題97

第7章控制系統(tǒng)接口技術(shù)輸入輸出通道98

7.1模擬量輸入接口技術(shù)98

7.1.1模擬量輸入通道結(jié)構(gòu)98

7.1.2信號(hào)調(diào)理98

7.1.3多路開關(guān)99

7.1.4前置放大器99

7.1.5采樣保持器100

7.1.6A/D轉(zhuǎn)換器100

7.2模擬量輸出接口技術(shù)103

7.2.1模擬量輸出通道結(jié)構(gòu)104

7.2.2D/A轉(zhuǎn)換器及其接口104

7.3開關(guān)量輸入接口技術(shù)107

7.3.1開關(guān)量輸入通道一般結(jié)構(gòu)107

7.3.2開關(guān)量輸入信號(hào)的調(diào)理108

7.4開關(guān)量輸出接口技術(shù)109

7.4.1開關(guān)量輸出通道一般結(jié)構(gòu)109

7.4.2開關(guān)量輸出驅(qū)動(dòng)電路109

7.5人機(jī)接口110

7.5.1鍵盤接口技術(shù)110

7.5.2顯示器接口技術(shù)111

7.6執(zhí)行器114

7.6.1繼電器114

7.6.2固態(tài)繼電器115

7.6.3電動(dòng)機(jī)執(zhí)行器116

習(xí)題與思考題118

第8章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)120

8.1應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)120

8.1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用軟件120

8.1.2應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)方法121

8.1.3控制軟件的設(shè)計(jì)123

8.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法124

8.2.1數(shù)據(jù)線性化處理和非線性補(bǔ)償124

8.2.2標(biāo)度變換127

8.2.3查表法128

8.3數(shù)字濾波130

習(xí)題與思考題133

第9章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)抗干擾技術(shù)134

9.1干擾的來源134

9.1.1干擾的來源134

9.1.2干擾的作用形式135

9.1.3干擾的傳播途徑136

9.1.4系統(tǒng)抗干擾措施137

9.2空間電磁抗干擾措施137

9.2.1屏蔽技術(shù)137

9.2.2電氣線路屏蔽138

9.3傳導(dǎo)抗干擾措施139

9.3.1差模干擾抑制140

9.3.2共模干擾抑制140

9.4系統(tǒng)供電與接地的抗干擾措施142

9.4.1系統(tǒng)供電的抗干擾措施143

9.4.2系統(tǒng)接地的抗干擾措施145

9.4.3PCB板抗干擾措施147

9.5軟件抗干擾與冗余技術(shù)148

9.5.1程序的抗干擾技術(shù)149

9.5.2開關(guān)量（數(shù)字量）信號(hào)輸入輸出的軟件抗干擾技術(shù)150

9.6提高計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可靠性方法150

9.6.1硬件可靠性設(shè)計(jì)150

9.6.2軟件可靠性設(shè)計(jì)151

第10章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)與實(shí)施153

10.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則153

10.1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則153

10.1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟155

10.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)與實(shí)施158

10.2.1需求調(diào)查159

10.2.2可行性分析159

10.2.3總體方案設(shè)計(jì)159

10.2.4硬件的工程實(shí)現(xiàn)160

10.2.5軟件的工程實(shí)現(xiàn)162

10.2.6系統(tǒng)調(diào)試與現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行164

第11章太陽能電子秤單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)166

11.1電子秤及其控制要求166

11.1.1概述166

11.1.2控制要求166

11.2系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)167

11.2.1系統(tǒng)組成及工作原理167

11.2.2稱重模塊的數(shù)據(jù)處理168

11.3系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)168

11.3.1硬件電路設(shè)計(jì)168

11.3.2軟件設(shè)計(jì)170

11.4系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)171

第12章數(shù)控加工中心操作面板的設(shè)計(jì)與PLC實(shí)現(xiàn)172

12.1加工中心操作面板及其控制要求172

12.1.1概述172

12.1.2操作面板特性172

12.2系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)和組成173

12.3系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)174

12.3.1硬件電路設(shè)計(jì)174

12.3.2軟件設(shè)計(jì)177

參考文獻(xiàn)183