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| 內容簡介： |
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《计算机控制系统》全面系统介绍了计算机控制系统的特点，介绍计算机控制系统基础理论的同时，强调了计算机控制的设计方法和工程实践，注重突出系统的整体概念和最新成果和发展趋势。本书按照理论设计联系实践思路，将全书分为12章，主要内容有：基础理论包括计算机控制系统概述、计算机控制系统信号基础和数字控制器模拟和离散设计理论，设计包括控制主机介绍与选择、过程输入输出通道设计、计算机控制系统软件设计和抗干扰技术，应用实践包括介绍了计算机控制系统的一般设计原则以及PLC和单片机作为控制主机的设计实例。理论与设计部分每章后附有习题。《计算机控制系统》可作为高等院校自动控制专业的教材，并可供相关人员使用。
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第1章绪论11.1计算机控制系统概述11.1.1计算机控制系统及其特点11.1.2计算机控制系统组成31.2计算机控制系统应用类型41.2.1计算机监测与操作指导系统41.2.2顺序控制系统51.2.3直接数字控制系统51.2.4监督控制系统61.2.5集散控制系统61.3计算机控制系统发展与应用71.3.1计算机控制系统发展历史71.3.2计算机控制系统应用趋势81.4计算机控制系统设计与实现问题91.4.1计算机控制系统设计步骤91.4.2计算机控制系统实现注意问题10第2章计算机控制系统信号基础122.1计算机控制系统信号类型122.1.1信号类型122.1.2计算机控制系统结构132.2模数转换理论基础142.2.1采样过程142.2.2采样信号的数学描述与采样定理152.2.3采样信号的量化与编码182.3数模转换理论基础192.3.1模拟信号理想恢复过程192.3.2非理想恢复过程202.3.3零阶保持器202.3.4一阶保持器22习题与思考题23第3章计算机控制系统数学描述243.1时域描述差分方程243.1.1什么是差分243.1.2差分方程243.1.3差分方程的求解253.2z域描述——脉冲传递函数263.2.1z变换定义及表达式273.2.2z反变换283.2.3脉冲传递函数313.3计算机控制系统稳定性分析333.3.1s平面与z平面的映射关系343.3.2计算机控制系统的稳定性353.3.3稳态误差38习题与思考题38第4章数字控制器模拟化设计方法404.1模拟化设计的基本理论404.1.1模拟化设计基本原理404.1.2离散控制器模拟化的数学描述404.1.3数字控制器模拟化设计步骤424.2连续域控制器离散化方法424.2.1z变换法424.2.2前向差分法434.2.3双线性变换法454.2.4阶跃响应不变法474.3数字PID控制器设计484.3.1PID控制规律及其作用484.3.2模拟PID控制器离散化504.3.3数字PID控制算法改进524.3.4PID调节参数整定564.3.5采样周期的选择59习题与思考题60第5章数字控制器离散直接设计方法615.1脉冲传递函数解析设计原理615.1.1数字控制器D(z)的一般形式615.1.2D(z)在物理上的可实现性625.1.3闭环稳定性要求635.1.4离散直接设计一般步骤635.2最少拍控制系统设计645.2.1最少拍无差系统645.2.2最少拍无差系统闭环脉冲传递函数确定655.2.3最少拍控制器D(z)的确定655.2.4最少拍控制系统数字控制器的设计665.3纯滞后对象的控制算法——史密斯预估器685.3.1纯滞后对系统控制品质的影响685.3.2史密斯补偿控制原理695.3.3史密斯补偿器的计算机实现705.4纯滞后对象的控制算法——大林算法725.4.1大林算法基本原理725.4.2大林算法数字控制器的基本形式735.4.3振铃现象及消除方法745.4.4大林算法的设计步骤765.5数字控制器的程序实现775.5.1直接程序设计法775.5.2串行程序设计法785.5.3并行程序设计法79习题与思考题80第6章控制技术中计算机主机简介816.1工业控制计算机816.1.1工控机的特点816.1.2工控机的组成836.2可编程控制器(PLC)846.2.1可编程控制器的特点846.2.2可编程控制器的组成846.2.3可编程控制器的工作原理856.3单片机866.3.1单片机的特点866.3.2单片机的组成876.3.3单片机的组成896.4数字信号处理器(DSP)916.4.1DSP的特点916.4.2DSP的基本结构916.4.3TMS320LF2407简介926.5ARM处理器946.5.1ARM处理器简介946.5.2ARM处理器体系结构946.5.3ARM7处理器简介95习题与思考题97第7章控制系统接口技术——输入输出通道987.1模拟量输入接口技术987.1.1模拟量输入通道结构987.1.2信号调理987.1.3多路开关997.1.4前置放大器997.1.5采样保持器1007.1.6A/D转换器1007.2模拟量输出接口技术1037.2.1模拟量输出通道结构1047.2.2D/A转换器及其接口1047.3开关量输入接口技术1077.3.1开关量输入通道一般结构1077.3.2开关量输入信号的调理1087.4开关量输出接口技术1097.4.1开关量输出通道一般结构1097.4.2开关量输出驱动电路1097.5人机接口1107.5.1键盘接口技术1107.5.2显示器接口技术1117.6执行器1147.6.1继电器1147.6.2固态继电器1157.6.3电动机执行器116习题与思考题118第8章计算机控制系统程序设计1208.1应用软件设计1208.1.1计算机控制系统的应用软件1208.1.2应用软件设计方法1218.1.3控制软件的设计1238.2计算机控制系统的数据处理方法1248.2.1数据线性化处理和非线性补偿1248.2.2标度变换1278.2.3查表法1288.3数字滤波130习题与思考题133第9章计算机控制系统抗干扰技术1349.1干扰的来源1349.1.1干扰的来源1349.1.2干扰的作用形式1359.1.3干扰的传播途径1369.1.4系统抗干扰措施1379.2空间电磁抗干扰措施1379.2.1屏蔽技术1379.2.2电气线路屏蔽1389.3传导抗干扰措施1399.3.1差模干扰抑制1409.3.2共模干扰抑制1409.4系统供电与接地的抗干扰措施1429.4.1系统供电的抗干扰措施1439.4.2系统接地的抗干扰措施1459.4.3PCB板抗干扰措施1479.5软件抗干扰与冗余技术1489.5.1程序的抗干扰技术1499.5.2开关量（数字量）信号输入输出的软件抗干扰技术1509.6提高计算机控制系统可靠性方法1509.6.1硬件可靠性设计1509.6.2软件可靠性设计151第10章计算机控制系统的整体设计与实施15310.1计算机控制系统设计原则15310.1.1计算机控制系统设计原则15310.1.2计算机控制系统设计步骤15510.2计算机控制系统工程设计与实施15810.2.1需求调查15910.2.2可行性分析15910.2.3总体方案设计15910.2.4硬件的工程实现16010.2.5软件的工程实现16210.2.6系统调试与现场运行164第11章太阳能电子秤单片机控制系统设计16611.1电子秤及其控制要求16611.1.1概述16611.1.2控制要求16611.2系统总体方案设计16711.2.1系统组成及工作原理16711.2.2称重模块的数据处理16811.3系统硬件和软件设计16811.3.1硬件电路设计16811.3.2软件设计17011.4系统抗干扰设计171第12章数控加工中心操作面板的设计与PLC实现17212.1加工中心操作面板及其控制要求17212.1.1概述17212.1.2操作面板特性17212.2系统总体方案设计和组成17312.3系统硬件和软件设计17412.3.1硬件电路设计17412.3.2软件设计177参考文献183
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计算机是20世纪最先进的科学技术发明之一，其在技术上的应用对人类的生产活动和社会活动产生了极其重要的影响，应用领域从最初的军事科研应用扩展到社会的各个领域。计算机控制技术作为计算机技术中与工业生产最为紧密的专业技术，在越来越多的领域获得了越来越广泛的应用。它主要研究如何将计算机技术、通信技术和自动控制理论应用于工业生产过程，根据工业生产过程的自动化要求，设计出所需要的计算机控制系统。“计算机控制系统”是我国高等学校各类自动化、电子与电气工程、计算机应用、机电一体化及其他相近专业的主干专业课程。为了落实理论联系实践的要求，进一步做好课程建设，本书的编写注意到以下几点：其一是由于不同类型的学校具有不同的培养目标，本书的定位在地方工科院校，培养注重理论联系实践的教学方式；其二明确注重培养学生系统设计能力、实验能力和工程意识;其三，为了适应课程培养目标，本书采取了理论基础、设计和实例应用的教材结构，这样更有利于理论教学与实践教学的配合，使得学生知识体系更加完备。全书共分12章。第1章是绪论，介绍了计算机控制系统及其组成、计算机控制系统的典型形式、计算机控制系统的发展概况和趋势；第2章主要介绍了计算机控制系统中的信号类型及其信号之间的转换理论基础；第3章主要介绍了计算机控制系统的时域和z域数学描述及其系统的稳定性分析;第4章介绍了计算机作为数字控制器的间接模拟化设计方法和理论及其数字PID控制器设计；第5章介绍了计算机作为数字控制器的离散直接设计方法和理论，包括最少拍控制器设计、史密斯算法和大林算法及其数字控制器的程序实现；第6章主要介绍了应用于数字控制技术中计算机主机的特点和组成；第7章主要介绍了控制系统的接口技术，包括模拟量和开关量的输入输出技术及其人机接口和执行器；第8章讨论了计算机控制系统的应用软件设计；第9章主要介绍了计算机控制系统抗干扰技术的基本概念及提高硬件系统和软件可靠性的措施；第10从系统的角度，介绍计算机控制系统设计的一般原则和步骤及其系统的工程设计与实施；第11章主要以太阳能电子秤为例，详细介绍了单片机控制系统的硬件与软件的设计；第12章主要以CNC的控制面板为例，详细介绍了可编程控制器的硬件与软件的设计。书中配有习题与思考题可供选用，全书内容丰富，体系新颖，理论联系实际并给出了实例，系统性和实践性强。本书第1、6、11、12章由陈江辉编写，第2～4章由叶丽萍编写，第5、8、9章由张小花编写，第7章由陈果编写，第10章由唐宇编写。陈江辉、张小花和叶丽萍任主编，陈江辉负责全书的统一修改和编排定稿。本书由王克强教授和程建兴教授主审，在此表示感谢。本书配套电子课件，可赠送给用书的院校和老师，如果需要，可发邮件到hqlbook@126.com索取。由于水平有限，尽管在编写过程中尽心尽力，书中难免有不妥或疏漏之处，敬请读者批评指正。
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