计算机控制系统 第三版 [李正军 编] 2015年版

计算机控制系统 第三版 
作者：李正军 编 
出版时间：2015年版 
内容简介 
　　本书是“十一五”国家级规划教材。本书理论联系实际，突出工程应用，全面系统地介绍了计算机控制系统的各个重要组成部分，是在编者三十多年教学与科研实践经验的基础上，吸收了国内外计算机控制系统设计中所用的最新技术编写而成的。书中还介绍了编者在计算机控制领域的最新研究成果。全书共分10章，主要内容包括：计算机控制系统的组成和发展趋势、计算机控制系统设计基础、HMI与打印机接口技术、过程输入输出通道、数字控制技术、计算机控制系统的控制规律、计算机控制系统的软件设计、现场总线与工业以太网控制网络技术、计算机控制系统的电磁兼容与抗干扰设计、基于现场总线与工业以太网的新型DCS的设计及其计算机控制系统的设计方法。全书内容丰富，体系先进，结构合理，理论与实践相结合，尤其注重工程应用技术。 本书可作为高等院校各类自动化、电子与电气工程、计算机应用、信息工程、自动检测等专业的本科教材，同时可以作为相关专业的研究生教材，也可供从事计算机控制系统设计的工程技术人员参考。 
目录 
出版说明 
第3版前言 
第2版前言 
第1版前言 
第1章绪论 
11计算机控制系统的概念 
111常规控制系统 
112计算机控制系统 
12计算机控制系统的组成 
121计算机控制系统的硬件 
122计算机控制系统的软件 
13计算机控制系统的分类 
131数据采集系统（DAS） 
132直接数字控制（DDC）系统 
133监督控制（SCC）系统 
134集散控制系统（DCS） 
135监控与数据采集（SCADA）系统 
136现场总线控制系统（FCS） 
137工业过程计算机集成制造系统（流程CIMS） 
138网络控制系统（NCS） 
139复杂流程工业控制系统 
1310嵌入式控制系统（ECS） 
14计算机控制系统采用的技术和发展趋势 
141采用可编程序控制器（PLC） 
142采用新型的控制系统 
143实现最优控制 
144自适应控制 
145人工智能 
146模糊控制 
147预测控制 
148第四次工业革命——工业4ム 
习题 
第2章计算机控制系统设计基础 
21微处理器与微控制器 
211Von仠漀爀攀愀洀愀渀堀储空间配置结构 
212Harward存储空间配置结构 
213Preston存储空间配置结构 
22译码电路的设计 
221简单译码集成电路 
222可编程逻辑器件 
223通用阵列逻辑器件 
224边界扫描技术 
225GAL器件译码应用实例 
23I/O接口电路的扩展技术 
231用锁存器扩展简单的输出口 
232用三态缓冲器扩展简单的输入口 
233用移位寄存器扩展I/O接口 
24内部总线 
241PCI总线 
242PC104总线 
25外部总线 
251IEEE488总线 
252USB接口 
253串行通信基础 
254RS232C串行通信接口 
255RS485串行通信接口 
26MODBUS通信协议 
261MODBUS通信协议概述 
262两种传输方式 
263MODBUS消息帧 
264错误检测方法 
265MODBUS的编程方法 
习题 
第3章HMI与打印机接口技术 
31独立式键盘接口设计 
311键盘的特点及确认 
312独立式按键扩展实例 
32矩阵式键盘接口设计 
321矩阵式键盘的工作原理 
322按键的识别方法 
323键盘的编码 
33旋转编码器接口设计 
331旋转编码器的工作原理 
332旋转编码器的接口电路设计 
333旋转编码器的时序分析 
334旋转编码器的软件设计 
34显示技术的发展及其特点 
341显示技术的发展 
342显示器件的主要参数 
35LED显示器接口设计 
351LED显示器的结构 
352LED显示器的扫描方式 
36段型LCD显示器接口设计 
361LCD的发展过程 
362LCD的特点 
363LCD的基本结构及工作原理 
364LCD的驱动方式 
37触摸屏技术及其在工程中的应用 
371触摸屏的发展历程 
372触摸屏的工作原理 
373工业常用触摸屏产品介绍 
374触摸屏在工程中的应用 
38打印机接口电路设计 
381标准Centronics接口 
382应用实例 
习题 
第4章过程输入输出通道 
41传感器 
411传感器的定义和分类及构成 
412传感器的基本性能 
413传感器的应用领域 
414基准电压源和恒流源 
415温度传感器 
416湿度传感器 
417流量传感器 
418热释电红外传感器 
419光电传感器 
4110气敏传感器 
4111霍尔传感器 
4112应变式电阻传感器 
4113压力传感器 
4114CCD图像传感器 
4115位移传感器 
4116加速度传感器 
4117PM25传感器 
42变送器 
421变送器的构成原理 
422差压变送器 
423温度变送器 
43执行器 
431执行机构 
432调节机构 
433执行器的选用 
434阀门定位器 
44模拟信号放大技术 
441运算放大器及其应用 
442测量放大器 
443程控增益放大器 
45采样和模拟开关 
451信号和采样定理 
452采样/保持器 
453模拟开关 
45432通道模拟量输入电路设计实例 
46模拟量输入通道 
461模拟量输入通道的组成 
462AD转换器的工作原理 
463AD转换器的技术指标 
478位AD转换器及其接口技术 
471ADC0808/0809介绍 
4728位AD转换器与CPU的接口 
4738位AD转换器的程序设计 
4812位低功耗AD转换器AD7091R 
481AD7091R引脚介绍 
482AD7091R的应用特性 
483AD7091R的数字接口 
484AD7091R与STM32F103的接口 
4922位Σ铠謃AD转换器ADS1213 
491引脚介绍 
492片内寄存器 
493ADS1213的应用特性 
494ADS1213的数字接口 
495ADS1213与STM32F103的接口 
410模拟量输出通道 
4101模拟量输出通道的组成 
4102DA转换器的技术指标 
4118位DA转换器及其接口技术 
4111DAC0832介绍 
41128位DA转换器与CPU的接口 
41212/16位4~20mA串行输入DA转换器AD5410/AD5420 
4121引脚介绍 
4122片内寄存器 
4123AD5410/AD5420应用特性 
4124AD5410/AD5420的数字接口 
4125AD5410/AD5420与STM32F103的接口 
413数字量输入输出通道 
4131光耦合器 
4132数字量输入通道 
4133数字量输出通道 
4134脉冲量输入输出通道 
414电流/电压转换电路 
4141电压/电流转换 
4142电流/电压转换 
习题 
第5章数字控制技术 
51数字控制基础 
511数字控制的基本原理 
512数字控制方式 
513开环数字控制 
52逐点比较法插补原理 
521逐点比较法直线插补 
522逐点比较法圆弧插补 
53步进电动机控制 
531步进电动机的工作原理 
532步进电动机控制系统原理图 
533步进电动机的驱动电路 
534步进电动机的工作方式 
535步进电动机控制程序设计 
习题 
第6章计算机控制系统的控制规律 
61被控对象的传递函数与性能指标 
611计算机控制系统被控对象的传递函数 
612计算机控制系统的性能指标 
613对象特性对控制性能的影响 
62PID控制 
621PID概述 
622PID调节的作用 
63数字PID算法 
631PID算法 
632PID算式的改进 
64PID参数整定 
641PID参数对控制性能的影响 
642采样周期T的选取 
643扩充临界比例度法 
65串级控制 
651串级控制算法 
652副回路微分先行串级控制算法 
66前馈反馈控制 
661前馈控制的结构 
662前馈反馈控制的结构 
663数字前馈反馈控制算法 
67数字控制器的直接设计方法 
671基本概念 
672最少拍无差系统的设计 
673最少拍无纹波系统 
68大林算法 
681大林算法的基本形式 
682振铃现象 
683大林算法的设计步骤 
69史密斯预估控制 
691史密斯预估控制原理 
692史密斯预估控制举例 
610模糊控制 
6101模糊控制的数学基础 
6102模糊控制系统组成 
6103模糊控制器设计 
6104双输入单输出模糊控制器设计 
611模型预测控制 
6111动态矩阵控制（DMC） 
6112模型算法控制（MAC） 
习题 
第7章计算机控制系统的软件设计 
71计算机控制系统软件概述 
711计算机控制系统应用软件的分层结构 
712计算机控制系统软件的设计策略 
713计算机控制系统软件的功能和性能指标 
72实时多任务系统 
721实时系统和实时操作系统 
722实时多任务系统的切换与调度 
73现场控制层的软件系统平台 
731软件系统平台的选择 
732μC/OS懠蔡核调度基本原理 
74新型DCS组态软件的设计 
741新型DCS的总体结构 
742新型DCS组态软件的总体结构设计 
743新型DCS组态软件开发环境 
744新型DCS组态软件的关键技术 
75组态软件数据库系统设计 
751组态软件中的数据管理 
752数据库系统结构 
753组态数据库的设计与实现 
76组态软件驱动程序设计 
761驱动程序采用的技术 
762驱动程序的分析与设计 
77组态软件可视化环境设计 
771组态框架和运行框架 
772组态信息的文件管理 
773组态框架设计和实现 
774运行框架设计和实现 
78OPC技术 
781OPC技术概述 
782OPC关键技术 
783OPC DA规范 
784工业控制领域中的OPC应用实例 
79Web技术 
791Web技术概述 
792Web服务端技术 
793Web客户端技术 
794SCADA系统中的Web应用方案设计 
710双机热备技术 
7101双机热备技术概述 
7102双机热备系统的工作模式 
7103双机热备系统的数据存储方式 
7104DCS中的双机热备方案设计 
711常用数字滤波算法与程序设计 
7111程序判断滤波 
7112中值滤波 
7113算术平均滤波 
7114加权平均滤波 
7115低通滤波 
7116滑动平均滤波 
7117各种滤波方法的比较 
712数字滤波器的算法与程序设计 
7121数字滤波器的分类与特点 
7122IIR数字滤波器的设计原理 
7123基于C语言的IIR数字滤波器程序设计 
7124IIR数字滤波器的滤波效果分析 
713标度变换程序 
7131线性标度变换程序 
7132非线性标度变换程序 
习题 
第8章现场总线与工业以太网控制网络技术 
81现场总线技术概述 
811现场总线的产生 
812现场总线的本质 
813现场总线的特点和优点 
814现场总线的现状 
815现场总线网络的实现 
816现场总线技术的发展趋势 
82工业以太网的产生与发展 
821以太网引入工业控制领域的技术优势 
822工业以太网与实时以太网 
823IEC617862标准 
824工业以太网技术的发展现状 
825工业以太网技术的发展趋势与前景 
83现场总线与企业网络 
831企业网络 
832企业网络技术 
833企业网络的体系结构 
834信息网络与控制网络 
84流行现场总线简介 
841基金会现场总线（FF） 
842PROFIBUS 
843CAN 
844DeviceNet 
845LonWorks 
846ControlNet 
847CCLink 
848CompoNet 
85工业以太网简介 
851工业以太网的主要标准 
852IDA 
853Ethernet/IP 
854EtherCAT 
855Ethernet Powerlink 
856PROFINET 
857HSE 
858EPA 
86netX网络控制器 
861netX系列网络控制器  
862netX系列网络控制器的软件结构 
863netX可用的协议堆栈 
864基于netX网络控制器的产品分类 
习题 
第9章计算机控制系统的电磁兼容与抗干扰设计 
91电磁兼容性概述 
911电磁兼容技术的发展 
912电磁干扰 
92电磁兼容性设计 
921电磁兼容的含义 
922电磁兼容控制技术 
93干扰的耦合方式 
931直接耦合方式 
932公共阻抗耦合方式 
933电容耦合方式 
934电磁感应耦合方式 
935辐射耦合方式 
936漏电耦合方式 
94计算机控制系统可靠性设计 
941可靠性设计任务 
942可靠性设计技术 
95抗干扰的硬件措施 
951抗串模干扰的措施 
952抗共模干扰的措施 
953采用双绞线 
954反射波干扰及抑制 
955正确连接模拟地和数字地 
956电源的抗干扰措施 
957压敏电阻及其应用 
958瞬变电压抑制器及其应用 
96抗干扰的软件措施 
961数字信号输入输出中的软件抗干扰措施 
962CPU的抗干扰技术 
97计算机控制系统的容错设计 
971硬件故障的自诊断技术 
972软件的容错设计 
习题 
第10章计算机控制系统设计 
101基于现场总线与工业以太网的新型DCS的设计 
1011新型DCS概述 
1012现场控制站的组成 
1013新型DCS通信网络 
1014新型DCS控制卡的硬件设计 
1015新型DCS控制卡的软件设计 
1016控制算法的设计 
10178通道模拟量输入板卡（8AI）的设计 
10188通道热电偶输入板卡（8TC）的设计 
10198通道热电阻输入板卡（8RTD）的设计 
101104通道模拟量输出板卡（4AO）的设计 
1011116通道数字量输入板卡（16DI）的设计 
1011216通道数字量输出板卡（16DO）的设计 
101138通道脉冲量输入板卡（8PI）的设计 
102工业锅炉计算机控制系统的设计 
1021工业锅炉的工作过程 
1022工业锅炉计算机控制的意义 
1023工业锅炉计算机控制系统的基本功能 
1024直接数字控制（DDC）系统的设计 
1025系统总体设计 
参考文献