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目录2

第一篇 基础篇2

第1章 引言2

1.1 可能会面对什么样的计算机控制问题2

1.1.1 引例：智能建筑（或小区）照明监控系统2

1.1.2 计算机控制问题域分析3

1.2 如何使用本书5

1.3 小结与进一步学习指南6

第2章 控制基础7

2.1 控制的基本概念7

2.1.1 引例：液位控制7

2.1.2 几组重要概念8

2.2.1 PID控制15

2.2 控制器与控制算法15

*2.2.2 现代控制与智能控制20

2.3 控制结构32

2.3.1 几种常用的多控制器结构33

2.3.2 分层控制与分布式控制40

2.4 采样系统理论基础42

2.4.1 脉冲传递函数42

2.4.2 采样系统的稳定性与动态响应分析44

2.4.3 采样系统的两类设计方法45

2.4.4 连续域间接设计——数字PID的实现47

2.4.5 离散域直接设计法简介54

2.5 小结与进一步学习指南58

8.2.2 EMC与屏蔽技术 159

第3章 计算机基础60

3.1.2 微机系统三个层次：微处理器、微机、微机系统61

3.1.1 计算机理论的三个层次：体系结构、组成、实现；冯·诺依曼结构61

3.1 计算机的基本概念61

3.1.4 两种存储空间配置方式：普林斯顿结构、哈佛结构62

3.1.5 多板机、单板机、单片机，通用机、专用机，嵌入式系统62

3.1.3 两类指令集：RISC,CISC62

3.1.6 与连接相关的概念：数据通信，接口、端口、过程通道，总线，网络63

3.1.7 计算机与外设之间的数据传送方式65

3.1.8 JTAG,系统重构、系统内可重构，静态重构、动态重构，IAP,ISP66

3.1.9 其他常用概念67

3.2 MCU类计算机69

3.2.1 MCU概述69

3.2.2 MCU的选择与应用73

3.2.3 ARM简介78

3.3 DSP简介78

3.3.1 DSP概述78

3.3.2 DSP的选择与应用81

3.4 可编程ASIC简介85

3.5 小结与进一步学习指南86

第4章 传感器与执行元件基础88

4.1 传感器基础88

4.1.1 传感器概述88

4.1.2 常用传感器的选择与应用91

4.2 执行元件基础102

4.2.1 执行元件概述102

4.2.2 常用执行元件的选择与应用103

4.3 小结与进一步学习指南106

习题与思考题一107

5.1.1 过程通道信号种类110

5.1 过程通道的基本概念110

第5章 过程通道技术110

第二篇 技术篇110

5.1.2 过程通道的编址方式与地址译码技术111

5.1.3 过程通道电路设计应考虑的典型问题112

5.1.4 多通道的结构方案与器件复用113

5.2 数字量输入输出通道115

5.2.1 概述115

5.2.2 数字量输入通道115

5.2.3 数字量输出通道117

5.3 模拟量输入通道119

5.3.1 模拟量输入通道的构成119

5.3.2 模拟小信号放大电路及采样保持电路119

5.3.3 ADC的选型与使用120

5.4.2 DAC的选型与使用123

5.4.1 模拟量输出通道的构成123

5.4 模拟量输出通道123

5.5 小结与进一步学习指南125

第6章 数据处理技术126

6.1 数字滤波126

6.1.1 中值滤波126

6.1.2 平均值滤波127

6.1.3 程序判断滤波129

6.1.4 一阶惯性滤波130

6.1.5 滤波方法的比较与选择130

6.2 标度变换131

6.2.1 标度变换的定义131

6.2.2 标度变换的方法131

6.3 线性化132

6.3.3 插值法133

6.3.2 查表法133

6.3.1 公式计算法133

6.4 小结与进一步学习指南134

第7章 控制网络技术136

7.1 网络基础136

7.1.1 基本概念136

7.1.2 常用的网络体系结构模型137

7.1.3 信息网与控制网141

7.2 现场总线技术142

7.2.1 现场总线技术简介142

7.2.2 有代表性的现场总线解决方案144

7.3 工业以太网147

7.3.1 工业以太网简介147

7.3.2 有代表性的工业以太网解决方案148

7.4 小结与进一步学习指南149

8.1.1 可靠性指标151

第8章 可靠性技术151

8.1 可靠性的基本概念151

8.1.2 可靠性模型152

8.1.3 可靠性设计的基本内容153

8.1.4 计算机控制系统干扰分析157

8.2 电子系统硬件可靠性技术简介158

8.2.1 接地技术158

8.2.3 PCB相关技术160

8.3 小结与进一步学习指南162

习题与思考题二163

9.1.2 控制系统仿真的分类166

9.1.1 控制系统仿真的概念166

9.1 控制系统的仿真166

第三篇 工具篇166

第9章 数据处理与仿真工具166

9.1.3 控制系统仿真的过程167

9.2 MATLAB简介167

9.2.1 MATLAB数据处理功能简介167

9.2.2 MA.TLAB绘图功能简介170

9.2.3 MATLAB程序设计入门172

9.2.4 SIMULINK仿真环境173

9.2.5 MATLAB工具箱简介178

9.3 MATLAB在控制中的应用实例178

9.3.1 线性控制系统校正178

*9.3.2 现代控制与智能控制实例181

9.4 小结与进一步学习指南189

10.1.1 组态软件概述192

第10章 其他常用工具简介192

10.1 组态软件简介192

10.1.2 PCAuto简介194

10.2 虚拟仪器简介195

10.2.1 虚拟仪器概述195

10.2.2 LabVIEW简介198

10.3 小结与进一步学习指南199

习题与思考题三199

第四篇 实例篇205

第11章 可编程序控制器系统专题205

11.1 可编程序控制器简介205

11.1.1 PLC概述205

11.1.2 PLC的分类与选择208

11.2.1 程序设计语言210

11.2 可编程序控制器的程序设计210

11.2.2 PLC程序设计的一般过程211

11.3 可编程序控制器系统实例212

11.3.1 基于PLC的DDC212

11.3.2 基于PLC的SCC214

第12章 嵌入式系统专题217

12.1 嵌入式系统开发入门217

12.1.1 总体设计217

12.1.2 软件设计218

12.1.3 系统调试218

12.2 嵌入式控制产品设计实例219

12.2.1 基于现场总线的智能数据采集器219

12.2.2 基于可编程器件的简易逻辑分析仪221

13.1.1 器件的选用232

13.1 基于MCU的直流电机调速232

第13章 机电一体化专题232

13.1.2 功能分配233

13.1.3 系统框图233

13.1.4 MCU与CPLD的程序说明233

13.1.5 PCB的设计235

13.1.6 设计小结235

13.2 机器人235

13.2.1 概述235

13.2.2 典型的工业机器人——PUMA560236

13.2.3 典型的移动服务机器人——TUTE03-A237

13.2.4 典型的遥操作机器人——TTRP-01240

13.2.5 典型的教育机器人——派尔博（PALBO）机器人平台245

13.3 数控机床及其应用245

13.3.1 数控机床基础245

13.3.2 现代机械制造系统251

14.1 CIMS的基本概念及典型实例253

14.1.1 CIMS的基本概念253

14.1.2 流程工业CIMS的典型解决方案253

第14章 综合自动化与分布式控制专题253

14.2 流程工业综合自动化的基本概念及典型实例254

14.3 第四代DCS的基本概念及典型实例256

14.3.1 第四代DCS的基本概念256

14.3.2 HOLL？AS工业工程控制系统258

14.4 基于智能微节点的无线传感器网络260

14.4.1 基于智能微节点的无线传感器网络的基本概念260

14.4.2 传感器网络系统和智能微节点的结构260

14.4.3 基于智能微节点的无线传感器网络的价值和影响261

附录A 术语表263

附录篇263

附录B 常用数学公式269

B1 拉普拉斯（Laplace）变换269

B1.1 拉普拉斯变换与拉普拉斯反变换的定义269

B1.2 拉氏变换的性质269

B1.3 拉氏反变换的方法270

B2 z变换271

B2.1 z变换与z反变换的定义271

B2.2 z变换的性质272

B2.3 z变换的计算方法273

B2.4 z反变换的计算方法273

B3 常用拉氏变换与z变换对照表274

C1.1 绝对误差276

C1.2 相对误差276

C1 误差的基本概念276

附录C 误差与不确定度的基本概念276

C1.3 误差的分类277

C2 测量不确定度277

C2.1 测量不确定度与测量误差277

C2.2 测量不确定度的评定278

C3 误差积分准则279

C3.1 IE准则279

C3.2 LAE准则280

C3.3 ISE准则280

C3.4 ITAE准则与ITSE准则280

附录D 常用信息资源281

D1 常用网络资源281

D2.1 常用英文杂志282

D2 常用杂志282

D2.2 常用中文核心期刊名录283

附录E 常用封装和器件284

E1 常见封装284

E2 几个常用芯片的管脚图285

E3 常用热电偶的主要性能与使用环境287

参考文献289

综合类289

现代控制与智能控制相关290

传感器与执行元件相关291

计算机相关291

网络相关292

可靠性相关292

控制软件相关292

应用领域相关293

误差与不确定度相关294