微型電腦控制技術(第三版)（簡體書）

本書是普通高等教育“十二五”*規劃教材、*精品課程教材、*精品資源共享課程教材、高等院校信息技術規劃教材。本書以主流機型ISA/PCI/PCIE總線工業控制機為控制工具，系統地闡述了計算機控制系統的設計技術與工程實現方法。全書分9章，內容包括計算機控制系統及其組成、計算機控制系統的典型形式、工業控制機的組成結構及特點、計算機控制系統的發展概況和趨勢，計算機控制系統的輸入輸出接口與過程通道，數字控制技術，常規及復雜控制技術，現代控制技術，應用程序設計與實現技術，HMI/SCADA技術與監控組態軟件，分布式測控網絡技術，計算機控制系統設計與實現。全書內容豐富，體系新穎，理論聯系實際，實踐性、工程性、系統性、集成性強。本書可作為高等院校自動化類、電氣類、電子信息類、計算機類、機械類、儀器類等專業高年級本科生的教材，也可作為相關學科專業低年級研究生的教材，還可供有關科技人員參考。本書配有電子教案，歡迎選用本書作教材的老師索取，索取郵箱: dingjunhang@163.，也可以在清華大學出版社網站下載。

l 于海生教授主編的《微型計算機控制技術（第3版）》是“十二五”*規劃教材、國家精品課程和精品資源共享課程教材、高等院校信息技術規劃教材、高等教育面向二十一世紀教學內容和課程體系改革計劃立項教材，曾獲全國普通高等學校教材二等獎。l 重印近40次，發行40余萬冊，已被兩百余所高校選作教材，使用效果極好，是微型計算機控制課程的經典教材。l 本書為第3版，主要是基于計算機控制技術的發展，利用工業界、科技界和教育界所取得的經驗對第2版進行了修訂。教材以主流機型ISA/PCI/PCI-E總線工業控制機為控制工具，系統地闡述了計算機控制系統的設計技術與工程實現方法。l 全書內容豐富，體系新穎，理論聯系實際，實踐性、工程性、系統性、集成性強，可作為高等院校自動化類、電氣類、電子信息類、計算機類、機械類、儀器類等專業本科生的教材，也可供有科技人員參考。l 本書已建設MOOC課程資源，在清華大學出版社的數字教學平臺.izhixue.已經上線。

章緒論11.1計算機控制系統概述11.1.1計算機控制系統21.1.2計算機控制系統的組成31.1.3常用的計算機控制系統主機31.2計算機控制系統的典型形式51.2.1操作指導控制系統51.2.2直接數字控制系統61.2.3監督控制系統61.2.4集散控制系統71.2.5現場總線控制系統81.2.6綜合自動化系統81.3工業控制機的組成結構及特點91.3.1工業控制機的組成91.3.2工業控制機的總線結構111.3.3工業控制機的特點201.4計算機控制系統的發展概況和趨勢211.4.1計算機控制系統的發展概況211.4.2計算機控制系統的發展趨勢24習題25第2章輸入輸出接口與過程通道262.1總線接口擴展技術262.1.1系統總線接口擴展技術262.1.2外部總線接口擴展技術322.2輸入輸出接口與過程通道設計原理352.2.1數字量輸入接口與過程通道352.2.2數字量輸出接口與過程通道382.2.3模擬量輸入接口與過程通道402.2.4模擬量輸出接口與過程通道522.3基于系統總線的計算機控制系統硬件設計582.3.1基于系統總線的硬件設計方案582.3.2系統總線板卡582.4基于外部總線的計算機控制系統硬件設計642.4.1基于外部總線的硬件設計方案652.4.2遠程I/O模塊652.4.3其他測控裝置692.5硬件抗干擾技術742.5.1過程通道抗干擾技術752.5.2主機抗干擾技術812.5.3系統供電與接發技術84習題89第3章數字控制技術903.1數字控制基礎903.1.1數控技術發展概況903.1.2數字控制原理913.1.3數字控制方式923.1.4數字控制系統933.1.5數控系統的分類943.2運動軌跡插補原理953.2.1逐點比較法的直線插補963.2.2逐點比較法圓弧插補1003.2.3數字積分插補法1043.3進給速度與加減速控制1093.3.1進給速度控制1093.3.2加減速控制1103.4電機驅動控制與位置伺服系統1143.4.1電機驅動控制方式1143.4.2位置伺服系統1213.5多軸運動控制技術1253.5.1PC 運動控制器/運動控制卡硬件方案1253.5.2軟件系統設計1263.5.3數控系統設計舉例——基于PC的多軸運動控制129習題132第4章常規及復雜控制技術1334.1控制系統的性能指標1334.1.1穩態性能指標1334.1.2動態性能指標1344.1.3抗干擾性能1344.1.4對控制作用的限制1344.2數字控制器的連續化設計技術1354.2.1數字控制器的連續化設計步驟1354.2.2數字PID控制器的設計1384.2.3數字PID控制器的改進1414.2.4數字PID控制器的參數整定1464.3數字控制器的離散化設計技術1514.3.1數字控制器的離散化設計步驟1514.3.2根軌跡法1524.3.3少拍控制器的設計1534.3.4少拍有紋波控制器的設計1574.3.5少拍無紋波控制器的設計1614.4純滯后控制技術1644.4.1施密斯預估控制1644.4.2達林算法1674.5串級控制技術1714.5.1串級控制的結構和原理1714.5.2數字串級控制算法1724.5.3副回路微分先行串級控制算法1724.6前饋反饋控制技術1744.6.1前饋控制的結構和原理1744.6.2前饋反饋控制結構1754.6.3數字前饋反饋控制算法1774.7解耦控制技術1784.7.1解耦控制原理1804.7.2數字解耦控制算法1824.8模糊控制技術1834.8.1模糊控制的數學基礎1834.8.2模糊控制原理1884.8.3模糊控制器設計192習題198第5章現代控制技術2005.1采用狀態空間的輸出反饋設計法2005.1.1連續狀態方程的離散化2015.1.2少拍無紋波系統的跟蹤條件2015.1.3輸出反饋設計法的設計步驟2025.2采用狀態空間的極點配置設計法2055.2.1按極點配置設計控制規律2065.2.2按極點配置設計狀態觀測器2085.2.3按極點配置設計控制器2125.2.4跟蹤系統設計2165.3采用狀態空間的優化設計法2185.3.1LQ優控制器設計2195.3.2狀態優估計器設計2235.3.3LQG優控制器設計2275.3.4跟蹤系統的設計228習題229第6章應用程序設計與實現技術2306.1程序設計技術2306.1.1模塊化與結構化程序設計2306.1.2面向過程與面向對象的程序設計2326.1.3高級語言I/O控制臺編程2336.2測量數據預處理技術2346.2.1誤差自動標準2346.2.2線性化處理和非線性補償2366.2.3標度變換方法2376.2.4越限報警處理2386.2.5量化誤差來源2396.2.6A/D、D/A及運算字長的選擇2416.3數字控制器的工程實現2426.3.1給定值和被控量處理2436.3.2偏差處理2446.3.3控制算法的實現2456.3.4控制量處理2466.3.5自動/手動切換2476.4軟件抗干擾技術2486.4.1數字濾波技術2486.4.2開關量的軟件抗干擾技術2516.4.3指令冗余技術2516.4.4軟件陷阱技術252習題252第7章人機接口技術與監控組態軟件2547.1人機接口技術2547.1.1HMI/SCADA的含義2547.1.2基于VB/VC 語言設計人機交互界面2557.2監控組態軟件概述2567.2.1監控組態軟件的體系結構及功能2567.2.2幾種典型的自動化組態軟件2577.3基于監控組態軟件設計人機交互界面2587.4實時數據庫2607.4.1實時數據庫簡介2607.4.2實時數據庫的結構2637.4.3實時數據庫應用的新領域——數據倉庫2647.5監控組態軟件的I/O設備驅動2657.6監控組態軟件的網絡通信功能2677.7監控組態軟件的控制功能2697.7.1監控組態軟件的控制功能概述2697.7.2監控組態軟件控制功能模塊2707.7.3監控組態軟件的策略生成器2717.8計算機控制系統中的數據交換技術2727.8.1DDE技術與應用2727.8.2OPC技術與應用2737.9監控組態軟件應用舉例2777.9.1應用組態軟件設計監控系統的步驟2777.9.2組態王軟件應用工程分析2777.9.3基于組態王軟件的串聯雙容水箱液位監控系統設計279習題283第8章分布式測控網絡技術2848.1工業網絡技術2848.1.1工業網絡概述2848.1.2數據通信編碼技術2928.1.3網絡協議及其層次結構2938.1.4IEEE 802標準2958.1.5工業網絡的性能評價和選型2968.2分布式控制系統2978.2.1DCS概述2978.2.2DCS的分散控制級3028.2.3DCS的集中監控級3058.2.4DCS的綜合管理級3078.3現場總線控制系統3108.3.1現場總線概述3108.3.25種典型的現場總線3158.3.3FF現場總線技術3188.4工業以太網測控系統3208.4.1工業以太網測控系統概述3208.4.2工業以太網測控系統3228.5系統集成與集成自動化系統3258.5.1系統集成的含義與框架3258.5.2集成自動化系統的體系結構3288.6綜合自動化技術3318.6.15層Purdue模型3318.6.2ERP/MES/PCS三層結構3338.6.3綜合自動化系統的實現336習題340第9章計算機控制系統設計與實現3419.1系統設計的原則與步驟3419.1.1系統設計的原則3419.1.2系統設計的步驟3439.2系統的工程設計與實現3469.2.1系統總體方案設計3469.2.2硬件的工程設計與實現3479.2.3軟件的工程設計與實現3499.2.4系統的調試與運行3529.3設計舉例——啤酒發酵過程計算機控制系統3559.3.1啤酒發酵工藝及控制要求3559.3.2系統總體方案的設計3569.3.3系統硬件和軟件的設計3579.3.4系統的安裝調試運行及控制效果3619.4設計舉例——機器人計算機控制系統3619.4.1PUMA560機器人的結構原理3619.4.2機器人運動學方程3629.4.3機器人動力學方程3629.4.4機器人手臂的獨立關節位置伺服控制363參考文獻366