本书从工程实际套用的角度出发，注重基础性、系统性和实用性，较深入地介绍计算机控制系统的基础知识及分析和设计方法。作者在多年教学与科研实践经验的基础上，删除了内容高深而实际套用不多的控制技术，增加了大量的MATLAB仿真实例，并充实了计算机控制领域最新的技术理论和方法及作者的部分科研成果。全书共分10章，包括计算机控制系统的概述，工业控制计算机，过程输入/输出通道，数字程式控制技术，计算机控制系统的数学模型，数字控制器的连续化设计，数字控制器的离散化设计，计算机控制系统的套用软体，计算机控制系统设计，计算机控制网路技术等内容。　本书可作为高等院校自动化、电子与电气工程、测控技术与仪器、机电一体化、计算机套用等专业的教材，也可作为相关领域工程技术人员的参考书或培训教材。

第1章　计算机控制系统概述　1
1.1　计算机控制系统的一般概念　1
1.2　计算机控制系统的组成　3
1.2.1　计算机控制系统硬体　3
1.2.2　计算机控制系统软体　4
1.2.3　计算机控制系统通信网路　5
1.3　 计算机控制系统的分类　8
1.3.1　操作指导控制系统　8
1.3.2　直接数字控制系统　9
1.3.3　监督计算机控制系统　9
1.3.4　集散控制系统　10
1.3.5　现场汇流排控制系统　11
1.3.6　计算机集成製造系统　12
1.3.7　物联网控制系统　12
1.4　计算机控制系统的控制规律　13
1.5　关于MATLAB工具软体　14
习题1　17

第2章　工业控制计算机　18
2.1　控制计算机的主要类型　18
2.2　IPC工控机的组成与特点　21
2.2.1　IPC工控机的硬体组成　21
2.2.2　IPC工控机的软体组成　22
2.2.3　IPC工控机的特点　23
2.2.4　IPC工控机的发展方向　25
2.3　IPC汇流排结构　26
2.3.1　汇流排概述　26
2.3.2　内部汇流排　26
2.3.3　外部汇流排　29
2.4　 MODBUS通信协定　33
2.4.1　概述　33
2.4.2　两种传输方式　34
2.4.3　MODBUS讯息帧　34
2.4.4　错误检测方法　34
2.4.5　MODBUS的编程方法　35
习题2　36

第3章　过程输入/输出通道　37
3.1　概述　37
3.2　模拟量输入通道　39
3.2.1　信号处理电路　40
3.2.2　多路模拟开关　40
3.2.3　前置放大器　42
3.2.4　採样保持器　44
3.2.5　A/D转换器　45
3.3　模拟量输出通道　57
3.3.1　多路模拟量输出通道的结构形式　57
3.3.2　D/A转换器　58
3.3.3　DAC输出方式　66
3.3.4　D/A转换通道的设计　69
3.4　数字量输入通道　71
3.5　数字量输出通道　73
3.6　抗干扰技术　76
3.6.1　干扰的来源与传播途径　76
3.6.2　硬体抗干扰措施　79
习题3　87

第4章　数字程式控制技术　88
4.1　数字程式控制基础　88
4.1.1　数字程式控制原理　88
4.1.2　数字程式控制方式　89
4.1.3　开环数字程式控制　89
4.2　逐点比较法插补原理　90
4.2.1　逐点比较法直线插补　90
4.2.2　逐点比较法圆弧插补　93
4.3　步进电动机控制技术　97
4.3.1　步进电动机的工作原理　97
4.3.2　步进电动机的工作方式　98
4.3.3　步进电动机的脉冲分配程式　99
4.3.4　步进电动机的速度控制程式　101
习题4　103

第5章　计算机控制系统的数学模型　104
5.1　计算机控制系统数学模型的建立　104
5.2　计算机控制系统的时域模型　105
5.2.1　线性常係数微分方程　106
5.2.2　线性常係数差分方程　107
5.3　计算机控制系统的频域模型　108
5.3.1　Z变换理论　108
5.3.2　连续时间系统的传递函式　111
5.3.3　离散时间系统的传递函式　113
5.4　计算机控制系统的状态空间模型　117
5.4.1　基本概念　117
5.4.2　状态空间表达式　118
5.4.3　传递矩阵　120
习题5　122

第6章　数字控制器的连续化设计　124
6.1　数字控制器的连续化设计步骤　125
6.2　数字PID控制器的设计　128
6.2.1　PID三量的控制作用　128
6.2.2　PID控制规律的数位化实现算法　131
6.2.3　MATLAB仿真确认被控对象参数　132
6.2.4　数字PID控制算法的改进　134
6.3　数字PID控制器参数整定　138
习题6　145

第7章　数字控制器的离散化设计　146
7.1　数字控制器的离散化设计步骤　146
7.2　最少拍随动系统的设计　147
7.3　最少拍无纹波随动系统的设计　155
7.4　大林算法　159
7.4.1　大林算法的基本形式　159
7.4.2　振铃现象及其消除方法　160
7.4.3　大林算法的设计步骤　162
7.4.4　用MATLAB仿真被控过程　163
习题7　167

第8章　计算机控制系统的套用软体　168
8.1　计算机控制系统软体概述　168
8.1.1　软体的含义　168
8.1.2　软体的特点　168
8.1.3　软体的分类　169
8.1.4　软体设计的一般过程　169
8.1.5　软体设计的一般方法　169
8.2　计算机控制系统的套用软体　171
8.2.1　控制系统的输入/输出软体　171
8.2.2　数字控制算法的计算机实现　172
8.2.3　控制系统的监控组态软体　175
8.3　计算机控制系统的数据处理技术　178
8.3.1　软体抗干扰技术　178
8.3.2　系统误差的校正　186
8.3.3　非线性处理　188
8.3.4　标度变换　190
8.3.5　越限报警　193
8.4　输入/输出数字量的软体抗干扰技术　194
习题8　194

第9章　计算机控制系统设计　195
9.1　控制系统设计的原则与步骤　195
9.1.1　设计原则　195
9.1.2　系统设计的步骤　195
9.2　系统的工程设计和实现　198
9.2.1　系统总体方案设计　198
9.2.2　硬体的工程设计和实现　198
9.2.3　软体的工程设计和实现　200
9.2.4　系统的调试与运行　201
9.3　某新型建材厂全自动预加水控制系统设计　201
9.3.1　工程概述　201
9.3.2　系统总体方案设计　202
9.3.3　硬体设计　203
9.3.4　软体设计　204
9.3.5　运行调试　206
9.4　基于单片机的智慧型车模型设计　207
9.4.1　系统概述与总体方案的设计　207
9.4.2　硬体设计　208
9.4.3　软体设计　210
9.4.4　系统调试　213
9.5　基于DSP2812的离网型智慧型光伏逆变器　214
9.5.1　工程概述　214
9.5.2　系统总体方案设计　215
9.5.3　硬体设计　215
9.5.4　软体设计　218
9.5.5　系统调试　220
习题9　221

第10章　计算机控制网路技术　222
10.1　工业控制网路概述　223
10.1.1　网路拓扑结构　223
10.1.2　介质访问控制技术　225
10.1.3　差错控制　227
10.2　网路通信协定　227
10.2.1　OSI参考模型　228
10.2.2　IEEE 802标準　229
10.2.3　工业乙太网　231
10.3　分散式控制系统　233
10.3.1　概述　233
10.3.2　分散式控制系统特点　233
10.3.3　分散式控制系统的功能层次结构　234
10.4　现场汇流排控制系统　236
10.4.1　现场汇流排的特徵　236
10.4.2　OSI参考模型与现场汇流排通信模型　237
10.4.3　基金会现场汇流排　238
10.4.4　局部操作网路　239
10.4.5　过程现场汇流排　239
10.4.6　控制器区域网路　242
10.4.7　可定址远程感测器数据通路　243
10.5　物联网技术　243
10.5.1　物联网定义　244
10.5.2　物联网的总体架构、特点　244
10.5.3　物联网的关键技术　246
10.5.4　物联网智慧型家居系统的设计　257
习题10　259

参考文献　260