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第1章 概论1

1.1控制用微型计算机1

1.1.1控制用微机的特点与组成1

目 录1

1.1.2控制用微机的类型2

1.2微机控制系统2

1.2.1微机控制系统的功能与特点2

1.2.2微机控制系统的工作过程5

与方式5

1.2.3微机控制系统的结构5

1.3微型计算机控制技术的发展与作用6

1.3.1微机控制技术的发展6

1.4习题与思考题7

1.3.2微机控制技术的作用7

第2章软件工程与操作系统基础8

2.1软件开发技术概述8

2.1.1软件危机8

2.1.2软件工程技术8

2.1.3面向对象的程序设计11

2.1.4基于构件的软件开发12

2.2微机控制系统软件设计13

2.2.1微机控制系统软件的开发13

2.2.2定义、可行性研究与需求14

分析14

2.2.3微机控制系统软件的设计15

性与质量评价17

2.2.4微机控制系统软件的安全17

2.3操作系统基础18

2.3.1操作系统引论18

2.3.2操作系统的基本管理19

2.3.3实时多任务操作系统22

2.3.4嵌入式实时操作系统24

2.4习题与思考题29

第3章常用数据结构和数据处理31

3.1 常用数据结构及其应用31

3.1.1数据结构的基本概念31

3.1.2常用数据结构32

3.1.3数据查找39

3.1.4数据排序42

3.1.5控制系统的特殊数据结构45

3.2采样与数据处理47

3.2.1采样周期的选择47

3.2.2常用数据处理49

3.3数字滤波52

3.3.1数字滤波方法53

3.3.2数字滤波方法的选择55

3.4习题与思考题56

第4章运动控制技术57

4.1 顺序控制57

4.1.1顺序控制原理57

4.1.3专用顺序控制器设计58

4.1.2顺序控制系统特性58

4.1.4通用顺序控制器的选用59

4.2程序控制60

4.2.1程序控制原理60

4.2.2逐点比较法直线插补61

4.2.3逐点比较法圆弧插补64

4.3可编程控制器67

4.3.1 PLC的主要功能与特点67

4.3.2 PLC的结构与工作原理68

4.3.3 PLC常用编程语言72

4.3.4PLC的选用75

4.4直流电动机控制76

4.4.1直流电动机调速原理77

4.4.2直流电动机的不可逆PWM79

系统79

4.4.3直流电动机的可逆PWM系统81

4.4.4专用运动控制处理器86

4.5交流异步电动机控制88

4.5.1 交流异步电动机变频调速88

原理88

4.5.2变频调速的机械特性及其95

补偿95

4.5.3 SPWM波发生器及其应用96

4.5.4矢量控制与直接转矩控制98

和工作原理101

4.6.1反应式步进电动机的结构101

4.6步进电动机控制101

4.6.2步进电动机的工作方式103

4.6.3步进电动机的特性105

4.6.4步进电动机的驱动方式108

4.6.5步进电动机的控制112

4.7无刷直流电动机控制114

4.7.1无刷直流电动机的原理与115

结构115

4.7.2无刷直流电动机的绕组118

联结方式118

4.7.3无刷直流电动机的控制121

4.8习题与思考题125

第5章常用控制技术127

5.1线性离散系统的数学描述127

5.1.1离散时间信号127

5.1.2线性常系数差分方程128

5.1.3 Z变换及其应用129

5.2数字PID控制135

5.2.1 PID控制135

5.2.2PID算法的计算机实现139

5.2.3 PID算法的改进140

5.2.4 PID控制的参数整定143

5.3纯滞后补偿控制146

5.3.1大林（Dahlin）算法146

5.3.2施密斯（Smith）预估控制149

5.4最少拍控制150

5.4.1不同控制对象的最少拍150

控制设计150

5.4.2不同输入函数的最少拍152

控制设计152

5.4.3最少拍控制设计的局限性155

5.4.4最少拍无纹波控制的设计156

5.5串级控制157

5.5.1 串级控制系统结构和工作157

原理157

5.5.2串级控制系统的特点158

5.5.3 串级控制系统的设计160

5.5.4串级控制系统的应用161

5.6前馈控制162

5.6.1前馈控制原理与结构162

5.6.2前馈—反馈控制163

5.6.3 前馈—串级控制163

5.6.4前馈控制的设计原则与164

参数整定164

5.7线性数字控制器的计算机实现165

5.7.1 线性数字控制器的一般形式165

5.7.2数字控制算法的计算机实现166

5.8习题与思考题167

第6章现代控制技术169

6.1基于状态空间的极点配置设计170

6.1.1基于系统极点配置的控制171

规律171

6.1.2基于极点配置的状态观测器171

6.1.3基于极点配置的控制器设计173

6.2解耦控制177

6.2.1解耦控制原理177

6.2.2解耦控制的计算机实现179

6.3最优控制系统的设计与实现180

6.3.1最优控制问题180

6.3.2最优控制的指标181

优化设计方法182

6.3.3基于状态空间模型的最182

6.4卡尔曼（Kalman）滤波185

6.4.1离散时间系统186

6.4.2零输入条件下离散线性系统187

的Kalman滤波器187

6.4.3扩展的Kalman滤波190

6.4.4Kalman滤波在控制中的应用192

6.5习题与思考题193

第7章智能控制技术194

7.1模糊控制194

7.1.1模糊数学基础194

7.1.2模糊关系与模糊推理200

7.1.3模糊控制原理与设计206

7.2.1专家系统211

7.2专家控制211

7.2.2专家控制系统213

7.2.3专家控制系统的设计217

7.3神经网络控制219

7.3.1神经网络的基本模型220

7.3.2神经网络学习规则228

7.3.3神经网络控制的结构方案231

7.4多种控制策略的渗透和结合236

7.4.1模糊神经网络（FNN）控制237

7.4.2神经网络专家系统239

7.5习题与思考题241

8.1.1总线的基本概念242

8.1数字通信与网络242

第8章网络与现场总线242

8.1.2数字信号传输与通信系统243

8.1.3计算机局域网246

8.1.4网络协议及其层次结构257

8.2分布式控制系统（DCS）259

8.2.1 DCS结构与特点259

8.2.2直接测控级261

8.2.3过程优化级264

8.2.4生产管理、经营决策和265

CIMS265

8.3现场总线控制系统（FCS）267

8.3.1现场总线的技术特点与优点268

8.3.3现场总线的OSI模型269

8.3.2现场总线的调度策略269

8.4典型的现场总线270

8.4.1基金会现场总线（FoundationFieldbus,FF）270

8.4.2 Lon Works273

8.4.3 Profibus277

8.4.4 CAN279

8.4.5现场总线的困境281

8.4.6 工业以太网282

8.5习题与思考题287

第9章微型计算机控制系统设计288

9.1电磁兼容288

9.1.1 电磁干扰与机理分析289

接地295

9.1.2电磁干扰的抑制、屏蔽与295

9.2人机界面与输入输出通道305

9.2.1 人机界面305

9.2.2输入输出通道307

9.3监控组态软件313

9.3.1监控组态软件的特点313

9.3.2组态软件的数据流与典型314

构成314

9.4微机控制系统设计与实现320

9.4.1系统设计与实现320

9.4.2应用系统设计实例322

9.5习题与思考题325

参考文献326