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271千字 字数
2022-11-01 发行日期
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主编推荐语

本书全面系统地介绍了计算机控制系统的各个重要组成部分。

内容简介

全书共10章，主要内容为：计算机控制系统的组成、分类、采用的技术和发展趋势；计算机控制系统的总线技术；人机接口技术；过程输入、输出通道；工业机器人与智能系统；计算机控制系统的控制算法；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；计算机控制系统的抗干扰设计与信息安全；计算机控制系统设计实例。

本书可作为高等院校自动化、机器人工程、自动检测、机电一体化、人工智能、电子与电气工程、计算机应用、信息工程等专业的本科教材，同时可以作为相关专业的研究生教材，也适合从事计算机控制系统设计的工程技术人员参考和自学。

目录

  • 版权信息
  • 第4版前言
  • 第3版前言
  • 第2版前言
  • 第1版前言
  • 第1章 绪论
  • 1.1 计算机控制理论的发展过程
  • 1.2 计算机控制系统的概念
  • 1.2.1 常规控制系统
  • 1.2.2 计算机控制系统
  • 1.3 计算机控制系统的组成
  • 1.3.1 计算机控制系统的硬件
  • 1.3.2 计算机控制系统的软件
  • 1.4 计算机控制系统的分类
  • 1.4.1 数据采集系统（DAS）
  • 1.4.2 直接数字控制（DDC）系统
  • 1.4.3 监督控制（SCC）系统
  • 1.4.4 分布式控制系统（DCS）
  • 1.4.5 监控与数据采集（SCADA）系统
  • 1.4.6 现场总线控制系统（FCS）
  • 1.4.7 工业过程计算机集成制造系统（流程CIMS）
  • 1.4.8 网络控制系统（NCS）
  • 1.4.9 复杂流程工业控制系统
  • 1.4.10 嵌入式控制系统（ECS）
  • 1.5 计算机控制系统采用的技术和发展趋势
  • 1.5.1 基于可编程控制器（PLC）的计算机控制系统
  • 1.5.2 采用新型的DCS和FCS控制系统
  • 1.5.3 最优控制（Optimal Control）
  • 1.5.4 自适应控制
  • 1.5.5 人工智能
  • 1.5.6 预测控制
  • 1.5.7 智能控制
  • 1.5.8 综合自动化系统的实现
  • 1.5.9 5G实现“万物互联”的愿景
  • 1.5.10 边缘计算
  • 1.5.11 数字孪生
  • 习题
  • 第2章 计算机控制系统的总线技术
  • 2.1 微处理器与微控制器
  • 2.2 内部总线
  • 2.2.1 PCI总线
  • 2.2.2 PCIe总线
  • 2.2.3 PC104总线
  • 2.3 外部总线
  • 2.3.1 RS-232C串行通信接口
  • 2.3.2 RS-485串行通信接口
  • 习题
  • 第3章 人机接口技术
  • 3.1 独立式键盘接口设计
  • 3.2 矩阵式键盘接口设计
  • 3.2.1 矩阵键盘工作原理
  • 3.2.2 按键的识别方法
  • 3.2.3 键盘的编码
  • 3.3 LED显示器接口设计
  • 3.3.1 显示技术概述
  • 3.3.2 LED显示器的扫描方式
  • 3.4 段型LCD显示器接口设计
  • 3.4.1 LCD的发展过程
  • 3.4.2 LCD的驱动方式
  • 3.5 触摸屏技术及其在工程中的应用
  • 3.5.1 触摸屏发展历程
  • 3.5.2 触摸屏的工作原理
  • 3.5.3 工业常用触摸屏产品介绍
  • 3.5.4 触摸屏在工程中的应用
  • 3.6 打印机接口电路设计
  • 3.6.1 标准Centronics接口
  • 3.6.2 应用实例
  • 习题
  • 第4章 过程输入/输出通道
  • 4.1 传感器
  • 4.1.1 传感器的定义和分类及构成
  • 4.1.2 传感器的基本性能
  • 4.1.3 传感器的应用领域
  • 4.1.4 常用传感器
  • 4.2 变送器
  • 4.2.1 变送器的构成原理
  • 4.2.2 差压变送器
  • 4.2.3 温度变送器
  • 4.3 执行器
  • 4.3.1 概述
  • 4.3.2 执行机构
  • 4.3.3 调节机构
  • 4.4 IEEE 1451智能变送器标准
  • 4.4.1 IEEE 1451简介
  • 4.4.2 IEEE 1451标准综述
  • 4.4.3 IEEE 1451标准结构
  • 4.5 量程自动转换与系统误差的自动校正
  • 4.5.1 模拟量输入信号类型
  • 4.5.2 量程自动转换
  • 4.5.3 系统误差的自动校正
  • 4.6 采样和模拟开关
  • 4.6.1 信号和采样定理
  • 4.6.2 采样/保持器
  • 4.6.3 模拟开关
  • 4.6.4 32通道模拟量输入电路设计实例
  • 4.7 模拟量输入通道
  • 4.8 22位Σ-Δ型A-D转换器ADS1213
  • 4.8.1 ADS1213的引脚介绍
  • 4.8.2 ADS1213的片内寄存器
  • 4.8.3 ADS1213的应用特性
  • 4.8.4 ADS1213与STM32F103的接口
  • 4.9 模拟量输出通道
  • 4.10 12/16位4～20mA串行输入D-A转换器AD5410/AD5420
  • 4.10.1 AD5410/AD5420的引脚介绍
  • 4.10.2 AD5410/AD5420的片内寄存器
  • 4.10.3 AD5410/AD5420的应用特性
  • 4.10.4 AD5410/AD5420的数字接口
  • 4.10.5 AD5410/AD5420与STM32F103的接口
  • 4.11 数字量输入/输出通道
  • 4.11.1 光电耦合器
  • 4.11.2 数字量输入通道
  • 4.11.3 数字量输出通道
  • 4.11.4 脉冲量输入/输出通道
  • 习题
  • 第5章 工业机器人与智能系统
  • 5.1 工业机器人概述
  • 5.1.1 工业机器人的定义
  • 5.1.2 工业机器人的组成
  • 5.1.3 工业机器人的主要特征与表示方法
  • 5.2 工业机器人种类与应用领域
  • 5.2.1 工业机器人种类
  • 5.2.2 工业机器人的应用领域与前沿技术
  • 5.3 工业机器人控制系统与软硬件组成
  • 5.3.1 工业机器人控制系统的基本原理和主要功能
  • 5.3.2 工业机器人控制系统的分层结构
  • 5.3.3 工业机器人控制系统的特性、要求与分类
  • 5.4 智能系统
  • 5.4.1 智能系统的主要特征
  • 5.4.2 智能系统的发展前景
  • 5.5 工业人工智能
  • 5.5.1 工业人工智能概述
  • 5.5.2 工业人工智能的关键技术
  • 5.5.3 工业人工智能应用的典型场景
  • 5.6 智能制造
  • 5.6.1 智能制造和技术体系
  • 5.6.2 智能制造技术
  • 5.6.3 工业大数据与流程工业智能制造
  • 习题
  • 第6章 计算机控制系统的控制算法
  • 6.1 被控对象的数学模型与性能指标
  • 6.1.1 被控对象的动态特性
  • 6.1.2 数学模型的表达形式与要求
  • 6.1.3 计算机控制系统被控对象的传递函数
  • 6.1.4 计算机控制系统的性能指标
  • 6.1.5 对象特性对控制性能的影响
  • 6.2 PID控制
  • 6.2.1 概述
  • 6.2.2 PID调节的作用
  • 6.3 数字PID算法
  • 6.3.1 PID算法
  • 6.3.2 PID算法的仿真
  • 6.3.3 PID算法的改进
  • 6.4 PID参数整定
  • 6.4.1 PID参数对控制性能的影响
  • 6.4.2 采样周期T的选取
  • 6.4.3 扩充临界比例度法
  • 6.5 串级控制
  • 6.5.1 串级控制算法
  • 6.5.2 副回路微分先行串级控制算法
  • 6.6 前馈-反馈控制
  • 6.6.1 前馈控制的结构
  • 6.6.2 前馈-反馈控制的结构
  • 6.6.3 数字前馈-反馈控制算法
  • 6.7 万能试验机控制系统的仿真与快速电压电流转换电路
  • 6.7.1 万能试验机概述
  • 6.7.2 万能试验机控制系统仿真
  • 6.7.3 带有正反馈的快速电压电流转换电路
  • 6.8 数字控制器的直接设计方法
  • 6.8.1 基本概念
  • 6.8.2 最少拍无差系统的设计
  • 6.8.3 最少拍无纹波系统
  • 6.9 大林算法
  • 6.9.1 大林算法的基本形式
  • 6.9.2 振铃现象的消除
  • 6.9.3 大林算法的设计步骤
  • 6.10 史密斯预估控制
  • 6.10.1 史密斯预估控制原理
  • 6.10.2 史密斯预估控制举例
  • 6.11 模糊控制
  • 6.11.1 模糊控制的数学基础
  • 6.11.2 模糊控制系统组成
  • 6.11.3 模糊控制器设计
  • 6.11.4 双输入单输出模糊控制器设计
  • 习题
  • 第7章 计算机控制系统的软件设计
  • 7.1 计算机控制系统软件的概述
  • 7.1.1 计算机控制系统应用软件的分层结构
  • 7.1.2 计算机控制系统软件的设计策略
  • 7.1.3 计算机控制系统软件的功能和性能指标
  • 7.2 实时多任务系统
  • 7.2.1 实时系统和实时操作系统
  • 7.2.2 实时多任务系统的切换与调度
  • 7.3 现场控制层的软件系统平台
  • 7.3.1 软件系统平台的选择
  • 7.3.2 μC/OS-Ⅱ内核调度基本原理
  • 7.4 计算机控制系统软件的关键技术
  • 7.4.1 COM和ActiveX技术
  • 7.4.2 多线程
  • 7.4.3 网络通信技术
  • 7.4.4 脚本引擎技术
  • 7.5 组态软件数据库系统设计
  • 7.5.1 组态软件中的数据管理
  • 7.5.2 数据库系统结构
  • 7.5.3 组态数据库的设计与实现
  • 7.6 OPC技术
  • 7.6.1 OPC技术概述
  • 7.6.2 OPC关键技术
  • 7.6.3 OPC DA规范
  • 7.6.4 工业控制领域中的OPC应用实例
  • 7.7 Web技术
  • 7.7.1 Web技术概述
  • 7.7.2 Web服务端技术
  • 7.7.3 Web客户端技术
  • 7.7.4 SCADA系统中的Web应用方案设计
  • 7.8 常用数字滤波算法与程序设计
  • 7.8.1 程序判断滤波
  • 7.8.2 中值滤波
  • 7.8.3 算术平均滤波
  • 7.8.4 加权平均滤波
  • 7.8.5 低通滤波
  • 7.8.6 滑动平均滤波
  • 7.9 标度变换与数据处理
  • 7.9.1 线性标度变换
  • 7.9.2 非线性标度变换
  • 7.9.3 数据处理
  • 7.10 工业控制组态软件
  • 7.10.1 人机界面
  • 7.10.2 组态软件的特点
  • 7.10.3 组态软件的功能需求
  • 7.10.4 主要的组态软件介绍
  • 7.11 软件工程
  • 7.11.1 软件危机
  • 7.11.2 软件工程的基本原理与方法学
  • 7.11.3 软件生命周期
  • 7.11.4 总体设计
  • 习题
  • 第8章 现场总线与工业以太网控制网络技术
  • 8.1 现场总线概述
  • 8.1.1 现场总线的产生
  • 8.1.2 现场总线的特点和优点
  • 8.1.3 现场总线标准的制定
  • 8.1.4 现场总线网络的实现
  • 8.2 工业以太网概述
  • 8.2.1 以太网技术
  • 8.2.2 工业以太网技术
  • 8.2.3 工业以太网通信模型
  • 8.2.4 工业以太网的优势
  • 8.2.5 实时以太网
  • 8.2.6 实时工业以太网模型分析
  • 8.2.7 几种实时工业以太网的比较
  • 8.3 现场总线简介
  • 8.3.1 FF
  • 8.3.2 CAN和CAN FD
  • 8.3.3 LonWorks
  • 8.3.4 PROFIBUS
  • 8.4 工业以太网简介
  • 8.4.1 EtherCAT
  • 8.4.2 PROFINET
  • 8.4.3 EPA
  • 8.5 工业互联网技术
  • 8.5.1 工业互联网概述
  • 8.5.2 工业互联网的内涵与特征
  • 8.5.3 工业互联网技术体系
  • 8.5.4 工业互联网平台
  • 习题
  • 第9章 计算机控制系统的抗干扰设计与信息安全
  • 9.1 电磁兼容技术
  • 9.1.1 电磁兼容技术的发展
  • 9.1.2 电磁噪声干扰
  • 9.1.3 电磁噪声的分类
  • 9.1.4 构成电磁干扰问题的三要素
  • 9.1.5 控制工程中的电磁兼容
  • 9.2 抑制电磁干扰的隔离技术
  • 9.2.1 信号的传输隔离
  • 9.2.2 信号的转换隔离
  • 9.2.3 信号的分配隔离
  • 9.2.4 信号的安全隔离
  • 9.2.5 电源隔离
  • 9.3 计算机控制系统可靠性设计
  • 9.3.1 可靠性设计任务
  • 9.3.2 可靠性设计技术
  • 9.4 抗干扰的硬件措施
  • 9.4.1 抗串模干扰的措施
  • 9.4.2 抗共模干扰的措施
  • 9.4.3 采用双绞线
  • 9.4.4 反射波干扰及抑制
  • 9.4.5 正确连接模拟地和数字地
  • 9.4.6 压敏电阻及其应用
  • 9.4.7 TVS瞬变电压抑制器及其应用
  • 9.5 抗干扰的软件措施
  • 9.5.1 数字信号输入/输出中的软件抗干扰措施
  • 9.5.2 CPU软件抗干扰技术
  • 9.6 计算机控制系统的容错设计
  • 9.6.1 硬件故障的自诊断技术
  • 9.6.2 软件的容错设计
  • 9.7 计算机控制系统的信息安全
  • 9.7.1 概述
  • 9.7.2 计算机控制系统体系结构及其脆弱性分析
  • 9.7.3 计算机控制系统信息安全防护措施
  • 习题
  • 第10章 计算机控制系统设计实例
  • 10.1 基于现场总线与工业以太网的分布式控制系统的总体设计
  • 10.1.1 分布式控制系统概述
  • 10.1.2 现场控制站的组成
  • 10.1.3 DCS控制系统通信网络
  • 10.1.4 DCS控制系统控制卡的硬件设计
  • 10.1.5 DCS控制系统控制卡的软件设计
  • 10.1.6 控制算法的设计
  • 10.28 通道模拟量输入智能测控模块（8AI）的设计
  • 10.2.1 8通道模拟量输入智能测控模块的功能概述
  • 10.2.2 8通道模拟量输入智能测控模块的硬件组成
  • 10.2.3 8通道模拟量输入智能测控模块微控制器主电路的设计
  • 10.2.4 8通道模拟量输入智能测控模块的测量与断线检测电路设计
  • 10.2.5 8通道模拟量输入智能测控模块信号调理与通道切换电路的设计
  • 10.3 8通道热电偶输入智能测控模块（8TC）的设计
  • 10.3.1 8通道热电偶输入智能测控模块的功能概述
  • 10.3.2 8通道热电偶输入智能测控模块的硬件组成
  • 10.3.3 8通道热电偶输入智能测控模块的测量与断线检测电路设计
  • 10.4 8通道热电阻输入智能测控模块（8RTD）的设计
  • 10.4.1 8通道热电阻输入智能测控模块的功能概述
  • 10.4.2 8通道热电阻输入智能测控模块的硬件组成
  • 10.4.3 8通道热电阻输入智能测控模块的测量与断线检测电路设计
  • 10.5 4通道模拟量输出智能测控模块（4AO）的设计
  • 10.5.1 4通道模拟量输出智能测控模块的功能概述
  • 10.5.2 4通道模拟量输出智能测控模块的硬件组成
  • 10.5.3 4通道模拟量输出智能测控模块的PWM输出与断线检测电路设计
  • 10.5.4 4通道模拟量输出智能测控模块自检电路设计
  • 10.5.5 4通道模拟量智能测控模块输出算法设计
  • 10.6 16通道数字量输入智能测控模块（16DI）的设计
  • 10.6.1 16通道数字量输入智能测控模块的功能概述
  • 10.6.2 16通道数字量输入智能测控模块的硬件组成
  • 10.6.3 16通道数字量输入智能测控模块信号预处理电路的设计
  • 10.6.4 16通道数字量输入智能测控模块信号检测电路的设计
  • 10.7 16通道数字量输出智能测控模块（16DO）的设计
  • 10.7.1 16通道数字量输出智能测控模块的功能概述
  • 10.7.2 16通道数字量输出智能测控模块的硬件组成
  • 10.7.3 16通道数字量输出智能测控模块开漏极输出电路的设计
  • 10.7.4 16通道数字量输出智能测控模块输出自检电路的设计
  • 10.7.5 16通道数字量输出智能测控模块外配电压检测电路的设计
  • 10.8 8通道脉冲量输入智能测控模块（8PI）的设计
  • 10.8.1 8通道脉冲量输入智能测控模块的功能概述
  • 10.8.2 8通道脉冲量输入智能测控模块的硬件组成
  • 10.9 DCS系统可靠性与安全性技术
  • 10.9.1 可靠性技术的发展过程
  • 10.9.2 可靠性基本概念和术语
  • 10.9.3 可靠性设计的内容
  • 10.9.4 系统安全性
  • 10.9.5 软件可靠性
  • 参考文献
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出版方

机械工业出版社

机械工业出版社是全国优秀出版社，自1952年成立以来，坚持为科技、为教育服务，以向行业、向学校提供优质、权威的精神产品为宗旨，以“服务社会和人民群众需求，传播社会主义先进文化”为己任，产业结构不断完善，已由传统的图书出版向着图书、期刊、电子出版物、音像制品、电子商务一体化延伸，现已发展为多领域、多学科的大型综合性出版社，涉及机械、电工电子、汽车、计算机、经济管理、建筑、ELT、科普以及教材、教辅等领域。