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本書(shū)由國(guó)家級(jí)教學(xué)名師于海生及其教學(xué)團(tuán)隊(duì)編寫(xiě)，是十二五普通高等教育本科國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材、國(guó)家級(jí)一流本科課程配套教材、國(guó)家級(jí)精品課程配套教材、國(guó)家級(jí)精品資源共享課程配套教材，獲首屆全國(guó)優(yōu)秀教材二等獎(jiǎng)、全國(guó)普通高等學(xué)校優(yōu)秀教材二等獎(jiǎng)。
本書(shū)是計(jì)算機(jī)控制領(lǐng)域的經(jīng)典教材，自1999年出版至今共出版了4版，發(fā)行量超過(guò)50萬(wàn)冊(cè)，已被近300所高校選作教材，產(chǎn)生了巨大影響。
本書(shū)第4版進(jìn)一步充實(shí)了新理論、新技術(shù)和新方法，優(yōu)化了教材內(nèi)容，以主流機(jī)型ISA/PCI/PCI-E總線工業(yè)控制機(jī)為控制工具，建立了具有工程觀、控制觀、系統(tǒng)觀、信息觀、智能觀的五種觀念計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程教學(xué)內(nèi)容和知識(shí)體系，遵循課程教育教學(xué)規(guī)律和人才成長(zhǎng)規(guī)律，循序漸進(jìn)、因材施教、教學(xué)相長(zhǎng)，全力提升課程的高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度，著力培養(yǎng)學(xué)生解決計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)復(fù)雜工程問(wèn)題的實(shí)踐能力與創(chuàng)新精神。
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本書(shū)可作為高等院校自動(dòng)化類、計(jì)算機(jī)類、電子信息類、電氣類、機(jī)械類、儀器類等專業(yè)高年級(jí)本科生的教材，也可作為相關(guān)學(xué)科專業(yè)低年級(jí)研究生的教材，并可供有關(guān)科技人員參考和自學(xué)。

PPT自動(dòng)化與智能技術(shù)是計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)控制正是為了適應(yīng)這一領(lǐng)域的需要而發(fā)展起來(lái)的一門專業(yè)技術(shù)。它主要研究如何將計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、電子信息與電氣技術(shù)、傳感器技術(shù)和變送器技術(shù)、執(zhí)行器技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，并設(shè)計(jì)出滿足需要的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)是我國(guó)高等學(xué)校自動(dòng)化類、計(jì)算機(jī)類、電子信息類、電氣類、機(jī)械類、儀器類等專業(yè)的主干課程。為推進(jìn)新型工業(yè)化和智能制造，加快建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)、質(zhì)量強(qiáng)國(guó)、航天強(qiáng)國(guó)、交通強(qiáng)國(guó)、網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)、數(shù)字中國(guó)，我國(guó)積極推動(dòng)制造業(yè)高端化、智能化、綠色化發(fā)展和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)融合集群發(fā)展，構(gòu)建新一代信息技術(shù)、人工智能、生物技術(shù)、新能源、新材料、高端裝備、綠色環(huán)保等一批新的增長(zhǎng)引擎。
本書(shū)是十二五普通高等教育本科國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材、國(guó)家級(jí)一流本科課程配套教材、國(guó)家級(jí)精品課程教材、國(guó)家級(jí)精品資源共享課程教材、高等院校信息技術(shù)規(guī)劃教材。第3版曾獲首屆全國(guó)優(yōu)秀教材二等獎(jiǎng)（2021年）。第1版曾獲全國(guó)普通高等學(xué)校優(yōu)秀教材二等獎(jiǎng)（2002年），是高等教育面向21世紀(jì)教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革計(jì)劃立項(xiàng)教材。
第4版根據(jù)計(jì)算機(jī)控制與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，基于工業(yè)界、科技界和教育界的成果進(jìn)行了全面修訂。本書(shū)以主流機(jī)型PC/ISA/PCI/PCIE總線工業(yè)控制機(jī)和PC系列為控制工具，系統(tǒng)地闡述了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)與工程實(shí)現(xiàn)方法。
本書(shū)共8章。第1章介紹計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及其組成、典型形式、發(fā)展概況和趨勢(shì)；第2章討論計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的輸入輸出接口與過(guò)程通道；第3章討論數(shù)字控制技術(shù)，重點(diǎn)介紹逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)原理、多軸步進(jìn)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)和多軸伺服驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)；第4章討論常規(guī)及復(fù)雜控制技術(shù)，主要介紹數(shù)字控制器的各種控制算法與智能技術(shù)；第5章討論現(xiàn)代控制技術(shù)，主要介紹采用狀態(tài)空間的輸出反饋設(shè)計(jì)法、極點(diǎn)配置設(shè)計(jì)法、最優(yōu)化設(shè)計(jì)法；第6章討論應(yīng)用程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)技術(shù)；第7章討論分布式測(cè)控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；第8章討論計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則、步驟和工程實(shí)現(xiàn)，并給出設(shè)計(jì)示例。各章均配有習(xí)題。本書(shū)內(nèi)容豐富，體系新穎，理論聯(lián)系實(shí)際，實(shí)踐性、工程性、系統(tǒng)性和集成性強(qiáng)。
我們?yōu)檫x用本書(shū)的師生提供了豐富的配套數(shù)字資源，詳見(jiàn)下表。本書(shū)配套的數(shù)字資源數(shù) 字資源服務(wù) 對(duì) 象獲取方式備注課程簡(jiǎn)介視頻教師和學(xué)生掃描前言和目錄開(kāi)始處的二維碼課程簡(jiǎn)介PPT教師和學(xué)生掃描前言和目錄開(kāi)始處的二維碼各章PPT教師和學(xué)生掃描每章開(kāi)始處的二維碼SC OBE CQI CDIO課程教學(xué)設(shè)計(jì)舉例教師出版社官網(wǎng)下載工程案例教師出版社官網(wǎng)下載教學(xué)大綱教師出版社官網(wǎng)下載教學(xué)日歷教師出版社官網(wǎng)下載習(xí)題答案教師出版社官網(wǎng)下載本書(shū)由于海生主編，于海生和丁軍航負(fù)責(zé)全書(shū)統(tǒng)稿。其中，2.1節(jié)由于海生、潘松峰、于金鵬編寫(xiě)，于海生修訂；2.2節(jié)由于海生、王娜、丁軍航修訂；2.3節(jié)由于海生、丁軍航、潘松峰、于金鵬編寫(xiě)，于海生、王娜、毛雪偉修訂；2.4節(jié)由于海生、丁軍航、吳賀榮編寫(xiě)，于海生修訂。3.3節(jié)～3.5節(jié)由于海生、吳賀榮編寫(xiě)，于海生、劉旭東、王樹(shù)波修訂。4.8節(jié)由于海生、劉華波修訂。第1章、第2～4章的其余內(nèi)容、第5～8章以及各章習(xí)題由于海生編寫(xiě)和修訂，部分素材由丁軍航提供。全書(shū)二維碼內(nèi)容由于海生、丁軍航、王娜、毛雪偉、王樹(shù)波制作，主要包括重點(diǎn)、難點(diǎn)、視頻、習(xí)題答案、輔導(dǎo)材料等內(nèi)容。
限于編者水平，書(shū)中難免有不妥之處，誠(chéng)請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

于海生2024年1月

PPT第1章緒論1
1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述1
1.1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)2
1.1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成3
1.1.3計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的主機(jī)5
1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的典型形式7
1.2.1操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)8
1.2.2直接數(shù)字控制系統(tǒng)8
1.2.3監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)9
1.2.4集散控制系統(tǒng)10
1.2.5現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)10
1.2.6綜合自動(dòng)化系統(tǒng)11
1.3計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況和趨勢(shì)12
1.3.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況12
1.3.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)15
習(xí)題17
第2章輸入輸出接口與過(guò)程通道18
2.1工業(yè)控制機(jī)總線及其接口擴(kuò)展技術(shù)18
2.1.1工業(yè)控制機(jī)總線技術(shù)18
2.1.2系統(tǒng)總線接口擴(kuò)展技術(shù)24
2.1.3外部總線接口擴(kuò)展技術(shù)30
2.2輸入輸出接口與過(guò)程通道設(shè)計(jì)原理33
2.2.1數(shù)字量輸入輸出接口與過(guò)程通道33
2.2.2模擬量輸入接口與過(guò)程通道38
2.2.3模擬量輸出接口與過(guò)程通道52
2.2.4脈沖量輸入輸出接口與過(guò)程通道582.3基于系統(tǒng)總線的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)61
2.3.1數(shù)字量輸入輸出接口與過(guò)程通道模板設(shè)計(jì)61
2.3.2模擬量輸入接口與過(guò)程通道模板設(shè)計(jì)63
2.3.3模擬量輸出接口與過(guò)程通道模板設(shè)計(jì)66
2.3.4脈沖量輸入輸出接口與過(guò)程通道模板設(shè)計(jì)68
2.4基于外部總線的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)69
2.4.1基于外部總線的硬件設(shè)計(jì)方案69
2.4.2智能遠(yuǎn)程I/O模塊70
2.4.3其他測(cè)控裝置73
2.5硬件抗干擾技術(shù)79
2.5.1過(guò)程通道抗干擾技術(shù)79
2.5.2主機(jī)抗干擾技術(shù)86
2.5.3系統(tǒng)供電與接地技術(shù)88
習(xí)題93
◆微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)(第4版)目錄第3章數(shù)字控制技術(shù)95
3.1數(shù)字控制基礎(chǔ)95
3.1.1數(shù)控技術(shù)發(fā)展概況95
3.1.2數(shù)字控制原理96
3.1.3數(shù)字控制方式97
3.1.4數(shù)字控制系統(tǒng)98
3.1.5數(shù)控系統(tǒng)的分類99
3.2運(yùn)動(dòng)軌跡插補(bǔ)原理100
3.2.1逐點(diǎn)比較法的直線插補(bǔ)101
3.2.2逐點(diǎn)比較法的圓弧插補(bǔ)104
3.2.3數(shù)字積分法插補(bǔ)109
3.3進(jìn)給速度與加減速控制116
3.3.1進(jìn)給速度控制116
3.3.2加減速控制117
3.4電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制與位置伺服系統(tǒng)120
3.4.1步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制120
3.4.2直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制126
3.4.3交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制127
3.4.4位置伺服系統(tǒng)127
3.5多軸運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)131
3.5.1多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)131
3.5.2多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)131
3.5.3多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)133
3.5.4數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例基于IPC的多軸運(yùn)動(dòng)控制135
習(xí)題138
第4章常規(guī)及復(fù)雜控制技術(shù)140
4.1控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)140
4.1.1穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)140
4.1.2動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)141
4.1.3抗干擾性能141
4.1.4對(duì)控制作用的限制141
4.2數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì)技術(shù)142
4.2.1數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì)步驟142
4.2.2理想數(shù)字PID控制器的設(shè)計(jì)146
4.2.3實(shí)際數(shù)字PID控制器的設(shè)計(jì)147
4.2.4數(shù)字PID控制器的改進(jìn)152
4.2.5數(shù)字PID控制器的參數(shù)整定156
4.3數(shù)字控制器的離散化設(shè)計(jì)技術(shù)161
4.3.1數(shù)字控制器的離散化設(shè)計(jì)步驟161
4.3.2最少拍控制器的設(shè)計(jì)162
4.3.3最少拍有紋波控制器的設(shè)計(jì)167
4.3.4最少拍無(wú)紋波控制器的設(shè)計(jì)171
4.4純滯后控制技術(shù)175
4.4.1施密斯預(yù)估控制連續(xù)化設(shè)計(jì)技術(shù)175
4.4.2達(dá)林算法離散化設(shè)計(jì)技術(shù)178
4.5串級(jí)控制技術(shù)182
4.5.1串級(jí)控制的結(jié)構(gòu)和原理182
4.5.2數(shù)字串級(jí)控制算法183
4.5.3副回路微分先行串級(jí)控制算法184
4.6前饋反饋控制技術(shù)186
4.6.1前饋控制的結(jié)構(gòu)和原理186
4.6.2前饋反饋控制結(jié)構(gòu)186
4.6.3計(jì)算機(jī)前饋反饋控制算法188
4.7解耦控制技術(shù)190
4.7.1解耦控制原理192
4.7.2計(jì)算機(jī)解耦控制算法193
4.8模糊控制技術(shù)194
4.8.1模糊控制的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)194
4.8.2模糊控制原理199
4.8.3模糊控制器設(shè)計(jì)204
4.8.4雙輸入單輸出模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)206
4.9其他控制技術(shù)210
習(xí)題212
第5章現(xiàn)代控制技術(shù)214
5.1采用狀態(tài)空間的輸出反饋設(shè)計(jì)法214
5.1.1連續(xù)狀態(tài)空間方程的離散化215
5.1.2最少拍無(wú)紋波系統(tǒng)的跟蹤條件215
5.1.3輸出反饋設(shè)計(jì)法的設(shè)計(jì)步驟216
5.2采用狀態(tài)空間的極點(diǎn)配置設(shè)計(jì)法219
5.2.1按極點(diǎn)配置設(shè)計(jì)控制規(guī)律219
5.2.2按極點(diǎn)配置設(shè)計(jì)狀態(tài)觀測(cè)器222
5.2.3按極點(diǎn)配置設(shè)計(jì)控制器226
5.2.4跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)231
5.3采用狀態(tài)空間的最優(yōu)化設(shè)計(jì)法233
5.3.1LQ最優(yōu)控制器設(shè)計(jì)233
5.3.2狀態(tài)最優(yōu)估計(jì)器設(shè)計(jì)237
5.3.3LQG最優(yōu)控制器設(shè)計(jì)242
5.3.4跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)243
習(xí)題244
第6章應(yīng)用程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)技術(shù)245
6.1程序設(shè)計(jì)技術(shù)245
6.1.1模塊化與結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)245
6.1.2面向過(guò)程與面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)247
6.1.3高級(jí)語(yǔ)言I/O控制臺(tái)編程248
6.2人機(jī)接口技術(shù)249
6.2.1HMI/SCADA的含義249
6.2.2基于監(jiān)控組態(tài)軟件設(shè)計(jì)人機(jī)接口250
6.2.3基于可視化高級(jí)語(yǔ)言設(shè)計(jì)人機(jī)接口250
6.3測(cè)量數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)251
6.3.1系統(tǒng)誤差自動(dòng)校準(zhǔn)252
6.3.2線性化處理和非線性補(bǔ)償253
6.3.3標(biāo)度變換方法255
6.3.4越限報(bào)警處理256
6.3.5量化誤差來(lái)源257
6.3.6A/D、D/A轉(zhuǎn)換器的字長(zhǎng)選擇259
6.4數(shù)字控制器的工程實(shí)現(xiàn)261
6.4.1給定值和被控量處理261
6.4.2偏差處理262
6.4.3控制算法的實(shí)現(xiàn)264
6.4.4控制量處理264
6.4.5自動(dòng)/手動(dòng)切換技術(shù)265
6.5軟件抗干擾技術(shù)266
6.5.1數(shù)字濾波技術(shù)267
6.5.2開(kāi)關(guān)量的軟件抗干擾技術(shù)269
6.5.3指令冗余技術(shù)270
6.5.4軟件陷阱技術(shù)270
習(xí)題271
第7章分布式測(cè)控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)272
7.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)272
7.1.1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)概述272
7.1.2數(shù)據(jù)通信編碼技術(shù)276
7.1.3網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及其層次結(jié)構(gòu)277
7.1.4IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)279
7.1.5工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的性能評(píng)價(jià)和選型280
7.2集散型控制系統(tǒng)282
7.2.1DCS概述282
7.2.2DCS的分散控制級(jí)287
7.2.3DCS的集中監(jiān)控級(jí)290
7.2.4DCS的綜合管理級(jí)292
7.3現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)294
7.3.1現(xiàn)場(chǎng)總線概述295
7.3.25種典型的現(xiàn)場(chǎng)總線300
7.4工業(yè)以太網(wǎng)測(cè)控系統(tǒng)304
7.4.1工業(yè)以太網(wǎng)概述304
7.4.2工業(yè)以太網(wǎng)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)306
7.5系統(tǒng)集成與綜合自動(dòng)化系統(tǒng)309
7.5.1系統(tǒng)集成309
7.5.2Purdue模型313
7.5.3ERPMESPCS模型315
7.5.4綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)316
7.6網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)318
7.6.1網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的定義318
7.6.2網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和模型319
7.6.3網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的常見(jiàn)問(wèn)題320
7.6.4網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)性能分析321
7.7工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與智能工廠323
7.7.1無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)323
7.7.2物聯(lián)網(wǎng)324
7.7.3工業(yè)大數(shù)據(jù)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)327
7.7.4數(shù)字化車間與智能工廠328
習(xí)題329
第8章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)330
8.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則與步驟330
8.1.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則330
8.1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟332
8.2系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)335
8.2.1系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)335
8.2.2硬件的工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)336
8.2.3軟件的工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)338
8.2.4系統(tǒng)的調(diào)試與運(yùn)行341
8.3設(shè)計(jì)示例啤酒發(fā)酵過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)344
8.3.1啤酒發(fā)酵工藝及控制要求345
8.3.2系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)345
8.3.3系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)347
8.3.4系統(tǒng)的安裝、調(diào)試、運(yùn)行及控制效果351
8.4設(shè)計(jì)示例機(jī)器人關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)351
8.4.1PUMA560機(jī)器人的結(jié)構(gòu)原理352
8.4.2機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)方程352
8.4.3機(jī)器人動(dòng)力學(xué)方程353
8.4.4機(jī)器人手臂的獨(dú)立關(guān)節(jié)位置伺服控制353
習(xí)題356
參考文獻(xiàn)357

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