本书第4版根据计算机控制与网络技术的发展，基于工业界、科技界和教育界的成果进行了全面修订。本书面向新工科建设、工程教育专业认证和卓越工程人才培养计划，以立德树人为根本任务，以科学家精神、企业家精神、工匠精神等中国精神为动力，以培养学生解决复杂工程和实际问题的综合能力为出发点，以主流机型PC/ISA/PCI/PCIE总线工业控制机和PC系列为控制工具，系统地阐述计算机控制系统的设计技术与工程实现方法。全书共8章，主要内容包括: 计算机控制系统及其组成、典型形式、发展概况和趋势，输入输出接口与过程通道，数字控制技术，常规及复杂控制技术，现代控制技术，应用程序设计与实现技术，分布式测控网络技术，计算机控制系统设计与实现。
本书内容丰富，体系新颖，理论联系实际，实践性、工程性、系统性和集成性强。可作为高等院校自动化类、计算机类、电子信息类、电气类、机械类、仪器类等专业高年级本科生的教材，也可作为相关专业低年级研究生的教材，还可供有关科技人员参考。
本书由国家级教学名师于海生及其教学团队编写，是 十二五普通高等教育本科国家级规划教材、国家级一流本科课程配套教材、国家级精品课程配套教材、国家级精品资源共享课程配套教材，获首届全国优秀教材二等奖、全国普通高等学校优秀教材二等奖。
本书是计算机控制领域的经典教材，自1999年出版至今共出版了4版，发行量超过50万册，已被近300所高校选作教材，产生了巨大影响。
本书第4版进一步充实了新理论、新技术和新方法，优化了教材内容，以主流机型ISA/PCI/PCI-E总线工业控制机为控制工具，建立了具有工程观、控制观、系统观、信息观、智能观的五种观念计算机控制技术课程教学内容和知识体系，遵循课程教育教学规律和人才成长规律，循序渐进、因材施教、教学相长，全力提升课程的高阶性、创新性、挑战度，着力培养学生解决计算机控制系统复杂工程问题的实践能力与创新精神。
全书力求理论实践并重、硬件软件结合、弱电强电兼顾，体系新颖，实践性、工程性、系统性、集成性强。课程教材与网站内容丰富。面向教师提供多媒体电子课件、习题参考答案、实验指导书、试卷及参考答案、课程教学大纲、课程教学日历、课程重点难点、课程设计任务书等。课程网站有课程介绍、课程团队、全程视频、课程教案、辅导材料等。
本书可作为高等院校自动化类、计算机类、电子信息类、电气类、机械类、仪器类等专业高年级本科生的教材，也可作为相关学科专业低年级研究生的教材，并可供有关科技人员参考和自学。
PPT自动化与智能技术是计算机的一个重要应用领域，计算机控制正是为了适应这一领域的需要而发展起来的一门专业技术。它主要研究如何将计算机技术、自动控制技术、网络与通信技术、电子信息与电气技术、传感器技术和变送器技术、执行器技术应用于工业生产过程，并设计出满足需要的计算机控制系统。微型计算机控制技术是我国高等学校自动化类、计算机类、电子信息类、电气类、机械类、仪器类等专业的主干课程。为推进新型工业化和智能制造，加快建设制造强国、质量强国、航天强国、交通强国、网络强国、数字中国，我国积极推动制造业高端化、智能化、绿色化发展和战略性新兴产业融合集群发展，构建新一代信息技术、人工智能、生物技术、新能源、新材料、高端装备、绿色环保等一批新的增长引擎。
本书是十二五普通高等教育本科国家级规划教材、国家级一流本科课程配套教材、国家级精品课程教材、国家级精品资源共享课程教材、高等院校信息技术规划教材。第3版曾获首届全国优秀教材二等奖（2021年）。第1版曾获全国普通高等学校优秀教材二等奖（2002年），是高等教育面向21世纪教学内容和课程体系改革计划立项教材。
第4版根据计算机控制与网络技术的发展，基于工业界、科技界和教育界的成果进行了全面修订。本书以主流机型PC/ISA/PCI/PCIE总线工业控制机和PC系列为控制工具，系统地阐述了计算机控制系统的设计技术与工程实现方法。
本书共8章。第1章介绍计算机控制系统及其组成、典型形式、发展概况和趋势；第2章讨论计算机控制系统的输入输出接口与过程通道；第3章讨论数字控制技术，重点介绍逐点比较法插补原理、多轴步进驱动控制技术和多轴伺服驱动控制技术；第4章讨论常规及复杂控制技术，主要介绍数字控制器的各种控制算法与智能技术；第5章讨论现代控制技术，主要介绍采用状态空间的输出反馈设计法、极点配置设计法、最优化设计法；第6章讨论应用程序设计与实现技术；第7章讨论分布式测控网络技术；第8章讨论计算机控制系统设计的原则、步骤和工程实现，并给出设计示例。各章均配有习题。本书内容丰富，体系新颖，理论联系实际，实践性、工程性、系统性和集成性强。
我们为选用本书的师生提供了丰富的配套数字资源，详见下表。本书配套的数字资源数 字 资 源服 务 对 象获 取 方 式备注课程简介视频教师和学生扫描前言和目录开始处的二维码课程简介PPT教师和学生扫描前言和目录开始处的二维码各章PPT教师和学生扫描每章开始处的二维码SC OBE CQI CDIO课程教学设计举例教师出版社官网下载工程案例教师出版社官网下载教学大纲教师出版社官网下载教学日历教师出版社官网下载习题答案教师出版社官网下载本书由于海生主编，于海生和丁军航负责全书统稿。其中，2.1节由于海生、潘松峰、于金鹏编写，于海生修订；2.2节由于海生、王娜、丁军航修订；2.3节由于海生、丁军航、潘松峰、于金鹏编写，于海生、王娜、毛雪伟修订；2.4节由于海生、丁军航、吴贺荣编写，于海生修订。3.3节～3.5节由于海生、吴贺荣编写，于海生、刘旭东、王树波修订。4.8节由于海生、刘华波修订。第1章、第2～4章的其余内容、第5～8章以及各章习题由于海生编写和修订，部分素材由丁军航提供。全书二维码内容由于海生、丁军航、王娜、毛雪伟、王树波制作，主要包括重点、难点、视频、习题答案、辅导材料等内容。
限于编者水平，书中难免有不妥之处，诚请读者批评指正。
于海生2024年1月
PPT第1章绪论1
1.1计算机控制系统概述1
1.1.1计算机控制系统2
1.1.2计算机控制系统的组成3
1.1.3计算机控制系统的主机5
1.2计算机控制系统的典型形式7
1.2.1操作指导控制系统8
1.2.2直接数字控制系统8
1.2.3监督计算机控制系统9
1.2.4集散控制系统10
1.2.5现场总线控制系统10
1.2.6综合自动化系统11
1.3计算机控制系统的发展概况和趋势12
1.3.1计算机控制系统的发展概况12
1.3.2计算机控制系统的发展趋势15
习题17
第2章输入输出接口与过程通道18
2.1工业控制机总线及其接口扩展技术18
2.1.1工业控制机总线技术18
2.1.2系统总线接口扩展技术24
2.1.3外部总线接口扩展技术30
2.2输入输出接口与过程通道设计原理33
2.2.1数字量输入输出接口与过程通道33
2.2.2模拟量输入接口与过程通道38
2.2.3模拟量输出接口与过程通道52
2.2.4脉冲量输入输出接口与过程通道582.3基于系统总线的计算机控制系统硬件设计61
2.3.1数字量输入输出接口与过程通道模板设计61
2.3.2模拟量输入接口与过程通道模板设计63
2.3.3模拟量输出接口与过程通道模板设计66
2.3.4脉冲量输入输出接口与过程通道模板设计68
2.4基于外部总线的计算机控制系统硬件设计69
2.4.1基于外部总线的硬件设计方案69
2.4.2智能远程I/O模块70
2.4.3其他测控装置73
2.5硬件抗干扰技术79
2.5.1过程通道抗干扰技术79
2.5.2主机抗干扰技术86
2.5.3系统供电与接地技术88
习题93
◆微型计算机控制技术(第4版)目录第3章数字控制技术95
3.1数字控制基础95
3.1.1数控技术发展概况95
3.1.2数字控制原理96
3.1.3数字控制方式97
3.1.4数字控制系统98
3.1.5数控系统的分类99
3.2运动轨迹插补原理100
3.2.1逐点比较法的直线插补101
3.2.2逐点比较法的圆弧插补104
3.2.3数字积分法插补109
3.3进给速度与加减速控制116
3.3.1进给速度控制116
3.3.2加减速控制117
3.4电机驱动控制与位置伺服系统120
3.4.1步进电机驱动控制120
3.4.2直流伺服电机驱动控制126
3.4.3交流伺服电机驱动控制127
3.4.4位置伺服系统127
3.5多轴运动控制技术131
3.5.1多轴运动控制系统结构131
3.5.2多轴运动控制系统硬件设计131
3.5.3多轴运动控制系统软件设计133
3.5.4数控系统设计举例基于IPC的多轴运动控制135
习题138
第4章常规及复杂控制技术140
4.1控制系统的性能指标140
4.1.1稳态性能指标140
4.1.2动态性能指标141
4.1.3抗干扰性能141
4.1.4对控制作用的限制141
4.2数字控制器的连续化设计技术142
4.2.1数字控制器的连续化设计步骤142
4.2.2理想数字PID控制器的设计146
4.2.3实际数字PID控制器的设计147
4.2.4数字PID控制器的改进152
4.2.5数字PID控制器的参数整定156
4.3数字控制器的离散化设计技术161
4.3.1数字控制器的离散化设计步骤161
4.3.2最少拍控制器的设计162
4.3.3最少拍有纹波控制器的设计167
4.3.4最少拍无纹波控制器的设计171
4.4纯滞后控制技术175
4.4.1施密斯预估控制连续化设计技术175
4.4.2达林算法离散化设计技术178
4.5串级控制技术182
4.5.1串级控制的结构和原理182
4.5.2数字串级控制算法183
4.5.3副回路微分先行串级控制算法184
4.6前馈反馈控制技术186
4.6.1前馈控制的结构和原理186
4.6.2前馈反馈控制结构186
4.6.3计算机前馈反馈控制算法188
4.7解耦控制技术190
4.7.1解耦控制原理192
4.7.2计算机解耦控制算法193
4.8模糊控制技术194
4.8.1模糊控制的数学基础194
4.8.2模糊控制原理199
4.8.3模糊控制器设计204
4.8.4双输入单输出模糊控制系统设计206
4.9其他控制技术210
习题212
第5章现代控制技术214
5.1采用状态空间的输出反馈设计法214
5.1.1连续状态空间方程的离散化215
5.1.2最少拍无纹波系统的跟踪条件215
5.1.3输出反馈设计法的设计步骤216
5.2采用状态空间的极点配置设计法219
5.2.1按极点配置设计控制规律219
5.2.2按极点配置设计状态观测器222
5.2.3按极点配置设计控制器226
5.2.4跟踪系统设计231
5.3采用状态空间的最优化设计法233
5.3.1LQ最优控制器设计233
5.3.2状态最优估计器设计237
5.3.3LQG最优控制器设计242
5.3.4跟踪系统的设计243
习题244
第6章应用程序设计与实现技术245
6.1程序设计技术245
6.1.1模块化与结构化程序设计245
6.1.2面向过程与面向对象的程序设计247
6.1.3高级语言I/O控制台编程248
6.2人机接口技术249
6.2.1HMI/SCADA的含义249
6.2.2基于监控组态软件设计人机接口250
6.2.3基于可视化高级语言设计人机接口250
6.3测量数据预处理技术251
6.3.1系统误差自动校准252
6.3.2线性化处理和非线性补偿253
6.3.3标度变换方法255
6.3.4越限报警处理256
6.3.5量化误差来源257
6.3.6A/D、D/A转换器的字长选择259
6.4数字控制器的工程实现261
6.4.1给定值和被控量处理261
6.4.2偏差处理262
6.4.3控制算法的实现264
6.4.4控制量处理264
6.4.5自动/手动切换技术265
6.5软件抗干扰技术266
6.5.1数字滤波技术267
6.5.2开关量的软件抗干扰技术269
6.5.3指令冗余技术270
6.5.4软件陷阱技术270
习题271
第7章分布式测控网络技术272
7.1工业网络技术272
7.1.1工业网络概述272
7.1.2数据通信编码技术276
7.1.3网络协议及其层次结构277
7.1.4IEEE 802标准279
7.1.5工业网络的性能评价和选型280
7.2集散型控制系统282
7.2.1DCS概述282
7.2.2DCS的分散控制级287
7.2.3DCS的集中监控级290
7.2.4DCS的综合管理级292
7.3现场总线控制系统294
7.3.1现场总线概述295
7.3.25种典型的现场总线300
7.4工业以太网测控系统304
7.4.1工业以太网概述304
7.4.2工业以太网测控系统设计306
7.5系统集成与综合自动化系统309
7.5.1系统集成309
7.5.2Purdue模型313
7.5.3ERPMESPCS模型315
7.5.4综合自动化系统的实现316
7.6网络化控制系统318
7.6.1网络化控制系统的定义318
7.6.2网络化控制系统的结构和模型319
7.6.3网络化控制系统的常见问题320
7.6.4网络化控制系统性能分析321
7.7工业互联网与智能工厂323
7.7.1无线传感器网络323
7.7.2物联网324
7.7.3工业大数据与工业互联网327
7.7.4数字化车间与智能工厂328
习题329
第8章计算机控制系统设计与实现330
8.1系统设计的原则与步骤330
8.1.1系统设计的原则330
8.1.2系统设计的步骤332
8.2系统的工程设计与实现335
8.2.1系统总体方案设计335
8.2.2硬件的工程设计与实现336
8.2.3软件的工程设计与实现338
8.2.4系统的调试与运行341
8.3设计示例啤酒发酵过程计算机控制系统344
8.3.1啤酒发酵工艺及控制要求345
8.3.2系统总体方案的设计345
8.3.3系统硬件和软件的设计347
8.3.4系统的安装、调试、运行及控制效果351
8.4设计示例机器人关节运动计算机控制系统351
8.4.1PUMA560机器人的结构原理352
8.4.2机器人运动学方程352
8.4.3机器人动力学方程353
8.4.4机器人手臂的独立关节位置伺服控制353
习题356
参考文献357
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