计算机控制技术与系统仿真翟天嵩,计算机控制技术与系统仿真

《21世纪高等学校规划教材：计算机控制技术与系统仿真》从计算机控制系统的设计与实现的基础知识出发，系统阐述了计算机控制技术中硬件、软件、控制算法的设计与实现方法。不仅对计算机控制系统的设计、分析、校正和应用的基础内容进行了总结和讲解，而且介绍了利用proteus软件进行硬件电路的仿真，利用matlab软件进行控制算法的仿真与分析，以及使用组态王软件进行控制系统人机界面的设计。在介绍设计方法的同时融人典型实例分析，力求读者在学习专业知识的过程中，掌握一些辅助性的软件工具，提高学习兴趣和学习效率，也为教师提供一种新的教学思路。

《21世纪高等学校规划教材：计算机控制技术与系统仿真》可作为高等院校自动化、电气工程及其自动化、计算机应用、测控技术、机电一体化等专业应用型本科生的授课教材，也可作为相关专业的研究生教材，同时可作为控制类专业教师的辅助教材，以及从事计算机控制技术的工程人员的工具书。

计算机控制技术是高等院校自动化、电气工程及其自动化、计算机应用、测控技术、机电一体化等专业的专业主干课程，也是实现工业生产自动化的基础技术，是计算机技术、自动化理论与工业生产控制紧密结合的产物。涉及到电子技术、控制理论、传感器技术、通信技术和系统工程等诸多领域。其应用越来越广泛，并逐渐向智能化、网络化和集成化的方向发展。

本书注重基础性、系统性和实用性，全面、系统地总结了计算机控制系统的理论，以及系统硬件、软件和控制策略的设计与实现方法，从培养应用型本科人才出发，阐述基本理论的同时兼顾工程实践应用； 讨论了怎样将功能强大的EDA工具软件——Proteus——用于硬件电路的设计与仿真； 还将MATLAB和Simulink用于计算机控制系统的分析和控制器的设计； 通过大量实例和仿真方法的研究，加强学生的自学能力、创新能力和实践能力的培养与锻炼，引导学生能够快速地进行计算机控制系统的分析、设计和实现。另外，掌握恰当的仿真方式还可以提高教师教学的生动性，提高学生学习的兴趣和效率。本书最后还给出了部分实验内容，便于选择该教材的教师在教学时参考使用。

本书共分为11章，第1章主要讲述计算机控制系统的基本概念、系统的典型形式、计算机控制技术的发展情况，以及该课程学习的要点； 第2章通过一个计算机控制系统的应用范例，使读者对计算机控制系统有一个整体的了解； 第3章阐述计算机控制系统的硬件设计技术； 第4章讨论硬件仿真技术，并着重介绍使用Proteus软件进行硬件电路的仿真； 第5章主要讨论计算机控制系统的控制算法； 第6章通过对MATLAB软件的介绍，讨论如何进行控制系统的仿真与分析； 第7章主要研究数字程序控制技术，以步进电机为驱动设备，重点介绍插补算法、步进进给方式等； 第8章讨论计算机控制系统软件设计方法、OPC技术和数据处理技术； 第9章主要介绍使用组态软件进行系统监控界面的设计； 第10章讨论计算机控制系统的设计原则、方法，以及设计实例； 第11章是课程实验，可供实验教学选用。

书中所有的实例都经过调试，有很强的实践参考价值。

本书编写过程中，南阳理工学院翟天嵩任主编，南阳理工学院刘忠超和西安电子科技大学米建伟任副主编。第1、3、4章由翟天嵩编写，第2章由米建伟编写，第5、9章由刘忠超编写，第6章和第8章的8.1节、8.2节由张丹编写，第7章和第11章由熊雷编写，第8章的8.3节和8.4节由崔玉连编写，第10章由刘勇军编写。

本书为南阳理工学院“优秀教材”建设项目，由高有堂教授主审，在此表示感谢。

计算机控制技术是一项涵盖面宽、应用性强，且发展较快的技术，编写过程中，我们尽量做到知识严谨、技术实用，但鉴于编著者水平有限，书中难免有疏漏之处，敬请广大读者批评指正。

编者

2012年4月

第1章 绪论

1.1 计算机控制系统的基本概念

1.2 计算机控制系统的典型形式

1.3 计算机控制技术的发展

1.4 计算机控制技术的学习要点

习题

第2章 计算机控制系统范例

2.1 温度控制系统硬件结构

2.2 温度控制系统软件设计

2.3 系统工作过程

习题

第3章 硬件设计基础

3.1 计算机控制系统常用主控制器

3.2 总线技术

3.3 数字量输入输出通道

3.4 模拟量输入输出通道

3.5 输入输出板卡举例

习题

第4章 硬件系统仿真技术

4.1 proteus软件概述

4.2 proteusisis设计界面

4.3 原理图编辑的基本操作

4.4 系统仿真

习题

第5章 计算机控制系统的控制算法

5.1 线性离散系统的z变换及z反变换

5.2 脉冲传递函数和差分方程

5.3 数字控制器的连续化设计方法

5.4 数字控制器的离散化设计方法

5.5 史密斯预估控制

5.6 串级控制

习题

第6章 matlab与控制系统仿真

6.1 matlab软件简介

6.2 控制系统的建模及模型转换

6.3 控制系统的matlab仿真

习题

第7章 数字程序控制技术

7.1 数字程序控制基础

7.2 逐点比较法插补原理

7.3 步进驱动数字程序控制技术

7.4 其他数字程序控制驱动设备

习题

第8章 计算机控制系统软件设计

8.1 计算机控制系统软件体系结构

8.2 系统应用程序设计

8.3 opc技术

8.4 数据处理技术

习题

第9章 组态软件应用

9.1 工业组态软件概述

9.2 组态王基本功能的实现

9.3 组态王曲线、控件与报表的应用

9.4 组态王的网络应用

习题

第10章 计算机控制系统设计与实现

10.1 系统设计的原则与步骤

10.2 系统的工程设计与实施

10.3 基于opc和simulink的实时过程控制系统设计

习题

第11章 课程实验

11.1 模拟量过程通道和数据采集处理

11.2 数字量过程通道和数据采集处理

11.3 地址译码电路设计

11.4 adc0808模数转换器硬件设计实验

11.5 采样控制系统分析

11.6 pid调节器参数整定分析

11.7 最少拍控制系统计算机仿真

11.8 组态王软件的组态设计

参考文献