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第1章 微机控制系统概述1

1.1 控制系统基础1

1.1.1 定义2

1.1.2 控制系统的一般结构及其工作特性3

1.1.3 控制系统典型工作状态特性5

1.1.4 拉普拉斯变换6

1.1.5 传递函数与方块图8

1.2 微机控制系统特征及组成13

1.2.1 微机控制系统特征13

1.2.2 微机控制系统硬件组成16

1.2.3 微机控制系统软件18

1.3 微机控制典型应用系统19

1.3.1 数据采集与处理系统19

1.3.2 直接式数字控制系统19

1.3.3 监督式计算机控制系统20

1.3.4 集散式计算机控制系统21

1.3.5 基于智能控制算法的微机控制系统22

1.4 微机控制系统的发展22

习题24

第2章 微型机控制系统接口技术25

2.1 微型机控制系统接口概述25

2.1.1 接口的基本结构和功能25

2.1.2 端口及其编址方法27

2.2 接口数据传送方式28

2.2.1 直接传送方式29

2.2.2 查询传送方式29

2.2.3 中断传送方式31

2.2.4　DMA传送方式31

2.3 接口扩展32

2.3.1 端口地址译码扩展32

2.3.2 微机总线33

2.3.3 接口负载能力扩展38

2.4 微机控制系统接口实例40

2.4.1 并行接口应用实例40

2.4.2 串行接口应用实例42

2.4.3 多组数据输入输出接口实例48

习题50

第3章 过程通道配置技术51

3.1 过程输入输出通道概述51

3.1.1 过程输入输出通道的类型及功能51

3.1.2 过程输入输出通道与CPU交换的信息类型51

3.1.3 过程通道的编址方式52

3.2 模拟量输入通道52

3.2.1 模拟量输入通道的结构52

3.2.2 模拟量输入通道逻辑设计的一般问题53

3.2.3 模拟信号放大处理技术54

3.2.4 可编程模拟多路转换电路58

3.2.5 采样保持电路61

3.2.6 模／数转换器原理63

3.2.7　A/D转换器件及接口设计68

3.3 模拟量输出逻辑78

3.3.1 模拟量输出逻辑的结构78

3.3.2　D/A转换器79

3.3.3　D/A转换接口设计的一般性问题81

3.3.4　D/A转换器及其接口设计84

3.4　开关量输入逻辑89

3.4.1　开关量输入逻辑的结构89

3.4.2　过程开关量形式及变换90

3.4.3　开关量输入逻辑接口技术93

3.5　开关量输出通道94

3.5.1 开关量输出逻辑的结构94

3.5.2 开关量输出逻辑的接口技术94

3.5.3　典型功率驱动电路95

习题96

第4章　数据采集与处理技术97

4.1　数据采集系统概述97

4.1.1　数据采集系统概念97

4.1.2　数据采集系统的功能97

4.1.3　设计数据采集系统应考虑的一些问题98

4.2　模拟数据采集技术98

4.2.1　模拟数据采集电路99

4.2.2　模拟数据采集软件的流程图99

4.2.3　模拟量数据采集的预处理方法103

4.3　开关数据采集技术107

4.3.1 开关数据采集电路107

4.3.2　开关数据采集软件的一般结构108

4.3.3 开关采集数据的处理方法109

4.4　模拟数据后处理技术109

4.4.1　工程量标度变换109

4.4.2　线性化处理111

4.4.3　上下限检查113

习题113

第5章　数字PID控制技术115

5.1　PID三量的控制作用115

5.1.1 比例（P）控制器115

5.1.2 比例、积分（PI）控制器116

5.1.3 比例、积分、微分（PID）控制器117

5.2　PID控制规律的数字化实现算法118

5.2.1　模拟PID控制规律的离散化处理118

5.2.2 增量式PID控制算法119

5.2.3 积分分离PID控制算法121

5.2.4　不完全微分PID控制算法123

5.2.5　微分先行PID控制算法124

5.2.6 带有死区的PID控制算法124

5.3　数字PID控制器参数整定125

5.3.1 PID调节器参数对控制性能的影响126

5.3.2　采样周期T的选择127

5.3.3　PID参数的简易工程法整定129

5.3.4　PID参数的试凑法整定131

习题132

第6章　顺序控制技术133

6.1　顺序控制概述133

6.2　顺序控制工作原理及设计步骤134

6.2.1 顺序控制的特点134

6.2.2　微机顺序控制系统的设计步骤135

6.2.3 典型顺序控制系统原理分析及设计过程136

6.2.4　微机顺序控制系统接口电路设计139

6.3　顺序控制系统实例142

6.3.1 顺序注塑控制系统的概述142

6.3.2　微机注塑控制系统的电路设计143

6.3.3　微机注塑控制系统软件设计143

习题148

第7章　数字程序控制技术149

7.1　概述149

7.1.1　数字程序控制原理149

7.1.2　数字程序控制方式150

7.2　插补原理151

7.2.1　逐点比较插补法151

7.2.2　数字积分法158

7.3　步进电机控制技术161

7.3.1　步进电机的工作原理162

7.3.2　步进电机的控制原理163

7.3.3　步进电机控制程序设计164

习题166

第8章　微机智能控制技术基础167

8.1　模糊控制技术基础167

8.1.1　模糊控制的数学基础167

8.1.2　模糊控制的理论基础176

8.1.3　模糊控制系统概述183

8.2　基于遗传算法的控制技术基础188

8.2.1　遗传算法的基本原理188

8.2.2　遗传算法的模式理论195

8.2.3 遗传算法应用中的一些基本问题200

8.2.4　基于遗传算法的模糊控制203

8.3　神经网络控制技术基础205

8.3.1　神经网络基础206

8.3.2　神经网络的结构和学习规则209

8.3.3　神经网络控制原理211

习题212

第9章　微机控制系统设计214

9.1　微机控制系统设计的一般步骤214

9.1.1 系统总体方案设计214

9.1.2　微型计算机的选择216

9.1.3　控制算法设计217

9.1.4　硬件设计218

9.1.5　软件设计219

9.2　微机温度控制系统设计221

9.2.1 方案确定221

9.2.2　电路设计221

9.2.3　数字控制器的设计225

9.2.4　程序设计226

9.3　模糊电冰箱系统设计227

9.3.1 电冰箱的控制要求228

9.3.2　模糊电冰箱系统结构228

9.3.3　模糊控制规则228

9.3.4 TMP86C846N单片机介绍232

9.3.5　控制系统的电路结构233

9.3.6　软件流程236

习题241

附录　IC技术基础243

参考文献252