本书分为基础篇、技术篇和应用箱，分别介绍计算机控制系统的基本理论、主要技术和工程应用。基础篇介绍了计算机控制系统的理论基础（包括控制系统的数学模型、连续系统的分析和设计、离散系统的描述方法）及数字控制器的设计与实现等内容。技术篇介绍了控制系统中的计算机及其接口技术、过程通道技术、可靠性与抗干扰技术、控制系统中的软件技术——组态软件以及集散控制系统（DCS）。应用篇介绍了计算机控制技术应用的具体模式和实例，包括计算机控制系统的多种解决方案及案例分析、计算机控制技术在简单过程控制和流程工业自动化中的应用实例。为方便教学和自学，每章都有本章知识点、思考题与习题，并且书中配有一些项目和案例应用，可加强读者对知识点的掌握。本书作为精品课程建设的组成部分，按新形态教材的要求建设，提供了丰富的网络资源，包括教学课件、微课视频和习题解答等。
本书可作为高等学校电子信息科学与技术、计算机科学与技术、电于信息工程、电气工程及自动化、测控技术与仪器、机械电子工程等专业的教材，也可作为有关工程技术人员的参考资料。

卢亚平，苏州大学应用技术学院副教授、工程训练中心主任、机器人教研室主任。江苏省教育厅“青蓝工程”青年骨干教师，苏州市优秀教育工作者，昆山市高技能重点人才，昆山市紧缺产业人才。长期从事工业机器人、过程控制等领域的教学和研究工作。获苏州技能大奖荣誉称号（二等奖）、获江苏省高等学校本专科优秀毕业设计（论文）“二等奖”2项。发表学术论文20余篇，其中SCI检索3篇、北大核心10余篇。获授权发明专利2项，出版著作2部，教学成果奖2项。主持省部级及企业合作科研项目10余项。

基础篇 溯本而求源 温故而知新
第1章 概述
1.1 自动控制的基本概念
1.1.1 自动控制的引例
1.1.2 自动控制中的基本问题
1.2 计算机控制系统
1.2.1 计算机控制系统的结构
1.2.2 计算机控制系统的分类
1.2.3 计算机控制技术及其发展
1.3 课程的研究内容和学习方法
1.3.1 研究内容
1.3.2 学习方法
本章知识点
思考题与习题
第2章 计算机控制系统的理论基础
2.1 控制系统的数学模型
2.1.1 控制系统的描述方法
2.1.2 用微分方程表示的系统模型
2.1.3 用脉冲响应表示的系统模型
2.1.4 拉普拉斯变换
2.1.5 用传递雨数表示的系统模型
2.1.6 系统的方框图
2.1.7 状态空间概念和模型框图
2.2 连续系统的分析和设计
2.2.1 连续系统的性能指标
2.2.2 连续系统的分析和设计方法回顾
2.3 离散系统的描述方法
2.3.1 离散系统与连续系统的关系
2.3.2 采祥过程和采样定理
2.3.3 序列和差分方程
2.3.4 用脉冲响应表示的离散系统模型
2.3.5 z变换及其性质
2.3.6 脉冲传递雨数
2.3.7 离散系统的状态空间描述
2.3.8 离散系统的其他描述方法
2.4 离散系统的分析
2.4.1 s平面和z平面之间的映射
2.4.2 稳定性分析
2.4.3 静态误差分析
2.4.4 动态特性分析
本章知识点
思考题与习题
第3章 数字控制器的设计与实现
3.1 数字控制器的设计方法
3.1.1 近似设计法
3.1.2 解析设计法
3.2 离散化方法
3.2.1 积分变换法
3.2.2 零极点匹配法
3.2.3 等效变换法
3.2.4 离散化方法比较
3.3 PID控制
3.3.1 PID控制的原理
3.3.2 数字PID控制算法
3.3.3 数字PID控制的参数整定
3.4 最少拍随动系统
3.4.1 最少拍随动系统的原理
3.4.2 最少拍随动系统的设计
3.4.3 最少拍无纹波随动系统的设计
3.5 控制算法的实现
3.5.1 实现框图与算法
3.5.2 串行实现与并行实现
本章知识点
思考题与习题
技术篇 工欲善其事 必先利其器
第4章 控制系统中的计算机及其接口技术
4.1 工业控制计算机
4.1.1 工业控制计算机的特点和结构
4.1.2 嵌入式系统与单片机
4.1.3 典型工业控制计算机的产品
4.2 控制系统中的接口技术
4.2.1 接口与总线
4.2.2 并行接口
4.2.3 串行接口
4.2.4 现场总线
4.3 控制系统中的人机交互技术
4.3.1 人机交互及其要求
4.3.2 人机交互的设计技术
4.4 工业控制计算机软件系统简介
4.4.1 系统软件
4.4.2 应用软件
本章知识点
思考题与习题
第5章 计算机控制系统中的过程通道
5.1 传感器与执行器
5.1.1 传感器和变送器
5.1.2 IEEE 1451智能变换器标准
5.1.3 执行器及其分类
5.1.4 伺服电机和步进电机
5.1.5 变频器与电动执行器
5.2 输入通道
5.2.1 控制系统中的信号种类及特点
5.2.2 数字量信号处理方式
5.2.3 模拟量信号处理方式
5.2.4 数据采集的原理和实现
5.3 输出通道
5.3.1 输出通道的基本结构
5.3.2 输出通道中的开关信号驱动
5.3.3 输出通道中的模拟信号驱动
5.3.4 电机控制
本章知识点
思考题与习题
第6章 控制系统的可靠性与抗干扰技术
6.1 可靠性与抗干扰技术的基本概念
6.1.1 可靠性的概念
6.1.2 电磁兼容性
6.1.3 噪声的分类和耦合方式
6.1.4 控制系统可靠性设计的基本途径
6.2 硬件的可靠性与抗干扰技术
6.2.1 元器件与系统结构
6.2.2 滤波与去耦电路
6.2.3 隔离与屏蔽技术
6.2.4 电源干扰的抑制与接地技术
6.2.5 电源管理和热插拔技术
6.2.6 Watchdog技术
6.2.7 印制电路板的抗干扰措施
6.3 软件的可靠性与抗干扰技术
6.3.1 存储空间分配和程序结构的设计
6.3.2 数字滤波技术
6.3.3 数据的检错和纠错
6.3.4 开机自检与故障诊断
本章知识点
思考题与习题
第7章 控制系统的组态软件
7.1 工控组态软件概述
7.1.1 组态软件及其特点
7.1.2 组态软件的功能
7.1.3 组态软件的发展
7.2 MCGS组态软件
7.2.1 MCGS组态软件的特点和组成
7.2.2 MCGS工程构成
7.2.3 MCGS组态过程
7.3 组态王组态软件
7.3.1 组态王软件的特点