计算机控制技术
计算机控制技术专业专业背景与市场预测:计算机控制技术是一门以电子技术、自动控制技术、计算机应用技术为基础，以计算机控制技术为核心，综合可编程控制技术、单片机技术、计算机网络技术，从而实现生产技术的精密化、生产设备的信息化、生产过程的自动化及机电控制系统的最佳化的专门学科。据湖南省机械行业管理办公室对省内几十家大中型企业进行的人才需求调查显示，企业对具备较强的计算机控制技术应用能力专门人才需求很大。人事部门的调查统计数据表明，2001年～2005年计算机控制技术专业人才需求已进入社会总体需求前五名的行业，该专业的毕业生有很大的市场需求和广泛的就业前景。本专业作为我院的传统专业，其专业建设和发展已经初具规模。
培养目标:计算机控制技术专业是培养掌握了一定的电子电气知识、计算机操作应用知识、程序设计知识，具备一定的计算机控制技术、计算机网络技术、可编程控制技术等专业知识，具有较强的分析能力、动手能力、创新能力，能解决工程实际问题的高素质的复合型、应用型专业技术人才。本专业师资力量雄厚，并长期聘用大学教授、高级工程师、高级技术充实师资队伍，使理论教学与工程实践紧密结合起来。本专业已培养了大量的计算机控制技术应用型人才，毕业生具有很广阔的发展空间和非常乐观的就业前景，历届毕业生就业率达到100%。
主要课程:高等数学、英语、计算机操作、机械制图、电路分析、电子技术、可编程控制器控制技术、计算机控制技术、计算机网络技术、VB程序设计、C语言、protel等、检测仪表、工业网络原理等。
职业资格证书与技术等级证书
获得省教育厅颁发的高等学校英语应用能力和计算机应用能力合格证书；劳动与社会保障部颁发的中级电工证、电子CAD中级证或单片机中级操作证、电气工程师资格证、plc认证、检测仪表证书等。
就业去向： 本专业毕业生适应性强，就业面非常广，随着新型工业化道路的推进，本地区，特别是沿海发达地区迫切需要掌握计算机控制技术的专业人才。
图书.计算机控制技术丛书名： 普通高等教育“十一五”国家级规划教材
作者： 于海生 编著
出 版 社：机械工业出版社
出版时间： 2007-6-1
字数： 465000
版次： 1
页数： 309
纸张： 胶版纸
I S B N ： 9787111212942
包装： 平装
所属分类： 图书[1]>>计算机/网络 >>人工智能
定价：￥29.00
内容简介
本书是“十一五”国家级规划教材。教材以主流机型ISA/PCI总线工业控制机或IBM-PC系列微型计算机为控制工具，系统地阐述了计算机控制系统的设计和工程实现方法。全书共分9章，内容包括：计算机控制系统及其组成、计算机控制系统的典型型式、发展概况和趋势；计算机控制系统的硬件设计技术；数字控制技术；常规及复杂控制技术；现代控制技术；先进控制技术；计算机控制系统的软件设计技术；分布式测控网络技术；计算机控制系统设计与实现。全书内容丰富，体系新颖，理论联系实际，系统性和实践性强。
本书可作为高等院校各类自动化、电子与电气工程、计算机应用、机电一体化等专业高年级本科生的教材，也可供有关技术人员参考和自学。
书摘
计算机控制是自动控制理论与计算机技术相结合而产生的一门新兴学科，计算机控制技术是随着计算机技术的发展而发展起来的。自动控制技术在许多工业领域获得了广泛的应用，但是由于生产工艺日益复杂，控制品质的要求越来越高，简单的控制理论有时无法解决复杂的控制问题。计算机的应用促进了控制理论的发展，先进的控制理论和计算机技术相结合推动计算机控制技术不断前进。自从1971年美国Intel公司生产出世界上第一台微处理器Intel 4004以来，微处理器的性能和集成度几乎每两年就提高一倍，而价格却大幅度下降。在随后30多年的时间里，微型计算机经历了4位机、8位机、16位机、32位机几个大的发展阶段，目前64位机也已经问世。微型计算机的出现，在科学技术上引起了一场深刻的变革。随着半导体集成电路技术的发展，微型计算机的运行速度越来越快，可靠性大大提高，体积越来越小，功能越来越齐全，成本却越来越低，使微型计算机的应用越来越广泛。微型计算机不仅可应用于科学计算、信息处理、办公娱乐、民用产品、家用电器等领域，而且在仪器、仪表及过程控制领域也得到了广泛的应用。仪器、仪表在测量过程自动化、测量结果的数据处理及系统控制等方面有着重要的应用，在许多高精度、高性能、多功能的测量仪器中都采用了微处理器技术。过程控制也是微型计算机应用最多的一个方面，控制对象已从单一的工艺流程扩展到整个企业的生产、管理以及现场各种设备的控制中，采用分布式计算机控制，实现了企业的控制和管理一体化，大大提高了企业的自动化程度。
近年来，随着计算机技术、自动控制技术、检测与传感器技术、网络与通信技术、微电子技术、CRT显示技术、现场总线智能仪表、软件技术以及自控理论的高速发展，计算机控制的技术水平大大提高，计算机控制系统的应用突飞猛进。利用计算机控制技术，人们可以对现场的各种设备进行远程监控，完成常规控制技术无法完成的任务，微型计算机控制已经被广泛地应用于军事、农业、工业、航空航天以及日常生活的各个领域。可以说，21世纪是计算机和控制技术获得重大发展的时代，大到载人航天飞船的研制成功，小到日用的家用电器，甚至计算机控制的家庭主妇机器人，到处可见计算机控制系统的应用。计算机控制技术的发展日新月异，作为现代从事工业控制和智能仪表研究、开发及使用的技术人员，必须不断学习，加快知识更新的速度，才能适应社会的需要，才能在工业控制领域里继续邀游。
微型计算机控制技术是一门跨学科以及应用性、技术性、综合性都很强的专业技术课程，要求具备较强的自动控制理论、微型计算机原理、模拟电子技术、数字电子技术等专业基础知识。通过学习，要求掌握计算机控制系统的控制原理和分析设计方法，具备基本的设计技能，能够设计出简单的计算机控制系统。
本章主要介绍微型计算机控制系统的基本概念、特点、组成、分类、发展过程及发展趋势。
……
目录
前言
第1章 绪论
1.1 计算机控制系统概述
1.1.1 自动控制系统
1.1.2 计算机控制系统
1.1.3 计算机控制系统的组成
1.1.4 常用的计算机控制系统主机
1.2 计算机控制系统的典型型式
1.2.1 操作指导控制系统
1.2.2 直接数字控制系统
1.2.3 监督控制系统
1.2.4 集散控制系统
1.2.5 现场总线控制系统
1.2.6 综合自动化系统
1.3 计算机控制系统的发展概况和趋势
1.3.1 计算机控制系统的发展概况
1.3.2 计算机控制系统的发展趋势
习题
第2章 计算机控制系统的硬件设计技术
2.1 总线技术
2.1.1 总线的定义、层次结构及种类
2.1.2 PC/ISA/EISA总线简介
2.1.3 PCI/Compact PCI总线简介
2.1.4 其它总线简介
2.1.5 串行外部总线简介
2.2 总线扩展技术
2.2.1 微型计算机系统VO端口与地址分配
2.2.2 I/O端口地址译码技术
2.2.3 基于ISA总线端口扩展
2.3 数字量输入输出接口与过程通道
2.3.1 数字量输入输出接口技术
2.3.2 数字量输入通道
2.3.3 数字量输出通道
2.3.4 数字(开关)量输入/输出通道模板举例
2.4 模拟量输入接口与过程通道
2.4.1 模拟量输入通道的组成
2.4.2 信号调理和VV变换
2.4.3 多路转换器
2.4.4 采样、量化及采样/保持器
2.4.5 A/D转换器及其接口技术
2.4.6 模拟量输入通道模板举例
2.5 模拟量输出接口与过程通道
2.5.1 模拟量输出通道的结构型式
2.5.2 D/A转换器及其接口技术
2.5.3 单极性与双极性电压输出电路
2.5.4 V/I变换
2.5.5 模拟量输出通道模板举例
2.6 基于串行总线的计算机控制系统硬件技术
2.6.1 智能远程U0模块
2.6.2 智能调节器
2.6.3 可编程序控制器(PLC)
2.6.4 运动控制器
2.7 硬件抗干扰技术
2.7.1 过程通道抗干扰技术
2.7.2 主机抗干扰技术
2.7.3 系统供电与接地技术
习题
第3章 数字控制技术
3.1 数字控制基础
3.1.1 数控技术发展概况
3.1.2 数字控制原理
3.1.3 数字控制方式
3.1.4 数字控制系统
3.1.5 数控系统的分类
3.2 逐点比较法插补原理
3.2.1 逐点比较法直线插补
3.2.2 逐点比较法圆弧插补
3.3 多轴步进驱动控制技术
3.3.1 步进电动机的工作原理
3.3.2 步进电动机的工作方式
3.3.3 步进电动机控制接口及输出字表
3.3.4 步进电动机控制程序
3.3.5 数控系统设计举例——三轴步进电动机控制
3.4 多轴伺服驱动控制技术
3.4.1 伺服系统
3.4.2 现代运动控制技术
3.4.3 数控系统设计举例——基于PC的多轴运动控制
习题
第4章 常规及复杂控制技术
4.1 数字控制器的连续化设计技术
4.1.1 数字控制器的连续化设计步骤
4.1.2 数字PID控制器的设计
4.1.3 数字PID控制器的改进
4.1.4 数字PID控制器的参数整定
4.2 数字控制器的离散化设计技术
4.2.1 数字控制器的离散化设计步骤
4.2.2 最少拍控制器的设计
4.2.3 最少拍有纹波控制器的设计
4.2.4 最少拍无纹波控制器的设计
4.3 纯滞后控制技术
4.3.1 施密斯(Smith)预估控制
4.3.2 达林(Dahlin)算法
4.4 串级控制技术
4.4.1 串级控制的结构和原理
4.4.2 数字串级控制算法
4.4.3 副回路微分先行串级控制算法
4.5 前馈一反馈控制技术
4.5.1 前馈控制的结构和原理
4.5.2 前馈-反馈控制结构
4.5.3 数字前馈-反馈控制算法
4.6 解耦控制技术
4.6.1 解耦控制原理
4.6.2 数字解耦控制算法
习题
第5章 现代控制技术
5.1 采用状态空间的输出反馈设计法
5.1.1 连续状态方程的离散化
5.1.2 最少拍无纹波系统的跟踪条件
5.1.3 输出反馈设计法的设计步骤
5.2 采用状态空间的极点配置设计法
5.2.1 按极点配置设计控制规律
5.2.2 按极点配置设计状态观测器
5.2.3 按极点配置设计控制器
5.2.4 跟踪系统设计
5.3 采用状态空间的最优化设计法
5.3.1 LQ最优控制器设计
5.3.2 状态最优估计器设计
5.3.3 LQD最优控制器设计
5.3.4 跟踪系统的设计
习题
第6章 先进控制技术
6.1 模糊控制技术
6.1.1 模糊控制的数学基础
6.1.2 模糊控制原理
6.1.3 模糊控制器设计
6.2 神经网络控制技术
6.2.1 神经网络基础
6.2.2 神经网络控制
6.3 专家控制技术
6.3.1 专家系统
6.3.2 专家控制介绍
6.3.3 专家控制基本思想
6.3.4 专家控制组织结构
6.4 预测控制技术
6.4.1 内部模型
6.4.2 预测模型
6.4.3 预测控制算法
6.5 其它先进控制技术
习题
第7章 计算机控制系统软件设计
7.1 程序设计技术
7.1.1 模块化与结构化程序设计
7.1.2 面向过程与面向对象的程序设计
7.1.3 高级语言I/O控制台编程
7.2 人机接口(HML/SCADA)技术
7.2.1 HMI/SCADA的含义
7.2.2 基于工业控制组态软件设计人机交互界面
7.2.3 基于VB/VC++语言设计人机交互界面
7.3 测量数据预处理技术
7.3.1 误差自动校准
7.3.2 线性化处理和非线性补偿
7.3.3 标度变换方法
7.3.4 越限报警处理
7.4 数字控制器的工程实现
7.4.1 给定值和被控量处理
7.4.2 偏差处理
7.4.3 控制算法的实现
7.4.4 控制量处理
7.4.5 自动/手动切换技术
7.5 系统的有限字长数值问题
7.5.1 量化误差来源
7.5.2 A/D、D/A及运算字长的选择
7.6 软件抗干扰技术
7.6.1 数字滤波技术
7.6.2 开关量的软件抗干扰技术
7.6.3 指令冗余技术
7.6.4 软件陷阱技术
习题
第8章 分布式测控网络技术
8.1 工业网络技术
8.1.1 工业网络概述
8.1.2 数据通信编码技术
8.1.3 网络协议及其层次结构
8.1.4 IEEE 802标准
8.1.5 工业网络的性能评价和选型
8.2 分布式控制系统(DCS)
8.2.1 DCS概述
8.2.2 DCS的分散过程控制级
8.2.3 DCS的集中操作监控级
8.2.4 DCS的综合信息管理级
8.3 现场总线控制系统
8.3.1 现场总线概述
8.3.2 五种典型的现场总线
8.3.3 FF现场总线技术
8.3.4 工业以太网
8.4 系统集成与集成自动化系统
8.4.1 系统集成的含义与框架
8.4.2 集成自动化系统的体系结构
8.4.3 综合自动化技术
8.5 分布式测控网络设计举例
8.5.1 基于PIC的Profibus分布式测控网络
8.5.2 基于PC串行总线的测控网络
8.5.3 测控网络应用设计举例
习题
第9章 计算机控制系统设计与实现
9.1 系统设计的原则与步骤
9.1.1 系统设计的原则
9.1.2 系统设计的步骤
9.2 系统的工程设计与实现
9.2.1 系统总体方案设计
9.2.2 硬件的工程设计与实现
9.2.3 软件的工程设计与实现
9.2.4 系统的调试与运行
9.3 设计举例——啤酒发酵过程计算机控制系统
9.3.1 啤酒发酵工艺及控制要求
9.3.2 系统总体方案的设计
9.3.3 系统硬件和软件的设计
9.3.4 系统的安装调试运行及 控制效果
9.4 设计举例——机器人计算机控制系统
9.4.1 PUMA560机器人的结构原理
9.4.2 机器人运动学方程
9.4.3 机器人动力学方程
9.4.4 机器人手臂的独立关节位置伺服控制
参考文献