标题：计算机控制系统
概述
概念被控对象的范围很广，包括各行各业的生产过程、机械装置、交通工具、机器人、实验装置、仪器仪表、家庭生活设施、家用电器和儿童玩具等。控制目的可以是使被控对象的状态或运动过程达到某种要求，也可以是达到某种最优化目标。组成与一般控制系统相同，计算机控制系统可以是闭环的，这时计算机要不断采集被控对象的各种状态信息，按照一定的控制策略处理后，输出控制信息直接影响被控对象。它也可以是开环的，这有两种方式：一种是计算机只按时间顺序或某种给定的规则影响被控对象；另一种是计算机将来自被控对象的信息处理后，只向操作人员提供操作指导信息，然后由人工去影响被控对象。
计算机控制系统由控制部分和被控对象组成，其控制部分包括硬件部分和软件部分，这不同于模拟控制器构成的系统只由硬件组成。计算机控制系统软件包括系统软件和应用软件。系统软件一般包括操作系统、语言处理程序和服务性程序等，它们通常由计算机制造厂为用户配套，有一定的通用性。应用软件是为实现特定控制目的而编制的专用程序，如数据采集程序、控制决策程序、输出处理程序和报警处理程序等。它们涉及被控对象的自身特征和控制策略等，由实施控制系统的专业人员自行编制。特点及用途计算机控制系统通常具有精度高、速度快、存储容量大和有逻辑判断功能等特点，因此可以实现高级复杂的控制方法，获得快速精密的控制效果。计算机技术的发展已使整个人类社会发生了可观的变化，自然也应用到工业生产和企业管理中。而且，计算机所具有的信息处理能力，能够进一步把过程控制和生产管理有机的结合起来（如CIMS），从而实现工厂、企业的全面自动化管理。
计算机控制系统的组成
计算机控制系统就是利用计算机（通常称为工业控制计算机）来实现工业过程自动控制的系统。在计算机控制系统中，由于工业控制机的输入和输出是数字信号，而现场采集到得信号或送到执行机构的信号大多是模拟信号，因此与常规的按偏差控制的闭环负反馈系统相比，计算机控制系统需要有数/模转换器和模/数转换器这两个环节。
计算机把通过测量元件、变送单元和模数转换器送来的数字信号，直接反馈到输入端与设定值进行比较，然后根据要求按偏差进行运算，所得到数字量输出信号经过数模转换器送到执行机构，对被控对象进行控制，使被控变量稳定在设定值上。这种系统称为闭环控制系统。
计算机控制系统由工业控制机和生产过程两大部分组成。工业控制机硬件指计算机本身及外围设备。硬件包括计算机、过程输入输出接口、人机接口、外部存储器等。软件系统是能完成各种功能计算机程序的总和，通常包括系统软件跟应用软件。
计算机控制系统的应用类型
数据采集系统在这种应用中，计算机只承担数据的采集跟处理工作，而不直接参与控制。它对生产过程各种工艺变量进行巡回检测、处理、记录及变量的超限报警，同时对这些变量进行累计分析和实时分析，得出各种趋势分析，为操作人员提供参考。直接数字控制系统计算机根据控制规律进行运算，然后将结果经过过程输出通道，作用到被控对象，从而使被控变量符合要求的性能指标。与模拟系统不同之处在于，在模拟系统中，信号的传送不需要数字化；而数字系统必须先进行模数转换，输出控制信号也必须进行数模转换，然后才能驱动执行机构。因为计算机有较强的计算能力，所以控制算法的改变很方便。
由于计算机直接承担控制任务，所以要求实时性要好、可靠性高和适应性强。监督计算机控制系统这个系统根据生产过程的工况和已定的数学模型，进行优化分析计算，产生最优化设定值，送给直接数字控制系统执行。监督计算机系统承担着高级控制与管理任务，要求数据处理功能强，存储容量大等，一般采用较高档微机。分级控制系统也就是DCS系统，具体请看集散控制系统的词条。现场总线控制系统也就是FCS，是新一代分布式控制系统。该系统改进了DCS系统成本高，各厂商的产品通信标准不统一而造成不能互联的弱点。
近年来，由于现场总线的发展，智能传感器跟执行器也向数字化方向发展，用数字信号取代4-20mA模拟信号，为现场总线的应用奠定了基础。现场总线是连接工业现场仪表和控制装置之间的全数字化、双向、多站点的串行通信网络。现场总线被称为21世纪的工业控制网络标准。

图书《计算机控制系统》信息
书 名: 计算机控制系  统 
作　者：王锦标
出版社： 清华大学出版社
出版时间： 2008
ISBN: 9787302171812
开本： 16
定价: 45.00 元
内容简介
《计算机控制系统》是作者在清华大学自动化系多年教学和科研的总结，系统地论述了计算机控制系统的结构、原理、设计和应用，既有理论分析也有应用实例。《计算机控制系统》共4篇17章，分别论述了直接数字控制系统(DDC)、集散控制系统(DCS)、现场总线控制系统(FCS)和可编程控制器系统(PCS或PLC)。每篇层次分明，条理清晰，既自成体系又相互联系，体现了系统性、先进性、理论性和实用性。《计算机控制系统》可以作为高等院校自动化专业、计算机控制专业及相关专业的教材，也可以供有关科技人员参考。
作者简介
王锦标江苏南通人。清华大学自动化系教授，1970年清华大学毕业，留校任教。长期从事计算机控制理论和方法的研究与教学工作。研究领域包括直接数字控制（DDC）、集散控制系统（DCS）、现场总线控制系统（FCS）、可编程控制器系统（PCS，PLC）和监控组态软件，并先后承担了与上述领域有关的国家攻关、科学基金和横向科研等多项课题及工程。多年主讲“计算机控制系统”专业课，出版多本有关计算机控制系统的教材。
编辑推荐
《计算机控制系统》系统地论述了计算机控制系统的结构、原理、设计和应用，体现了系统性、先进性、理论性和实用性。《计算机控制系统》既有研究和开发计算机控制系统的经典论述，也有应用和设计计算机控制系统的工程内容，是一本研发和应用、理论与实际相结合的教材。
《计算机控制系统》系统地论述了直接数字控制系统（DDC）、集散控制系统（DCS）、现场总线控制系统（FCS）和可编程控制器系统（PCS或PLC）。这4类典型系统代表了当今计算机控制系统的精华。通过学习《计算机控制系统》，有助于读者将所学的计算机、控制理论、自动化仪表、模拟电路和数字电路等专业知识综合起来，构成完整的计算机控制系统。如果把专业知识比作珍珠，那么可以把《计算机控制系统》比作项链，《计算机控制系统》讲授了将众多“珍珠”做成精美“项链”的方法。
《计算机控制系统》配有电子课件（PowerPoint文件），图文并茂，内容丰富，重点突出，可用作教师讲稿或学习辅导。采用本书作为教材的教师可以向清华大学出版社索取。
教材目录
第1篇直接数字控制系统（DDC）
第1章DDO系统的概述
1．1DDC系统的形成和发展
1．1．1DDC系统的形成
1．1．2DDC系统的发展
1．2DDC系统的体系结构
1．2．1DDC系统的硬件结构
1．2．2DDC系统的软件结构
1．2．3DDC系统的网络结构
本章小结
第2章DDO系统的算法
2．1常规DDC算法
2．1．1数字PID控制算法
2．1．2数字PID控制算法的实现
2．1．3数字PID控制算法的应用
2．2现代DDC算法
2．2．1最优控制算法
2．2．2预测控制算法
本章小结
第3章DDC系统的硬件
3．1DDC系统的主机单元
3．1．1DDC系统的主机
3．1．2DDC系统的通信
3．2DDC系统的输入输出单元
3．2．1输入输出概述
3．2．2模拟量输入输出
3．2．3数字量输入输出
3．3DDC系统的人机接口单元
3．3．1操作显示设备
3．3．2操作显示接口
3．4DDC系统的抗干扰技术
3．4．1干扰的抑制
3．4．2接地和供电
本章小结
第4章DDC系统的软件
4．1DDC系统的控制运算软件
4．1．1DDC系统的控制软件
4．1．2DDC系统的运算软件
4．2DDC系统的输入输出软件
4．2．1DDC系统的输入软件
4．2．2DDC系统的输出软件
4．3DDC系统的人机接口软件
4．3．1DDC系统的操作显示软件
4．3．2DDC系统的操作管理软件
4．4DDC系统的监控组态软件
4．4．1DDc系统的监控组态软件的结构
4．4．2DDC系统的监控组态软件的应用
本章小结
第5章DDC系统的设计和应用
5．1DDC系统的设计
5．1．1DDC系统的设计原则
5．1．2DDC系统的设计过程
5．1．3DDC系统的设计方法
5．2DDC系统的应用
5．2．1DDC系统的应用设计
5．2．2DDC系统的应用实例
本章小结
第1篇小结
第1篇习题与思考题
第2篇集散控制系统（DCS）
第6章DOS的概述
6．1DCS的产生和发展
6．1．1DCS的产生过程
6．1．2DCS的发展历程
6．1．3DCS的特点和优点
6．2DCS的体系结构
6．2．1DCS的层次结构
6．2．2DCS的网络结构
本章小结
第7章DOS的控制站
7．1DCS控制站的硬件
7．1．1DCS控制站的主控单元
7．1．2DCS控制站的输入输出单元
7．2DCS控制站的软件
7．2．1DCS控制站的输入输出软件
7．2．2I）CS控制站的运算控制软件
本章小结
第8章DOS的操作员站
8．1DCS操作员站的硬件
8．1．1DCS操作员站的主机设备
8．1．2DCS操作员站的外部设备
8．2DCS操作员站的画面
8．2．1DCS操作员站的通用画面
8．2．2DCS操作员站的专用画面
8．2．3DCS操作员站的管理画面
本章小结
第9章DOS的工程师站
9．1DCS工程师站的组成
9．1．1DCS工程师站的硬件
9．1．2DCS工程师站的软件
9．2DCS工程师站的组态
9．2．1DCS系统设备的组态
9．2．2DCS控制功能的组态
9．2．3DCS操作画面的组态
本章小结
第10章DCS的应用设计
10．1DCS的应用设计概述
10．1．1DCS的应用设计目标
10．1．2DCS的应用性能评估
10．2DCS的应用设计实例
10．2．1DCS的应用工程设计
10．2．2DCS的应用工程实施
本章小结
第2篇小结
第2篇习题与思考题
第3篇现场总线控制系统（FCS）
第11章FCS的概述
11．1现场总线和FCS的产生
11．1．1现场总线的产生
11．1．2FCS的产生
11．1．3FCS的特点和优点
11．2FCS的体系结构
11．2．1FCS的层次结构
11．2．2FCS的网络结构
本章小结
第12章FCS的现场总线
12．1低速现场总线
12．1．1FF-H
12．1．2HART
12．1．3ASI
12．2中速现场总线
12．2．1PROFIBUS
第4篇可编程控制器系统（PCS）
…… 

基本信息
出版社：化学工业出版社 平装：337页 开本：16开 ISBN：7502572481 条形码：9787502572488 产品尺寸：25.6 x 18.2 x 1.6 cm 重量：621 g ASIN：B0011CRK5O
内容简介
在现代工业生产过程中，计算机控制系统已成为不可或缺的部分。该书主要内容有：计算机控制系统的一般知识与概述；计算机控制系统的基础；输入输出接口技术；数据通信技术；网络技术（包括控制网络与现场总线技术等）；控制策略（除数字PID外，模型预测控制和模糊控制是主要内容，对工程上的实现也作了介绍）；软件技术（包括数据库技术、应用软件以及商品化的工业控制软件等）。在介绍了基本的理论知识与技术基础后，该书还详尽地介绍了典型的计算机控制系统设计技术、方法以及不同规模的计算机控制系统应用实例，最后介绍了流程工业企业综合自动化系统（现代集成制造系统）。
该书内容丰富，系统性强，不仅适合于大专院校自动化、电气工程及其自动化和机电一体化等相关专业高年级学生或研究生作为“计算机控制系统”或相近课程的教材，同时也可供从事工业自动控制及相关领域工作人员参考。

基本信息
编著：盛珣华，李润梅
责任编辑：韩乐
特约编辑：王洁
责任美编：一克米工作室
出版社：清华大学出版社
北京交通大学出版社 
出版日期：2007年9月 
ISBN：978-7-81082-982-3/TP·343
页数：287　
装帧：平装　
开本：16（185X260）　
印张：18.5
字数：461千字
版次：1
定价：29.00元
内容简介
该书为“高等学校电子信息类系列教材”丛书中的一本。
该书共分9章。第1章介绍了计算机控制系统的组成、分类和发展概况;第2章介绍了数字控制器的直接设计方法;第3章讨论了数字PID算法;第4章和第5章讲述了计算机控制系统中常采用的几种微型计算机,输入/输出通道和接口技术;第6章讲述了计算机控制系统的软件结构;第7章讲述了计算机控制系统的抗干扰技术;第8章介绍了现场总线及其在计算机控制系统的应用;第9章介绍了微型计算机控制系统的总体设计方法。上述内容可根据不同专业学生的实际情况选定。
该书以自动控制理论与计算机技术的有机结合为基础,深入系统地讲述了计算机控制系统的基本概念、组成和设计方法,列举了许多实际工程运用的例子,强调理论与实践的结合以及培养学生的综合运用能力。
该书在编写中注意吸收国内外先进理论和技术,介绍近几年来发展的新技术和新产品。各章都有一定数量的例题和习题,以利于读者对课程的理解。
该书可以作为高等院校自动化类、电气工程类、机械电子类、仪器仪表类等相关专业本科生或研究生的教材和参考书,也可供从事计算机控制及应用工作的工程技术人员和广大科技人员阅读。
图书目录
第1章　计算机控制系统概述
1.1　计算机控制系统的组成
1.1.1　计算机控制系统的硬件
1.1.2　计算机控制系统的软件
1.2　计算机控制系统的主要特征
1.3　计算机控制系统的分类
1.3.1　数据采集系统
1.3.2　直接数字控制系统
1.3.3　计算机监督系统　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.3.4　分布式计算机控制系统　　　　　　　　　　　　
1.3.5　现场总线控制系统　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.4　计算机控制系统的发展概况　　　　　　　　　　　　　　　
1.4.1　计算机控制系统的发展过程　　　　　　
1.4.2　计算机控制系统的发展趋势　　　　　　
习题与思考题　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
第2章　数字控制器的直接设计方法　　　　　　　　　　　　　　　
2.1　离散系统信号的变换　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
2.1.1　模拟控制系统和计算机控制系统
2.1.2　计算机控制系统中的信号　　　　　　　　　
2.2　模拟化设计　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
2.3　数字控制器的离散化设计　　　　　　　　　　　　　　　　　　
2.3.1　离散化设计的方法和步骤　　　　　　　　　
2.3.2　最少拍控制系统的设计　　　　　　　　　　　　
2.3.3　GC(z)和GE(z)的选择　　　　　　　　　　　　
2.3.4　最少拍无波纹控制系统的设计　　　
2.3.5　大林算法　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
2.4　数字控制器D(z)的实现
2.4.1　直接程序设计法
2.4.2　串行程序设计法
2.4.3　并行程序设计法
习题与思考题
第3章　数字PlD及其算法
3.1　PID控制及其算法
3.2　PID控制器的数学模型
3.2.1　模拟系统的PID算法　　　　　　　　　　　　　　　　　　
3.2.2　数字PID算法　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
3.2.3　PID算法的程序设计　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
3.3　PID控制中参数的整定　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
3.3.1　采样周期T的确定　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
3.3.2　PID控制中参数的整定方法　　　　　　　　　　　　
3.4　数字PID控制的改进　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
3.5　PID控制算法举例　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
3.5.1　计算机控制的快速光加热系统　　　　　　　　　
3.5.2　汽车安全辅助驾驶系统的PID控制
习题与思考题　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
第4章　控制用微型计算机　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
4.1　单片微型计算机
4.1.1　常用的单片微型计算机　　　　　　　　　　　　　　　　　　
4.1.2　单片机控制系统　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
4.1.3　单片机控制应用举例　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
4.2　可编程控制器
4.2.1　PLC的发展概况　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
4.2.2　可编程控制器的特点　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
4.2.3　可编程控制器的功能和应用　　　　　　　　　　　　
4.2.4　可编程控制器的硬件结构和编程方式
4.2.5　可编程控制器应用举例　　　　　　　　　　　　　　　　　　
4.3　工业控制机
4.3.1　STD(Standard)总线工业控制机　　　　　
4.3.2　PC总线工业控制机　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
习题与思考题
第5章　输入/输出通道与接口技术　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
5.1　总线接口技术　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
5.1.1　系统总线接口　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
5.1.2　TTL与CMOS电平互换　　　　　　　　　　　　　　　
5.2　模拟信号输入/输出通道　　　　　　　　　　　　　　　
5.2.1　传感器　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
5.2.2　模拟信号输入通道　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
5.2.3　多路开关　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
5.2.4　采样/保持　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
5.2.5　A/D转换器　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
5.2.6　模拟量输出通道　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
5.3　模拟量输入偷出通道的设计　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
5.3.1　A/D通道的几种结构形式
第6章　控制系统的软件和常用控制程序设计
第7章　微机控制系统的可靠性与抗干扰技术
第8章　计算机控制系统总线及现场总线技术
第9章　微型计算机控制系统的设计方法
参考文献

图书信息
计算机控制系统  书号：21774ISBN：978-7-111-21774-9作者：张德江印次：1-4责编：王保家开本：16字数：365千字定价：22.0所属丛书：国家精品课程教材普通高等教育“十一五”电气信息类规划教材 装订：平出版日期：2011-01-26
图书目录
前言 
第一章 绪论 
第一节 计算机控制系统概述 
第二节 计算机控制系统的分类 
第三节 计算机控制系统的发展 
第四节 本课程特点 
第五节 关于创新学习的探讨 
思考与练习 
第一篇 基 础 篇 
第二章 计算机控制系统的设计方法 
第一节 计算机控制系统的基础知识 
第二节 计算机控制系统的模拟化设计方法 
第三节 计算机控制系统的直接数字化设计方法 
第四节 系统设计举例 
思考与练习 
第三章 数字PID控制算法 
第一节 标准数字PID控制算法 
第二节 改进的数字PID控制算法 
第三节 数字PID控制算法的参数整定 
思考与练习 
第四章 最小拍控制与纯滞后补偿 
第一节 最小拍控制系统设计 
第二节 Smith纯滞后补偿控制算法 
第三节 Dahlin算法 
思考与练习 
第五章 模糊控制 
第一节 模糊控制系统 
第二节 模糊控制器的设计 
第三节 模糊控制器的实现 
第四节 模糊控制器设计举例 
思考与练习 
第二篇 设 计 篇 
第六章 计算机控制系统的硬件设计 
第一节 常用计算机控制系统主机模式 
第二节 过程通道设计与人-机接口 
第三节 常用执行器 
思考与练习 
第七章 总线技术 
第一节 总线技术概述 
第二节 RS-232C/485总线 
第三节 I2C总线 
第四节 SPI总线 
第五节 现场总线技术 
第六节 组态软件 
思考与练习 
第八章 计算机控制系统应用软件设计 
第一节 概述 
第二节 计算机控制系统的数据处理 
第三节 数字滤波 
思考与练习 
第九章 计算机控制系统的抗干扰技术 
第一节 工业现场的干扰及其对系统的影响 
第二节 过程通道的抗干扰技术 
第三节 软件抗干扰与硬件冗余技术 
第四节 接地技术 
第五节 电源系统的抗干扰技术 
第六节 印制电路板抗干扰设计 
思考与练习 
第三篇 应 用 篇 
第十章 计算机控制系统设计原则与步骤 
第一节 计算机控制系统设计原则 
第二节 计算机控制系统设计步骤 
第三节 计算机控制系统的工程设计与实现 
第十一章 电阻炉温度计算机控制系统设计 
第一节 电阻炉及其控制要求 
第二节 系统总体方案设计 
第二节 系统硬件和软件设计 
第十二章 直流电动机调速计算机控制系统设计 
第一节 计算机控制直流电动机调速系统及技术要求 
第二节 系统总体方案设计 
第三节 硬件系统与软件系统设计 
第四节 系统调试运行 
第十三章 变频恒压供水计算机控制系统设计 
第一节 变频恒压供水控制系统工艺及技术要求 
第二节 系统总体方案设计 
第三节 硬件系统与软件系统设计 
第四节 系统调试运行 
附录 常用函数的Z变换 
参考文献