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2.1.8PID控制算法中微分项的改进 2.1.9PID控制算法中P和PI的改进 2.2数字PID控制算法的工程实现 2.2.1设定量处理 2.2.2被控量处理 2.2.3偏差处理 2.2.4PID计算 2.2.5控制量处理 2.2.6自动/手动切换 2.3数字PID控制算法的编程调试 2.3.1编程方法 2.3.2调试理想微分PID控制器的开环阶跃响应 2.3.3调试实际微分PID控制器的开环阶跃响应 2.3.4调试单回路PID控制的闭环阶跃响应 2.3.5调试串级PID控制的闭环阶跃响应 2.4数字PID控制算法的工程应用 2.4.1单回路PID控制系统 2.4.2串级PID控制系统 2.4.3前馈PID控制系统 2.4.4比值PID控制系统 2.5数字PID控制算法的参数整定 2.5.1衰减曲线法 2.5.2稳定边界法 2.5.3动态特性法 2.5.4控制周期的选取 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模拟量输入 3.2.2模拟量输出 3.2.3数字量输入 3.2.4数字量输出 3.3DDC系统的人机接口单元 3.3.1通用人机接口设备 3.3.2专用人机接口设备 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 4.2.3DDC系统的输入/输出标准数 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 第6章DCS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DCS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控制站的运算控制软件 7.2.2DCS控制站的输入/输出软件 本章小结 第8章DCS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DCS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 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H1 12.1.2HART 12.2中速现场总线 12.2.1PROFIBUS 12.2.2LON 12.3高速现场总线 12.3.1FFHSE 12.3.2PROFInet 本章小结 第13章FCS的现场控制层 13.1现场总线的设备 13.1.1现场总线仪表 13.1.2现场总线辅助设备 13.1.3现场总线接口 13.2现场总线仪表的应用块 13.2.1现场总线仪表的资源块 13.2.2现场总线仪表的变换块 13.2.3现场总线仪表的功能块 13.3现场总线控制回路的构成 13.3.1简单控制回路的构成 13.3.2复杂控制回路的构成 本章小结 第14章FCS的应用设计 14.1FCS的应用设计概述 14.1.1FCS应用的总体设计 14.1.2FCS应用的工程设计 14.1.3FCS应用的组态调试 14.2FCS的应用设计实例 14.2.1FCS的应用实例之一 14.2.2FCS的应用实例之二 本章小结 第3篇小结 第3篇习题与思考题 第4篇可编程控制器系统 第15章PLC的概述 15.1PLC的体系结构 15.1.1PLC的硬件结构 15.1.2PLC的软件结构 15.1.3PLC的层次结构 15.2PLC的功能和编程 15.2.1PLC的控制功能 15.2.2PLC的编程基础 15.2.3PLC的编程语言 本章小结 第16章PLC的指令系统 16.1PLC的指令系统概述 16.1.1PLC指令的结构 16.1.2PLC指令的操作符 16.1.3PLC指令的操作数 16.2S7系列PLC的指令系统 16.2.1S7系列PLC指令的基础 16.2.2S7系列PLC指令 16.3LK系列PLC的指令系统 16.3.1LK系列PLC指令的基础 16.3.2LK系列PLC指令 本章小结 第17章PLC的应用设计 17.1PLC的应用设计概述 17.1.1PLC的应用设计原则 17.1.2PLC的应用设计过程 17.2PLC的应用控制回路 17.2.1PLC的启停控制回路 17.2.2PLC的连锁控制回路 17.3PLC的应用设计实例 17.3.1十字路口交通信号灯的逻辑控制 17.3.2物料罐进料的顺序控制 本章小结 第4篇小结 第4篇习题与思考题 附录 参考文献 內容試閱： 本书在《计算机控制系统》(清华大学出版社，2004)的基础上，根据“高等学校自动化专业系列教材”编审委员会制定的招标教材大纲(编号： Auto31V01)编写成《计算机控制系统》（第2版）(清华大学出版社，2008)，又经过十年的使用、更新、修订成《计算机控制系统》（第3版）(清华大学出版社，2019)，并且出版了《计算机控制系统》可视化教学光盘(清华大学出版社，2022)。光盘内容远多于《计算机控制系统》（第3版），是作者几十年授课经验的结晶，不仅有PPT动画播放文件，而且有实验演示视频。 为了适应更多高校教材及不同层次读者的需求，作者在《计算机控制系统》的基础上进行精选，修订成本书。如果读者有兴趣学习更多的知识，建议阅读作者的相关书籍，详见参考文献［1］~［6］。 本书配有丰富的网络资源，包括67个讲解重点和难点的“微课视频”文件 (累计时长约35小时)及对应的67个“微课视频讲解”文件、95个详细分析和扩展内容的“教学课件视频”文件(累计时长约37小时)、5个“实验演示视频”文件 (累计时长约12分钟)、7个“实验演示讲解视频” (累计时长约4小时)、4个“习题与思考题答案”文件、 1个“教学大纲”文件以及1个“学习建议”文件。读者可以扫描对应的二维码获取上述247个网络文件，观看视频，相当于听作者讲课，身临其境。这些网络资源可帮助读者加深对知识点的理解，提高学习效率，同时获取更多书本之外的知识。这些网络资源文件，既便于老师讲课，也利于读者自学，其特色是图文并茂、动静结合、一目了然、易教易学。 本书作者于1970年从清华大学毕业，留校任教至今，在清华大学自动化系从事自动控制理论、自动化仪表及计算机控制的教学和科研工作。本书汇集了作者多年的教学经验和科研成果，既具有系统性和先进性，也体现了理论性和实用性。 本书系统地论述了计算机控制系统的结构、原理、设计和应用，既有理论分析又有应用实例。全书共4篇，论述了直接数字控制（DDC）系统、集散控制系统（DCS）、现场总线控制系统（FCS）和可编程控制器（PLC）系统4类典型的计算机控制系统。每篇层次分明，条理清晰，体现了系统性、先进性、理论性和实用性。 直接数字控制（DDC）系统是计算机控制的基础。本书深入论述了DDC系统的形成、发展、体系结构、控制算法、硬件、软件、设计和应用，分析了DDC系统的输入、输出、控制和运算功能，并引入功能块及组态的概念。 集散控制系统（DCS）是计算机控制的主流系统。本书概述了DCS的产生、发展、特点和优点，论述了DCS的体系结构、控制站、操作员站、工程师站和应用设计。分析了DCS的分散控制和集中管理的设计思想，以及分而自治和综合协调的设计原则。 现场总线控制系统（FCS）是新型的计算机控制系统。本书概述了现场总线和FCS的产生、特点和优点，介绍了低速、中速和高速现场总线，论述了FCS的体系结构、现场控制层和应用设计，叙述了现场总线仪表及其在现场总线上构成控制回路的原理。 可编程控制器（PLC）系统是一种以逻辑控制为主、连续控制为辅的控制系统。本书概述了PLC的功能、原理和体系结构，叙述了指令表（IL）、梯形图（LD）、功能块图（FBD）、顺序功能图（SFC）、结构化文本（ST）5种编程语言，论述了PLC的指令系统和应用设计。 本书既有基础知识又有先进技术，既有理论分析又有应用实例。本书是研发与应用、理论与实际相结合的教材，既可以作为高等院校自动化专业、计算机控制及相关专业的教材，也可以供相关科技人员参考。 在本书的编写过程中，清华大学自动化系的很多同事以及同行好友给予了许多支持和帮助，在此对各位同仁表示感谢。 书中难免有缺点和不足之处，殷切希望广大读者批评指正。 王锦标教授 清华大学自动化系 2023年1月

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