前言现代科学技术领域中，计算机技术和自动控制技术普遍被认为是发展最迅速的分支之一，计算机控制技术是两者直接结合的产物。随着微电子技术及器件的发展，特别是高速网络通信技术的日臻完善，作为自动化工具的自动化仪表和计算机控制装置取得了突飞猛进的发展，成为现代工业生产中不可替代的神经中枢。计算机控制技术是自动化类专业本科生需要掌握的核心知识，“计算机控制系统”作为讲授计算机控制技术的课程，已成为我国普通高等院校自动化类专业的核心课程。此课程中涵盖的知识既是学生毕业设计中要大量运用的，更是学生毕业后从事自动控制系统、智能仪器仪表和机电一体化产品的设计与运行要长期用到的。 　　本书是在总结“计算机控制系统”国家精品课、国家精品资源共享课建设成果的基础上，结合课程组老师多年的教学经验，并汲取近年来国内外计算机控制系统设计的新理论、新技术而编写的。 　　全书分为三篇共十三章。第一章绪论，介绍计算机控制系统的组成、分类与发展趋势。并根据课程组多年来课程建设与教学改革的体会，归纳了本课程的特点，探讨了创新学习的问题。 　　基础篇主要介绍计算机控制系统设计所需要的理论基础。其中，第二章为计算机控制系统的基础知识，包括Z变换与计算机控制系统的数学描述;第三章为计算机控制系统的模拟化设计方法，这是工程上应用最多的计算机控制算法，主要介绍了模拟化设计方法的基本思想、数字PID控制算法以及Smith纯滞后补偿控制算法；第四章为计算机控制系统的离散化设计方法，包括离散化设计方法的基本思想、最小拍系统设计和Dahlin控制算法；第五章为模糊控制，主要介绍了模糊控制器的设计方法，这是一种不依赖被控对象模型的算法，在工程中应用较多。 　设计篇主要介绍计算机控制系统的硬件和软件设计方法。其中，第六章为计算机控制系统的硬件设计，包括控制用计算机的几种选择模式，过程通道的设计方法和常用的执行器；第七章为总线技术，随着计算机控制系统规模的增大和水平的提高，这部分内容得到越来越多的应用；第八章为计算机控制系统的应用软件设计，包括软件结构、数据处理和数字滤波等；第九章为计算机控制系统的抗干扰技术，在对干扰信号分析的基础上，介绍了过程通道抗干扰技术、接地技术、电源系统的抗干扰技术、印制电路板抗干扰设计等硬件抗干扰技术和软件抗干扰技术。 　应用篇介绍计算机控制系统的一般设计方法以及三个设计实例。其中，第十章为计算机控制系统的一般设计原则与步骤以及工程设计与实现方法；第十一章给出了电阻炉温度计算机控制系统的设计实例；第十二章给出了两轮自平衡机器人平衡控制系统的设计实例；第十三章给出了变频恒压供水计算机控制系统的设计实例。这三章实例分别采用嵌入式控制系统、上下位两级计算机控制系统、可编程逻辑控制器与上位机组态软件控制系统三种常用的计算机控制系统构成方式，以便使读者了解计算机控制系统设计方案的多样性。 　　本书在编写过程中，特别注意以下几点： 计算机控制系统（第2版）前言　　（1）把握教材的内容取舍。计算机控制系统的内容极其丰富，从控制算法到硬件模式，从基本理论到新技术、新器件，其内容博大精深，奥妙无穷，要在一本教材中把这些内容都进行介绍，既不可能，也没必要。本书内容的取舍，本着提高教材实用性和适应课程培养目标的原则，兼顾基础性、实用性和先进性，注重基本理论和基本方法，注重工程应用价值，注重既先进又实用的方法和技术，舍去理论上很先进而工程上极少应用的高级或复杂算法，舍去适用场合不多的硬件配置模式，舍去应用范围不广的技术和方法。 　　（2）采用适当的教材结构。为了提高教材实用性和适应课程培养目标，采用基础篇、设计篇和应用篇的教材结构。其中基础篇介绍计算机控制系统的设计基础，包括设计方法和控制算法；设计篇介绍计算机控制系统的设计方法，包括系统硬件设计、软件设计和抗干扰技术；应用篇介绍计算机控制系统的设计举例，包括系统设计原则、步骤和三种典型系统的设计。这样的结构，有利于学生系统设计和实践能力的培养，有利于理论教学与实践教学的配合。 　　（3）注重学生的能力培养。这是每一门课程都应担负的责任和任务，但是从计算机控制系统在专业教学中的地位和特点出发，本课程更要注重这一点。这里的“能力”主要指学习能力、创新能力和实践能力。为此，本书绪论中专门进行了关于创新学习的探讨，以便学生在课程学习的一开始就注重创新精神和学习能力的培养。应用篇提供了工程设计方法和三个设计实例，为学生的系统设计实践提供基础。 　　本书从系统的角度阐述各部分内容。为方便学生理解和消化书中的基本知识和基本概念，本书提供了大量的例题、实例以及MATLAB仿真示例。每一章后面还配有大量的习题，并在附录中给出了常用函数Z变换表。 　　本课程建议授课学时为45~60学时，实验学时10~20学时，并要求先学习微机原理、计算机接口技术以及自动控制原理课程。本书的内容可以根据课程学时及先行课程的开设情况进行取舍。如果学时较少，可以舍去第五章，在应用篇中只选取一个或两个例子；如果已先行开设了过程控制或仪器仪表类的课程，第六章中的常用执行器部分可以舍去。 　　本书的第一章由张德江编写，第二、三、四、五、六、八、九章由于微波编写，第十、十三章由刘克平编写，第七、十二章由杨帅编写，第十一章由邹智慧编写。全书由于微波教授主编并统稿，黄艳秋和李红军参加了绘图和校对工作。书中参考了有关专著、教材和一些专家的应用成果，在此谨向所有支持和帮助本书出版工作的有关人员以及参考文献的作者致以衷心的感谢。 　　当前计算机技术和自动化技术发展迅速，控制领域不断有新理论、新方法和新技术出现，鉴于作者的水平和经验有限，书中难免有一些缺点和不足之处，敬请广大读者批评指正。 “计算机控制系统”是国家精品资源共享课之一，课程网站（http：∥www.icourses.cn/coursestatic/course3979.html）上有电子资源可供选用。 编者