目录

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

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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学习方法目录<br /><br />基础篇溯本而求源,温故而知新<br />第1章概述<br />1.1自动控制的基本概念<br />1.1.1自动控制的引例<br />1.1.2自动控制中的基本问题<br />1.2计算机控制系统<br />1.2.1计算机控制系统的结构<br />1.2.2计算机控制系统的分类<br />1.2.3计算机控制技术及其发展<br />1.3课程的研究内容和学习方法<br />1.3.1研究内容<br />1.3.2学习方法<br />本章知识点<br />思考题与习题<br />第2章计算机控制系统的理论基础<br />2.1控制系统的数学模型<br />2.1.1控制系统的描述方法<br />2.1.2用微分方程表示的系统模型<br />2.1.3用脉冲响应表示的系统模型<br />2.1.4拉普拉斯变换<br />2.1.5用传递函数表示的系统模型<br />2.1.6系统的方框图<br />2.1.7状态空间概念和模型框图<br />2.2连续系统的分析和设计<br />2.2.1连续系统的性能指标<br />2.2.2连续系统的分析和设计方法回顾<br />2.3离散系统的描述方法<br />2.3.1离散系统与连续系统的关系<br />2.3.2采样过程和采样定理<br />2.3.3序列和差分方程<br />2.3.4用脉冲响应表示的离散系统模型<br />2.3.5z变换及其性质<br />2.3.6脉冲传递函数 <br />2.3.7离散系统的状态空间描述<br />2.3.8离散系统的其他描述方法<br />2.4离散系统的分析<br />2.4.1s平面和z平面之间的映射<br />2.4.2稳定性分析<br />2.4.3静态误差分析<br />2.4.4动态特性分析<br />本章知识点<br />思考题与习题<br />第3章数字控制器的设计与实现<br />3.1数字控制器的设计方法<br />3.1.1近似设计法<br />3.1.2解析设计法<br />3.2离散化方法<br />3.2.1积分变换法<br />3.2.2零极点匹配法 <br />3.2.3等效变换法<br />3.2.4离散化方法比较<br />3.3PID控制<br />3.3.1PID控制的原理<br />3.3.2数字PID控制算法<br />3.3.3数字PID控制的参数整定<br />3.4*少拍随动系统<br />3.4.1*少拍随动系统的原理<br />3.4.2*少拍随动系统的设计<br />3.4.3*少拍无纹波随动系统的设计<br />3.5控制算法的实现<br />3.5.1实现框图与算法<br />3.5.2串行实现与并行实现<br />本章知识点<br />思考题与习题<br />技术篇工欲善其事,必先利其器<br />第4章控制系统中的计算机及其接口技术<br />4.1工业控制计算机<br />4.1.1工业控制计算机的特点和结构<br />4.1.2嵌入式系统与单片机<br />4.1.3典型工业控制计算机的产品<br />4.2控制系统中的接口技术<br />4.2.1接口与总线<br />4.2.2并行接口<br />4.2.3串行接口<br />4.2.4现场总线<br />4.3控制系统中的人机交互技术<br />4.3.1人机交互及其要求<br />4.3.2人机交互的设计技术<br />4.4工业控制计算机软件系统简介<br />4.4.1系统软件<br />4.4.2应用软件<br />本章知识点<br />思考题与习题<br />第5章计算机控制系统中的过程通道<br />5.1传感器与执行器<br />5.1.1传感器和变送器<br />5.1.2IEEE 1451智能变换器标准<br />5.1.3执行器及其分类<br />5.1.4伺服电机和步进电机<br />5.1.5变频器与电动执行器<br />5.2输入通道<br />5.2.1控制系统中的信号种类及特点<br />5.2.2数字量信号处理方式<br />5.2.3模拟量信号处理方式<br />5.2.4数据采集的原理和实现<br />5.3输出通道<br />5.3.1输出通道的基本结构<br />5.3.2输出通道中的开关信号驱动<br />5.3.3输出通道中的模拟信号驱动<br />5.3.4电机控制<br />本章知识点<br />思考题与习题<br />第6章控制系统的可靠性与抗干扰技术<br />6.1可靠性与抗干扰技术的基本概念<br />6.1.1可靠性的概念<br />6.1.2电磁兼容性<br />6.1.3噪声的分类和耦合方式<br />6.1.4控制系统可靠性设计的基本途径<br />6.2硬件的可靠性与抗干扰技术<br />6.2.1元器件与系统结构<br />6.2.2滤波与去耦电路<br />6.2.3隔离与屏蔽技术<br />6.2.4电源干扰的**与接地技术<br />6.2.5电源管理和热插拔技术<br />6.2.6Watchdog技术<br />6.2.7印制板的抗干扰措施 <br />6.3软件的可靠性与抗干扰技术<br />6.3.1存储空间分配和程序结构的设计<br />6.3.2数字滤波技术<br />6.3.3数据的检错和纠错<br />6.3.4开机自检与故障诊断<br />本章知识点<br />思考题与习题<br />第7章控制系统的组态软件<br />7.1工控组态软件概述<br />7.1.1组态软件及其特点<br />7.1.2组态软件的功能<br />7.1.3组态软件的发展<br />7.2MCGS组态软件<br />7.2.1MCGS组态软件的特点和组成<br />7.2.2MCGS工程构成<br />7.2.3MCGS组态过程<br />7.3组态王组态软件<br />7.3.1组态王软件的特点和组成<br />7.3.2组态王软件的构成<br />7.3.3组态王组态过程<br />7.4力控监控组态软件<br />7.4.1力控软件的特点和组成<br />7.4.2力控软件的构成<br />7.4.3力控组态过程<br />本章知识点<br />思考题与习题<br />第8章集散控制系统<br />8.1DCS的产生与发展<br />8.1.1DCS的产生<br />8.1.2DCS的发展<br />8.1.3EPA现场总线<br />8.2DCS的体系结构<br />8.2.1DCS的分层结构<br />8.2.2DCS的硬件结构<br />8.2.3DCS的网络结构<br />8.2.4DCS的软件结构<br />8.3WebField JX300XP控制系统<br />8.3.1概述<br />8.3.2JX300XP系统的组成<br />8.3.3JX300XP系统的硬件<br />8.3.4JX300XP系统的软件<br />本章知识点<br />思考题与习题<br />应用篇学以致用,用学相长<br />第9章计算机控制系统的解决方案<br />9.1基于嵌入式系统的解决方案<br />9.1.1组成和特点<br />9.1.2案例1: 由嵌入式系统控制的全自动洗衣机<br />9.2基于智能控制仪表的解决方案<br />9.2.1组成和特点<br />9.2.2案例2: 基于智能控制仪表的电阻炉温度控制系统<br />9.3基于可编程逻辑控制器的解决方案<br />9.3.1组成和特点<br />9.3.2案例3: PLC控制的工业洗衣机<br />9.4基于分布式数据采集与控制模块的解决方案<br />9.4.1组成和特点<br />9.4.2案例4: 潮流水槽计算机检测与控制系统<br />9.5基于可编程自动化控制器的解决方案<br />9.5.1组成和特点<br />9.5.2案例5: PAC在桥梁健康检测系统中的应用<br />本章知识点<br />思考题与习题<br />第10章计算机控制技术在简单过程控制中的应用<br />10.1实例1: 水箱液位控制<br />10.1.1被控对象和控制方案<br />10.1.2硬件组成<br />10.1.3组态过程<br />10.1.4PID整定实验过程<br />10.2实例2: 锅炉温度控制<br />10.2.1被控对象和控制方案<br />10.2.2硬件组成<br />10.2.3组态过程<br />10.2.4PID算法设计<br />10.2.5PID整定实验过程<br />本章知识点<br />思考题与习题<br />第11章计算机控制技术在流程工业自动化中的应用<br />11.1DCS在循环流化床锅炉中的应用<br />11.1.1工艺介绍<br />11.1.2系统设计<br />11.1.3系统组态<br />11.1.4控制流程<br />11.1.5��统运行<br />11.2DCS在大中型氮肥装置中的应用<br />11.2.1工艺介绍<br />11.2.2系统设计<br />11.2.3系统组态<br />11.2.4控制流程<br />11.2.5系统运行<br />本章知识点<br />思考题与习题<br />附录有关工业自动化产品及企业网址<br />参考文献<br />显示全部信息前 言第2版前言

第2版前言<br /><br /><br />计算机控制技术是信息时代推动自动化发展的重要动力。信息技术又促进了计算机控制技术的深入发展。正如本书第1版中所述,进入21世纪后,计算机控制技术越来越成熟,应用也越来越广泛,目前正朝着微型化、智能化、网络化和规范化方向发展。微型化嵌入式计算机已渗透到控制前端和底层,如各种传感器、执行器、过程通道、交互设备、通信设备等。特别是随着微电子机械系统(microelectronic mechanical system,MEMS)等技术的发展,器件的低成本、低功耗、高精度、微体积的特性越发显著,使得控制技术可以深入到传统的机电技术难以进入的领域。智能化控制器具有自适应、自学习、自诊断和自修复功能,控制质量也进一步提高。特别是随着高性价比微控制器(microcontroller unit,MCU)的飞速发展,各种智能产品、智能制造层出不穷,而这些MCU及其算法是智能化控制的灵魂。网络化使得控制系统的结构**由信息加工单元转向系统的信息传输。控制系统的规模不断扩大,不仅可以对整个工厂的生产过程进行控制,而且也使得跨地域的大规模控制得以实现。以互联网为代表的新一代信息技术与控制技术的深度融合,推动了互联网 时代的来临和发展。规范化要求控制系统的硬件和软件要有统一的标准,强调设备的互换性、系统的互连性。规范化使得控制系统的集成更为灵活,如各种规模的PLC可编程控制器、开放的组态软件、集成开发环境和资源库、各种通信协议、图形化人机接口等,这些都为构建不同架构的控制系统带来了方便,极大地提高了系统的开发效率,降低了系统的维护成本。本书出版5年来,深受广大读者的欢迎和认可。为了适应计算机控制技术的发展,秉承系统性、新颖性、应用性和适用性的原则,本书进行了第2版的修订。第2版保留了第1版的章节结构,全书分为基础篇、技术篇和应用篇,分别介绍计算机控制系统相关的基本理论、主要技术和工程应用。对各章节进行修订的主要内容如下: 基础篇中的第1章增加了新的引例,以体现网络技术在控制系统中的应用,更新了计算机控制技术发展的信息; 第2章增加了利用MATLAB工具实现模型转换和迭代法求解脉冲传递函数的例子; 第3章优化了数字PID控制的参数整定方法,增加了衰减曲线法。技术篇中的第4章增加了基于ARM Cortex架构的32位MCU的简介,提供了PXI、CAN、Modbus接口信息; 第5章增加了一体化步进伺服驱动系统的介绍,删去了8位DAC的内容; 第6章介绍了电源管理技术,优化了Watchdog和数字滤波的说明; 第7章增加了组态王和力控监控组态软件的介绍; 第8章增加了现场总线国际标准EPA的简介。应用篇中的第9章增加了常见计算机控制系统解决方案的比较小结; 第10章优化了PID参数整定的实验过程,给出了衰减曲线法整定的例子; 第11章保留了两个流程工业自动化中的工程实例。另外,还修改和优化了各章节中文字、图片和表格,更新和补充了附录企业网址和参考文献。考虑到信息时代获取知识的途径越来越多,知识的表现形式越来越丰富,而且碎片化学习的需求也越来越高,现将第1版中全书各章小结改为以知识点提要的形式列出,这样可有利于慕课、微课、微视频、翻转课堂等现代化教学资源的制作。本书作为精品课程建设的组成部分,继续提供公开的网络资源,包括各章的教学课件、参考文献、思考题与习题的指导信息,可参见网址http://tec.suda.edu.cn中有关精品课程的链接。丁建强老师负责全书的修订和统稿,**修订了第1章至第6章、第9章; 卢亚平老师**修订了第7章、第8章、第10章、第11章; 任晓老师参与了全书的修订和核对工作。修订编写过程中,参考了大量同类书籍、文献资料及工业自动化产品的技术手册,受益匪浅,再次对相关作者表示敬意和感谢。同时,本书的修订得到了清华大学出版社的大力支持,也在此表示感谢。由于作者水平有限,书中难免还有不足之处,敬请广大读者批评指正。编者2017年1月<br /><br />显示全部信息媒体评论评论免费在线读第3章CHAPTER 3

数字控制器的

设计与实现

本书集作者多年计算机控制技术的教学和应用实践经验,本着“学以致用”的教学理念,通过基础篇、技术篇和应用篇系统阐述了计算机控制系统原理—技术—应用。本书作为精品课程建设的组成部分,力求通过教材及课件、实验指导书、参考资料、思考题与习题的指导信息等资源,构建“立体化教学平台”,提供公开的网络资源,包括①教学大纲;②精心制作的各章教学课件;③实验指导书;④参考资料;⑤思考题与习题的指导信息等。