計算機控制技術

第1章自動控制系統(tǒng)的基本概念1
1.1自動控制系統(tǒng)的基本概念2
1.1.1自控系統(tǒng)的工作原理2
1.1.2自動控制的基本方式5
1.1.3對控制系統(tǒng)的基本要求6
1.2計算機控制系統(tǒng)的一般構成7
1.2.1一般概念7
1.2.2計算機控制系統(tǒng)的組成8
1.2.3微機控制系統(tǒng)的分類10
1.3計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展15
小結16
習題16
第2章自動控制系統(tǒng)分析基礎18
2.1控制系統(tǒng)的數(shù)學模型18
2.1.1系統(tǒng)微分方程的建立18
2.1.2非線性微分方程的線性化20
2.1.3微分方程的解21
2.2傳遞函數(shù)24
2.2.1傳遞函數(shù)的概念及定義25
2.2.2傳遞函數(shù)的基本性質26
2.2.3結構圖等效變換及系統(tǒng)的傳遞函數(shù)28
小結37
習題37
第3章連續(xù)控制系統(tǒng)的分析與設計39
3.1系統(tǒng)響應指標與輸入信號39
3.1.1系統(tǒng)的性能指標39
3.1.2典型輸入信號40
3.2時域分析法41
3.2.1系統(tǒng)的階躍響應分析42
3.2.2控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性49
3.2.3反饋控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差53
3.3頻率響應分析法59
3.3.1頻率響應的基本概念59
3.3.2典型環(huán)節(jié)的頻率特性61
3.3.3開環(huán)系統(tǒng)的頻率特性66
3.3.4頻率法分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能指標69
3.4用頻率法校正系統(tǒng)72
3.4.1校正與綜合的基本概念72
3.4.2綜合設計的主要方法75
小結77
習題77
第4章數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計81
4.1概述81
4.1.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構成81
4.1.2過程通道的作用與分類81
4.2模擬量輸入通道82
4.2.1信號的采樣和量化82
4.2.2模擬量輸入通道的組成84
4.2.3A/D轉換器及其接口技術86
4.3模擬量輸出通道93
4.3.1模擬量輸出通道的結構形式93
4.3.2D/A轉換器及其接口技術94
4.4數(shù)字量輸入輸出通道99
4.4.1數(shù)字量輸入通道99
4.4.2數(shù)字量輸出通道100
4.5數(shù)據(jù)處理與濾波101
4.5.1線性化處理101
4.5.2標度變換102
4.5.3數(shù)字濾波103
小結106
習題107
第5章順序與數(shù)字程序控制108
5.1順序控制與可編程序控制器108
5.1.1順序控制器概述108
5.1.2繼電器控制邏輯與梯形圖108
5.1.3PLC及其簡單應用111
5.2開環(huán)數(shù)字程序控制114
5.2.1開環(huán)數(shù)字控制原理114
5.2.2平面直線插補算法116
5.2.3四象限直線插補算法120
5.3平面圓弧插補算法120
5.3.1第一象限圓弧插補算法與實現(xiàn)120
5.3.2四象限圓弧插補計算公式124
小結126
習題126
第6章數(shù)字控制器的模擬化設計128
6.1概述128
6.1.1數(shù)字控制器的設計方法128
6.1.2差分變換法128
6.2數(shù)字PID控制器的設計130
6.2.1模擬PID控制器130
6.2.2數(shù)字PID控制器131
6.3數(shù)字PID控制算法的改進133
6.3.1抑制積分飽和的PID算法133
6.3.2不完全微分的PID算法134
6.3.3微分先行PID算法136
6.3.4純滯后的補償算法137
6.3.5帶死區(qū)的PID控制138
6.3.6時間最優(yōu)PID控制138
6.4PID控制器的參數(shù)整定139
6.4.1采樣周期T的選擇原則139
6.4.2用擴充臨界比例度法選擇PID參數(shù)140
6.4.3用擴充響應曲線法選擇PID參數(shù)140
6.4.4PID歸一參數(shù)整定法141
6.4.5湊試法確定PID參數(shù)142
小結142
習題142
第7章離散控制系統(tǒng)設計144
7.1離散系統(tǒng)分析基礎144
7.1.1Z變換及性質144
7.1.2Z反變換149
7.1.3用Z變換解差分方程153
7.1.4脈沖傳遞函數(shù)及方框圖分析155
7.2離散系統(tǒng)性能分析160
7.2.1s域到z域的變換160
7.2.2離散系統(tǒng)穩(wěn)定性及穩(wěn)定條件161
7.2.3參數(shù)對穩(wěn)定性影響162
7.2.4采樣系統(tǒng)的動態(tài)特性分析163
7.3數(shù)字控制器直接設計165
7.3.1直接數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)165
7.3.2最少拍有波紋控制器設計166
7.3.3最少拍無波紋控制器設計173
7.4大林(Dahlin)算法174
7.4.1一階被控對象的大林算法175
7.4.2二階被控對象的大林算法175
7.4.3振鈴現(xiàn)象及其抑制176
7.5數(shù)字控制器D(z)算法實現(xiàn)178
7.5.1直接程序設計178
7.5.2串行程序設計180
7.5.3并行程序設計182
小結184
習題184
第8章計算機控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)187
8.1概述187
8.2系統(tǒng)設計的原則與步驟188
8.2.1計算機應用系統(tǒng)的一般構成188
8.2.2應用系統(tǒng)的設計原則和要求190
8.2.3系統(tǒng)設計的基本內容和步驟192
8.3系統(tǒng)的工程設計與實現(xiàn)198
8.3.1系統(tǒng)總體方案設計198
8.3.2硬件的工程設計與實現(xiàn)200
8.3.3軟件的工程設計與實現(xiàn)202
8.3.4系統(tǒng)的調試與運行204
8.4計算機控制系統(tǒng)設計實例206
8.4.1城市交通管理控制系統(tǒng)分析與設計206
8.4.2啤酒發(fā)酵過程計算機控制系統(tǒng)210
小結215
習題215
第9章工業(yè)控制網(wǎng)絡216
9.1集散控制系統(tǒng)216
9.1.1概述216
9.1.2集散系統(tǒng)的基本結構218
9.1.3集散系統(tǒng)的特點221
9.1.4集散系統(tǒng)的發(fā)展方向與趨勢221
9.2現(xiàn)場總線概述222
9.2.1現(xiàn)場總線的含義222
9.2.2現(xiàn)場總線對自動化領域的變革224
9.2.3現(xiàn)場總線產生的原因224
9.2.4現(xiàn)場總線發(fā)展過程225
9.2.5現(xiàn)場總線的設備226
9.3五種有影響的現(xiàn)場總線227
9.3.1FF(FoundationFieldbus)227
9.3.2LONWORKS(LocalOperatingNetworks)227
9.3.3PROFIBUS(ProcessFieldbus)228
9.3.4CAN(ControlAreaNetwork)228
9.3.5HART(HighwayAddressableRemoteTransducer)229
9.4OSI參考模型與現(xiàn)場總線通信模型230
9.4.1基金會現(xiàn)場總線通信模型230
9.4.2LONWORKS通信模型231
9.4.3PROFIBUS通信模型231
9.4.4CAN通信模型232
9.4.5HART通信模型232
9.5FF現(xiàn)場總線技術232
9.5.1物理層(PhysicalLayer)232
9.5.2數(shù)據(jù)鏈路層(DataLinkLayer)236
9.5.3應用層(ApplicationLayer)238
9.5.4用戶層(UserLayer)240
9.6現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)設計244
小結247
習題247
附錄部分函數(shù)的Z變換.拉氏變換表248
參考文獻249