計算機控制技術(shù)（第4版）

第1章計算機控制系統(tǒng)概述1
1.1計算機控制系統(tǒng)特征與組成1
1.1.1計算機控制系統(tǒng)的特征1
1.1.2計算機控制系統(tǒng)的工作原理和工作方式3
1.1.3計算機控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)4
1.1.4計算機控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)5
1.2計算機控制系統(tǒng)的分類5
1.2.1操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)6
1.2.2直接數(shù)字控制系統(tǒng)6
1.2.3監(jiān)督計算機控制系統(tǒng)7
1.2.4集散控制系統(tǒng)7
1.2.5現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)8
1.2.6綜合自動化系統(tǒng)9
1.3計算機控制系統(tǒng)的數(shù)學模型9
1.4計算機控制的發(fā)展11
1.4.1計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展過程11
1.4.2計算機控制系統(tǒng)理論的發(fā)展概況12
1.4.3計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢15
習題116
第2章工業(yè)控制計算機17
2.1工控機17
2.1.1IPC的組成與特點17
2.1.2IPC的內(nèi)部總線20
2.1.3IPC的外部總線24
2.1.4IPC的輸入/輸出模板30
2.1.5IPC的主要產(chǎn)品32
2.2可編程控制器36
2.2.1可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)37
2.2.2可編程控制器的分類與特點39
2.2.3可編程控制器的主要產(chǎn)品41
2.3嵌入式系統(tǒng)43
2.3.1嵌入式系統(tǒng)的組成與特點43
2.3.2典型的嵌入式微處理器47
2.3.3典型的嵌入式微控制器50
習題251
第3章輸入輸出接口與信息通道技術(shù)52
3.1數(shù)字量輸入輸出通道52
3.1.1數(shù)字量輸入輸出接口技術(shù)52
3.1.2數(shù)字量輸入通道53
3.1.3數(shù)字量輸出通道54
3.2模擬量輸入通道55
3.2.1模擬量輸入通道的組成56
3.2.2信號調(diào)理56
3.2.3多路轉(zhuǎn)換器57
3.2.4前置放大器58
3.2.5采樣保持器60
3.2.6常用的A/D轉(zhuǎn)換器61
3.2.7A/D轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計65
3.2.8模擬量輸入通道設(shè)計68
3.3模擬量輸出通道70
3.3.1模擬量輸出通道的結(jié)構(gòu)形式70
3.3.2常用的D/A轉(zhuǎn)換器71
3.3.3D/A轉(zhuǎn)換器的接口技術(shù)73
3.3.4D/A轉(zhuǎn)換器的輸出形式75
3.3.5V/I變換76
3.3.6D/A轉(zhuǎn)換通道設(shè)計77
3.4人機交互通道79
3.4.1鍵盤接口79
3.4.2顯示器接口81
習題386
第4章計算機控制系統(tǒng)抗干擾技術(shù)88
4.1計算機控制系統(tǒng)主要干擾分析88
4.1.1干擾的來源88
4.1.2干擾的傳播途徑89
4.1.3過程通道中的干擾90
4.2過程通道中的抗干擾技術(shù)91
4.2.1串模干擾的抑制91
4.2.2共模干擾的抑制92
4.2.3長線傳輸干擾的抑制93
4.3接地技術(shù)95
4.3.1地線系統(tǒng)分析95
4.3.2計算機控制系統(tǒng)輸入環(huán)節(jié)的接地97
4.3.3主機系統(tǒng)的接地97
4.4供電技術(shù)98
4.4.1交流電源環(huán)節(jié)的抗干擾技術(shù)99
4.4.2直流電源環(huán)節(jié)的抗干擾技術(shù)99
習題4100
第5章數(shù)字控制技術(shù)101
5.1數(shù)字控制系統(tǒng)101
5.1.1數(shù)字控制系統(tǒng)的組成101
5.1.2數(shù)字控制原理102
5.1.3數(shù)字控制系統(tǒng)的分類102
5.1.4伺服控制系統(tǒng)104
5.2逐點比較法插補原理105
5.2.1逐點比較法直線插補105
5.2.2逐點比較法圓弧插補108
5.3步進電機的伺服控制技術(shù)110
5.3.1開環(huán)步進伺服系統(tǒng)的構(gòu)成110
5.3.2步進電機的工作原理111
5.3.3步進電機的工作方式113
5.3.4步進電機IPC控制技術(shù)113
5.3.5步進電機單片機控制技術(shù)116
5.4直流伺服電機的伺服控制技術(shù)118
5.4.1直流伺服電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理118
5.4.2直流伺服電機的驅(qū)動與控制119
習題5121
第6章常規(guī)及復(fù)雜控制技術(shù)122
6.1數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計122
6.1.1數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計步驟122
6.1.2數(shù)字PID控制器123
6.1.3數(shù)字PID控制器的改進126
6.1.4數(shù)字PID控制器參數(shù)的整定129
6.2數(shù)字控制器的離散化設(shè)計132
6.2.1數(shù)字控制器的離散化設(shè)計步驟132
6.2.2最少拍控制器設(shè)計133
6.2.3最少拍無紋波控制器設(shè)計138
6.3純滯后控制技術(shù)140
6.3.1大林算法140
6.3.2Smith預(yù)估控制144
6.4串級控制技術(shù)147
6.4.1串級控制的結(jié)構(gòu)和原理147
6.4.2數(shù)字串級控制算法148
6.5前饋反饋控制技術(shù)149
6.5.1前饋反饋控制的結(jié)構(gòu)149
6.5.2數(shù)字前饋反饋控制算法150
6.6解耦控制技術(shù)151
6.6.1解耦控制的原理151
6.6.2數(shù)字解耦控制算法153
習題6154
第7章計算機控制系統(tǒng)軟件設(shè)計技術(shù)156
7.1軟件設(shè)計方法與監(jiān)控組態(tài)軟件概述156
7.1.1常用的軟件設(shè)計方法156
7.1.2計算機控制系統(tǒng)的應(yīng)用軟件158
7.1.3監(jiān)控組態(tài)軟件160
7.2測量數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)163
7.2.1系統(tǒng)誤差的自動校準163
7.2.2線性化處理164
7.2.3標度變換166
7.2.4插值算法168
7.2.5越限報警處理169
7.3軟件抗干擾技術(shù)170
7.3.1數(shù)字濾波技術(shù)170
7.3.2輸入輸出數(shù)字量的軟件抗干擾技術(shù)174
7.3.3指令冗余技術(shù)174
7.3.4軟件陷阱技術(shù)174
7.4數(shù)字PID控制器的工程實現(xiàn)175
7.4.1給定值處理175
7.4.2被控量處理176
7.4.3偏差處理176
7.4.4控制算法的實現(xiàn)177
7.4.5控制量處理178
7.4.6自動/手動切換處理179
習題7180
第8章先進控制技術(shù)181
8.1模糊控制技術(shù)181
8.1.1模糊控制的數(shù)學基礎(chǔ)181
8.1.2模糊控制的基礎(chǔ)理論183
8.1.3模糊控制的基本原理184
8.1.4模糊控制器的設(shè)計186
8.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)189
8.2.1神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理和結(jié)構(gòu)189
8.2.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制192
8.3預(yù)測控制技術(shù)194
8.3.1基本理論195
8.3.2動態(tài)矩陣控制198
8.4機器學習201
8.4.1機器學習的基本概念201
8.4.2機器學習的分類202
8.4.3機械式學習203
8.4.4指導(dǎo)式學習204
習題8205
第9章工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)206
9.1工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)概述206
9.1.1企業(yè)的信息化與自動化206
9.1.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的特點207
9.1.3控制網(wǎng)絡(luò)的類型207
9.2控制網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)基礎(chǔ)208
9.2.1網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)208
9.2.2介質(zhì)訪問控制技術(shù)209
9.2.3差錯控制技術(shù)211
9.2.4網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及其層次結(jié)構(gòu)212
9.2.5TCP/IP參考模型概述216
9.3工業(yè)以太網(wǎng)217
9.3.1工業(yè)以太網(wǎng)與以太網(wǎng)217
9.3.2以太網(wǎng)的優(yōu)勢218
9.3.3工業(yè)以太網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)219
9.3.4常用的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議222
9.4集散控制系統(tǒng)222
9.4.1DCS概述222
9.4.2DCS的分散過程控制級224
9.4.3DCS的集中操作監(jiān)控級226
9.4.4DCS的綜合信息管理級226
9.5現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)227
9.5.1現(xiàn)場總線技術(shù)概述227
9.5.2典型的現(xiàn)場總線230
9.5.3FCS的體系結(jié)構(gòu)234
9.5.4開放現(xiàn)場控制系統(tǒng)集成橋梁235
9.6綜合自動化系統(tǒng)238
9.6.1流程工業(yè)綜合自動化體系結(jié)構(gòu)238
9.6.2流程工業(yè)MES240
9.7物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)241
9.7.1物聯(lián)網(wǎng)的基本架構(gòu)241
9.7.2物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用242
9.8工業(yè)4.0技術(shù)244
9.8.1工業(yè)4.0概述244
9.8.2信息物理系統(tǒng)245
9.8.3智能工廠與智能生產(chǎn)246
9.8.4中國制造2025247
習題9247
第10章計算機控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)248
10.1系統(tǒng)設(shè)計的原則與過程248
10.1.1系統(tǒng)設(shè)計的原則248
10.1.2系統(tǒng)設(shè)計的過程249
10.2系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)251
10.2.1初步設(shè)計251
10.2.2硬件的詳細設(shè)計252
10.2.3軟件的詳細設(shè)計254
10.2.4系統(tǒng)的運行調(diào)試256
10.3電熱油爐溫度自動控制系統(tǒng)設(shè)計258
10.3.1控制任務(wù)與工藝要求258
10.3.2硬件系統(tǒng)詳細設(shè)計259
10.3.3PID算法及參數(shù)整定264
10.3.4軟件設(shè)計264
10.4換熱站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計267
10.4.1換熱站的運行原理與控制要求267
10.4.2換熱站監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計268
10.4.3換熱站監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計269
10.4.4換熱站監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計270
10.5TM11型三維步進電機直線運動平臺PLC控制系統(tǒng)設(shè)計272
10.5.1TM11型三維步進電機直線運動平臺的組成272
10.5.2控制系統(tǒng)總體設(shè)計272
10.5.3控制系統(tǒng)硬件設(shè)計273
10.5.4控制系統(tǒng)軟件設(shè)計274
10.6基于視覺導(dǎo)航的智能車控制系統(tǒng)設(shè)計276
10.6.1系統(tǒng)設(shè)計要求276
10.6.2基于視覺導(dǎo)航的智能車控制系統(tǒng)總體設(shè)計276
10.6.3基于視覺導(dǎo)航的智能車控制系統(tǒng)硬件設(shè)計276
10.6.4算法設(shè)計281
參考文獻284