計算機控制系統(tǒng)

前言

計算機控制科學涉及計算機控制的基本理論、分析、設計與T程實現(xiàn)等多方面內容，采用計算機控制是我國實現(xiàn)現(xiàn)代化的重要標志。當前計算機在實時控制領域得到了廣泛應用，這就要求從事白動控制的T程技術和研發(fā)人員不僅要掌握生產工藝流程和自動控制理論的基本知識，而且還必須掌握計算機控制系統(tǒng)有關硬件、軟件、控制規(guī)律、數(shù)據(jù)通信、現(xiàn)場總線網絡技術和數(shù)據(jù)庫等方面的專業(yè)知識和技術，從而達到設計和應用計算機控制系統(tǒng)的目的。本書全面系統(tǒng)地講述了計算機控制系統(tǒng)的基礎知識與應用技術，除對計算機控制系統(tǒng)的概念、接口技術、常用控制策略、系統(tǒng)設計與實施等作系統(tǒng)和全面的介紹外，還從工程實際出發(fā)，以80x86系統(tǒng)為例，列舉了大量工業(yè)控制實例，并給出r具體電路、80x86匯編語言和部分C語言編寫的應用程序，使學生充分掌握計算機控制系統(tǒng)的基礎知識。同時對工業(yè)自動化領域的新技術如嵌入式系統(tǒng)、現(xiàn)場總線、企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)等作了介紹，使學生及時掌握計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。全書共分8章。第1章為概述部分，介紹r計算機控制系統(tǒng)的一般概念、組成、分類及發(fā)展趨勢；第2章最點介紹了過程輸入輸出接口技術，包括數(shù)據(jù)的采集及保持、模／數(shù)轉換器、數(shù)／模轉換器、計數(shù)／定時器8254、可編程并行I/O接口芯片8255A、開關量接口技術和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；第3章介紹了常用的控制程序，包括巡回檢測、數(shù)字濾波、標度變換、上下限報警、數(shù)碼管顯示及鍵處理；第4章介紹了計算機控制系統(tǒng)的控制策略，包括數(shù)字PID控制、串級控制、大林算法和數(shù)字控制器設計；第5章介紹了數(shù)字控制基礎、逐點比較法插補原理、步進電機和伺服電機的控制；第6章介紹了計算機控制系統(tǒng)的設計方法、軟硬件設計和綜合舉例； 第7章介紹r現(xiàn)場總線及其標準， 重點介紹了CAN總線和PROFIBUS總線；第8章介紹了制造工業(yè)CIMS的體系結構、關鍵技術和設計實例。本書是在楊鵬教授編寫的“計算機控制技術”教材的基礎上，結合多年講授“計算機控制系統(tǒng)”課程的教學經驗和科研成果，參考了國內外的大量文獻和著作編寫而成。河北工業(yè)大學楊鵬教授負責第1章、第3章和第6章的編寫及全書的定稿T作，劉作軍副教授負責第2章和第5章的編寫，郭欣副教授負責第7章的編寫和C語言程序的編寫，陳玲玲博士負責第4章4.1和4.4節(jié)的編寫和全書的校對、統(tǒng)稿工作，孫吳博十負責第5章的部分編寫工作并對全書的匯編語言程序進行了調試。石家莊鐵道學院鄧曉燕教授和杜立強副教授負責第8章和第4章中4.2和4.3節(jié)的編寫。由于編者知識和經驗所限，書中的錯誤和不妥之處請廣大讀者不吝指正。編者2008年6月

內容概要

　　《計算機控制系統(tǒng)》全面系統(tǒng)地介紹了計算機控制系統(tǒng)的特點，強調了系統(tǒng)的整體概念、基礎理論和技術，注重突出先進性，介紹了先進的控制策略和系統(tǒng)，反映了計算機控制系統(tǒng)的最新成果和發(fā)展趨勢。全書共分8章，主要內容為：計算機控制系統(tǒng)概述、過程輸入輸出接口技術、常用控制程序設計、計算機控制系統(tǒng)的控制策略、數(shù)字控制技術、計算機控制系統(tǒng)設計與綜合舉例、現(xiàn)場總線技術、制造工業(yè)企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)?！　　队嬎銠C控制系統(tǒng)》理論深度適中，注意與其他專業(yè)教材的銜接，重點突出、層次分明，既便于教學又便于自學?？勺鳛楦叩仍盒Ｗ詣踊x表、計算機應用等專業(yè)的本科生和研究生的教材，也可作為從事計算機控制系統(tǒng)設計的工程技術人員的參考書。

書籍目錄

前言教學建議第1章 計算機控制系統(tǒng)概述1.1 計算機控制系統(tǒng)的一般概念1.1.1 計算機控制的發(fā)展過程1.1.2 計算機控制系統(tǒng)的基本結構1.1.3 計算機控制系統(tǒng)的特點1.2 計算機控制系統(tǒng)的組成1.3 計算機控制系統(tǒng)的分類1.3.1 計算機操作指導控制系統(tǒng)1.3.2 直接數(shù)字控制系統(tǒng)1.3.3 監(jiān)督計算機控制系統(tǒng)1.3.4 計算機分級控制系統(tǒng)1.3.5 集散控制系統(tǒng)1.3.6 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)1.3.7 計算機集成制造系統(tǒng)1.4 計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢第2章 過程輸入輸出接口技術2.1 數(shù)據(jù)的采樣及保持2.1.1 信號的采樣2.1.2 信號的量化2.1.3 信號的編碼2.1.4 多路開關2.1.5 采樣/保持器2.2 模/數(shù)轉換器2.2.1 模擬輸入信號的調理2.2.2 A/D轉換器的工作原理2.2.3 A/D轉換器的技術指標2.2.4 8位A/D轉換器及其與CPU的接口2.2.5 12位A/D轉換器及其與計算機的接口2.3 數(shù)/模轉換器2.3.1 D/A轉換器原理和基本結構2.3.2 D/A轉換器的主要特性參數(shù)2.3.3 8位D/A轉換器的應用2.3.4 D/A轉換器雙極性模擬輸出的接法2.3.5 12位D/A轉換器2.4 計數(shù)/定時器82542.4.1 8254的功能及結構2.4.2 8254的編程2.4.3 8254的工作方式2.4.4 計數(shù)瞬時值和狀態(tài)信息的讀取2.4.5 8254的應用舉例2.5 可編程并行I/O接口芯片8255A2.5.1 8255A的功能及結構2.5.2 8255A的工作方式2.5.3 8255A的應用2.6 開關量接口技術2.6.1 開關量輸入接口2.6.2 輸出接口隔離技術2.6.3 繼電器輸出接口技術2.6.4 可控硅（晶閘管）輸出接口技術2.6.5 固態(tài)繼電器輸出接口2.6.6 綜合舉例2.7 數(shù)據(jù)采集卡2.7.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2.7.2 典型的數(shù)據(jù)采集卡簡介第3章 常用控制程序設計3.1 巡回檢測程序3.1.1 概述3.1.2 巡啷檢測舉例3.2 數(shù)字濾波程序3.2.1 概述3.2.2 數(shù)字濾波方法3.2.3 數(shù)字濾波程序設計3.3 標度變換程序3.3.1 線性標度變換3.3.2 非線性參數(shù)標度變換3.3.3 非線性補償3.4 上、下限報警程序3.5 數(shù)碼管顯示程序3.5.1 LED數(shù)碼顯示器3.5.2 靜態(tài)顯示3.5.3 動態(tài)顯示3.5.4 LED點陣顯示器的設計3.6 鍵處理程序第4章 計算機控制系統(tǒng)的控制策略4.1 數(shù)字PID控制4.1.1 模擬PID控制器4.1.2 數(shù)字PID控制器控制算法4.1.3 數(shù)字PID控制器控制算法改進4.1.4 數(shù)字PID控制器的參數(shù)整定4.2 串級控制4.2.1 基本原理4.2.2 設計舉例4.3 大林算法4.3.1 大林算法的設計原理4.3.2 振鈴現(xiàn)象及其消除4.4 數(shù)字控制器設計方法4.4.1 連續(xù)對象的離散化方法4.4.2 數(shù)字控制器的離散設計方法第5章 數(shù)字控制技術5.1 數(shù)字控制基礎5.1.1 數(shù)字控制的基本原理5.1.2 數(shù)字控制方式5.1.3 數(shù)字控制系統(tǒng)結構5.2 逐點比較法插補原理5.2.1 逐點比較法直線插補5.2.2 逐點比較法圓弧插補5.3 步進電機的微機控制5.3.1 步進電機結構及T作原理5.3.2 步進電機的工作方式5.3.3 步進電機的功率放大電路5.3.4 步進電機的主要性能指標和使用注意事項5.3.5 步進電機微機控制系統(tǒng)5.4 伺服電機的控制5.4.1 伺服電機及其控制的基本方法5.4.2 伺服電機控制的功率接口技術5.4.3 伺服電機控制系統(tǒng)的檢測元件5.4.4 直流伺服電機系統(tǒng)的設第6章 計算機控制系統(tǒng)設計與綜合舉例第7章 現(xiàn)場總線技術第8章 制造工業(yè)企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)附錄A 常用Z變換、拉氏變換表附錄B C語言程序清單附錄C 匯編語言程序清單參考文獻

章節(jié)摘錄

第1章 計算機控制系統(tǒng)概述計算機控制系統(tǒng)是在自動控制技術和計算機技術飛速發(fā)展的基礎上產生的。20世紀50年代中期，經典的控制理論已經發(fā)展成熟和完備，并在不少工程技術領域中得到了成功應用。在這個基礎上發(fā)展起來的模擬式自動控制系統(tǒng)也達到了相當完善的程度，到現(xiàn)在，它仍然在許多工業(yè)部門占有相當重要的地位，許多元件和系統(tǒng)都已經形成標準化和系列化產品。盡管這種模擬式控制系統(tǒng)對單輸入單輸出系統(tǒng)是很有效的，對一些較復雜的多輸人和多輸出的參數(shù)相互耦合的系統(tǒng)也曾起過積極的作用。但是，它的進一步發(fā)展受到了限制，在控制規(guī)律的實現(xiàn)、系統(tǒng)的優(yōu)化、可靠性等方面越來越不能滿足更高的要求。現(xiàn)代控制理論的發(fā)展為自動控制系統(tǒng)的分析、設計與綜合增添了理論基礎。而計算機技術的發(fā)展為新型控制規(guī)律的實現(xiàn)提供了非常有效的手段，兩者的結合極大地推動了自動控制技術的發(fā)展。1.1 計算機控制系統(tǒng)的一般概念1.1.1　計算機控制的發(fā)展過程在生產過程控制中采用數(shù)字計算機控制的思想出現(xiàn)在20世紀50年代中期，控制理論與計算機技術結合，產生了計算機控制系統(tǒng)，為自動控制系統(tǒng)的應用與發(fā)展開辟了新的途徑。

編輯推薦

《計算機控制系統(tǒng)》一書理論深度適中，注意與其他專業(yè)教材的銜接，重點突出、層次分明，既便于教學又便于自學，可作為高等院校自動化、儀表、計算機應用等專業(yè)的本科生和研究生的教材，也可作為從事計算機控制系統(tǒng)設計的工程技術人員的參考?！队嬎銠C控制系統(tǒng)》特點：●內容豐富、邏輯清晰?！駜热莅才抛駨摹盎A知識的系統(tǒng)性，理論與實踐并重”的原則?！裆钊霚\出的講述計算機控制系統(tǒng)，易學易教。

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