微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)

前言

微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱工控機(jī)）可靠性高、實(shí)時(shí)性好，且具有標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、組合化和開放式結(jié)構(gòu)，能適應(yīng)千差萬別的工業(yè)控制對(duì)象，因而成為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化中不可缺少的工具。本書是在編者多年來講授該門課程和從事微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)研究工作的基礎(chǔ)上，參考了國內(nèi)外大量文獻(xiàn)和其他教材精心編寫而成。本書除作為自動(dòng)化專業(yè)、機(jī)電一體化專業(yè)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)的本科、?？茖W(xué)生教材外，也可作為高等教育自學(xué)教材和有關(guān)工程技術(shù)人員參考書。全書共分7章。第1章介紹了微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本概念與組成、微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分類及發(fā)展趨勢(shì)。第2章介紹了微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的過程輸入輸出技術(shù)，包括模擬量輸入輸出通道的一般結(jié)構(gòu)與數(shù)字量輸入輸出通道的一般結(jié)構(gòu)；常用A／D、I）／A接口技術(shù)及模擬量輸入輸出通道設(shè)計(jì)舉例。第3章介紹了微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的常用控制算法，包括數(shù)字濾波與數(shù)據(jù)處理、數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)方法、數(shù)字PID控制器的設(shè)計(jì)、最少拍控制算法、大林控制算法、模糊控制及應(yīng)用實(shí)例。第4章簡(jiǎn)述了工控機(jī)的抗干擾與可靠性技術(shù)，包括硬件抗干擾技術(shù)、軟件抗干擾技術(shù)及容錯(cuò)技術(shù)。第5章介紹了工控機(jī)的數(shù)據(jù)通信技術(shù)。第6章介紹了微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則、方法和步驟，并通過具體的應(yīng)用實(shí)例使讀者掌握如何設(shè)計(jì)滿足一定要求的微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。第7章介紹了分散型控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，包括分散型控制系統(tǒng)的構(gòu)成、工控組態(tài)軟件、現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。本書在介紹微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)時(shí)，注重軟件與硬件的有機(jī)結(jié)合以幫助讀者建立微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的整體概念。為了便于讀者對(duì)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及相關(guān)控制算法的理解和自學(xué)，書中給出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)例子和習(xí)題，使讀者通過對(duì)本書的學(xué)習(xí)，了解微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及相關(guān)應(yīng)用常識(shí)，并具備對(duì)微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)的能力。

內(nèi)容概要

　　本書共分7章，以80x86及51系列單片機(jī)為控制工具，系統(tǒng)地討論了微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與工程實(shí)現(xiàn)問題。其主要內(nèi)容包括微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概論；微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的過程輸入輸出技術(shù)；微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的常用控制算法；工控機(jī)的抗干擾與可靠性技術(shù)；工控機(jī)的數(shù)據(jù)通信技術(shù)；微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用；分散型控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。每章配有習(xí)題，以指導(dǎo)讀者深入地進(jìn)行學(xué)習(xí)。    奪書除作為自動(dòng)化專業(yè)、機(jī)電一體化專業(yè)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)的本科、?？茖W(xué)生教材外，也可作為高等教育自學(xué)教材和有關(guān)工程技術(shù)人員參考書。

書籍目錄

出版說明前言第1章　微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概論  1.1　微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理    1.1.1　常規(guī)控制系統(tǒng)    1.1.2　微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)  1.2　微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分類    1.2.1　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)    1.2.2　直接數(shù)字控制系統(tǒng)    1.2.3　監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)    1.2.4　分散型控制系統(tǒng)    1.2.5　現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)    1.2.6　計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)  1.3　微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成    1.3.1　硬件組成    1.3.2　軟件組成  1.4　微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢(shì)    1.4.1　微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀    1.4.2　微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)  1.5  習(xí)題第2章　微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的過程輸入輸出技術(shù)　2.1　過程輸入輸出通道概述    2.1.1　模擬量輸入通道的一般結(jié)構(gòu)    2.1.2　模擬量輸出通道的一般結(jié)構(gòu)    2.1.3　數(shù)字量輸入通道的一般結(jié)構(gòu)    2.1.4　數(shù)字量輸出通道的一般結(jié)構(gòu)　2.2　模擬量輸入通道    2.2.1　模擬量輸入通道中的信號(hào)變換    2.2.2　A／D轉(zhuǎn)換器    2.2.3　常用A／D轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)    2.2.4　模擬量輸入通道設(shè)計(jì)舉例　2.3　模擬量輸出通道……第3章　微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的常用控制算法第5章　工控機(jī)的數(shù)據(jù)通信技術(shù)第6章　微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用第7章　分散型控制系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)附錄　Z變換公式表參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：常規(guī)控制系統(tǒng)是連續(xù)控制系統(tǒng)，它連續(xù)不斷地測(cè)量，經(jīng)過反饋及補(bǔ)償后，對(duì)生產(chǎn)過程產(chǎn)生連續(xù)不斷的控制。微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是采樣控制系統(tǒng)。微型計(jì)算機(jī)每隔一個(gè)采樣周期T會(huì)對(duì)被控參數(shù)進(jìn)行一次測(cè)量，根據(jù)一定控制規(guī)律計(jì)算出控制量后，去控制生產(chǎn)過程。在兩次采樣時(shí)刻之間，微型計(jì)算機(jī)對(duì)被控參數(shù)不進(jìn)行測(cè)量，其輸出控制量自然也保持不變。當(dāng)用一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)控制多個(gè)參數(shù)時(shí)，微型計(jì)算機(jī)按巡回測(cè)量控制方式工作。在每個(gè)采樣周期中，微型計(jì)算機(jī)依次對(duì)各個(gè)被控參數(shù)進(jìn)行測(cè)量控制，完成一個(gè)參數(shù)的測(cè)量與控制后，再進(jìn)行下一個(gè)參數(shù)的測(cè)量與控制。從本質(zhì)上看，微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制過程可以歸結(jié)為以下3個(gè)步驟：1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。對(duì)被控參數(shù)的瞬時(shí)值進(jìn)行測(cè)量。2）實(shí)時(shí)決策。對(duì)表征被控參數(shù)狀態(tài)的測(cè)量值進(jìn)行分析，并按已定的控制規(guī)律，作出相應(yīng)的控制決策。3）實(shí)時(shí)控制。根據(jù)決策，實(shí)時(shí)地對(duì)控制機(jī)構(gòu)發(fā)出控制信號(hào)，使其完成相應(yīng)的控制任務(wù)。上述過程不斷重復(fù)，使系統(tǒng)能夠按一定動(dòng)態(tài)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行工作，并能對(duì)被控參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)做出相關(guān)處理?？刂七^程的3個(gè)步驟對(duì)應(yīng)著微型計(jì)算機(jī)的信息輸入、數(shù)據(jù)運(yùn)算處理和輸出操作。所謂“實(shí)時(shí)”是指信號(hào)的輸入、運(yùn)算處理和輸出能在一定的時(shí)間內(nèi)完成，即要求微型計(jì)算機(jī)對(duì)輸入信號(hào)要以足夠快的速度進(jìn)行測(cè)量與處理，并在一定的時(shí)間內(nèi)作出反應(yīng)或產(chǎn)生相應(yīng)的控制。超出了這個(gè)時(shí)問，就會(huì)失去控制時(shí)機(jī)。實(shí)時(shí)概念不能脫離具體過程，如煉鋼爐的爐溫控制，也許延遲1s仍然是實(shí)時(shí)的；而一個(gè)火炮控制系統(tǒng)，當(dāng)目標(biāo)狀態(tài)量變化時(shí)，一般必須在幾毫秒或幾十毫秒內(nèi)作出響應(yīng)，否則就無法擊中目標(biāo)。實(shí)時(shí)性指標(biāo)涉及到一系列時(shí)間延遲，如儀表延遲、輸入延遲、運(yùn)算處理延遲、輸出延遲等。另外，中斷是微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制的一個(gè)十分重要的功能。

編輯推薦

《微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》附電子教案。

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