計算機(jī)控制系統(tǒng)

內(nèi)容概要

　　《計算機(jī)控制系統(tǒng)》不僅給出了理論分析結(jié)果，而且簡要地闡述了算法步驟、MATLAB仿真工具的應(yīng)用和對一些實(shí)際問題的仿真處理過程，每章都附有典型例題?！队嬎銠C(jī)控制系統(tǒng)》主要內(nèi)容包括：計算機(jī)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論；模糊控制、離散狀態(tài)空間設(shè)計法（極點(diǎn)配置法、最優(yōu)控制）、PID及其改進(jìn)方法、數(shù)字控制器直接設(shè)計法等控制策略及其算法；工控機(jī)、PLC、DSP、單片機(jī)等控制用計算機(jī)及其應(yīng)用實(shí)例，闡述如何構(gòu)建和實(shí)現(xiàn)計算機(jī)控制系統(tǒng)（設(shè)計方法、接口技術(shù)、電磁兼容技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)、組態(tài)技術(shù)等）；基礎(chǔ)實(shí)驗指導(dǎo)。　　《計算機(jī)控制系統(tǒng)》例題豐富，實(shí)用性強(qiáng)，提倡以實(shí)驗為主導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力?！队嬎銠C(jī)控制系統(tǒng)》可作為高等學(xué)校自動化、電氣技術(shù)、智能科學(xué)與技術(shù)、機(jī)電一體化、電子信息、測控技術(shù)、計算機(jī)應(yīng)用及其他相關(guān)專業(yè)的教學(xué)用書。對于廣大的工程技術(shù)人員，也是一本有價值的參考書和培訓(xùn)教材?！　∠刃拚n程：微機(jī)原理及應(yīng)用、軟件技術(shù)基礎(chǔ)和自動控制理論。

書籍目錄

前言第1章 概論1.1 計算機(jī)控制系統(tǒng)的基本原理與組成1.1.1 計算機(jī)控制系統(tǒng)的基本原理1.1.2 計算機(jī)控制系統(tǒng)的組成1.2 計算機(jī)控制系統(tǒng)的分類1.2.1 按控制方式分類1.2.2 按功能和系統(tǒng)構(gòu)成分類1.2.3 按控制規(guī)律分類1.3 計算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展1.3.1 計算機(jī)技術(shù)對控制技術(shù)的影響1.3.2 計算機(jī)控制理論的發(fā)展1.3.3 計算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢習(xí)題第2章 計算機(jī)控制系統(tǒng)的分析2.1 計算機(jī)控制系統(tǒng)中信號的變換2.1.1 模數(shù)轉(zhuǎn)換與采樣定理2.1.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換與零階保持器2.1.3 計算機(jī)控制系統(tǒng)的簡化框圖2.2 計算機(jī)控制系統(tǒng)的z傳遞函數(shù)2.2.1 數(shù)字控制器的z傳遞函數(shù)2.2.2 連續(xù)部分的z傳遞函數(shù)2.2.3 閉環(huán)z傳遞函數(shù)2.3 計算機(jī)控制系統(tǒng)的特性分析2.3.1 穩(wěn)定性2.3.2 穩(wěn)態(tài)誤差2.3.3 動態(tài)性能習(xí)題第3章數(shù)字PID控制器3.1 PID控制算法3.1.1 模擬.PID調(diào)節(jié)器3.1.2 數(shù)字PID控制算法3.2 標(biāo)準(zhǔn)PID控制算法的改進(jìn)3.2.1 “飽和”作用的抑制3.2.2 干擾的抑制3.2.3 給定值突變時對控制量進(jìn)行阻尼的算法3.2.4 其他修改算法3.3 非線性PID控制器3.3.1 帶死區(qū)的PID控制3.3.2 時間最優(yōu)PID控制3.4 數(shù)字PID控制器參數(shù)的整定3.4.1 整定的基本步驟3.4.2 經(jīng)驗法3.4.3 實(shí)驗法3.4.4 參數(shù)的自整定3.4.5 PID參數(shù)尋優(yōu)3.4.6 采樣周期的選擇3.5 純滯后的補(bǔ)償——Smith預(yù)估補(bǔ)償3.6 ：PID串級控制3.6.1 串級控制系統(tǒng)的分析3.6.2 數(shù)字PID串級控制系統(tǒng)3.6.3 主、副調(diào)節(jié)器控制規(guī)律的選擇3.6.4 串級調(diào)節(jié)器的整定方法3.6.5 副回路微分先行串級控制習(xí)題第4章 數(shù)字控制器的直接設(shè)計方法4.1 數(shù)字控制器的直接設(shè)計步驟4.2 最少拍有紋波控制器設(shè)計4.2.1 由系統(tǒng)的準(zhǔn)確性確定中(z)4.2.2 由系統(tǒng)的快速性確定中(z)4.2.3 由D(z)的物理可實(shí)現(xiàn)性確定西(z)4.2.4 由系統(tǒng)的穩(wěn)定性確定中(z)4.3 最少拍無紋波控制器設(shè)計4.3.1 紋波產(chǎn)生的原因4.3.2 最少拍無紋波控制器設(shè)計方法4.4 慣性因子法4.4.1 有限拍系統(tǒng)的局限性4.4.2 慣性因子法簡介4.5 大林算法4.5.1 大林算法的基本形式4.5.2 振鈴的強(qiáng)弱及振鈴消除方法習(xí)題第5章 基于狀態(tài)空間模型的設(shè)計法5.1 控制系統(tǒng)的離散狀態(tài)空間描述5.1.1 連續(xù)系統(tǒng)的精確離散化概述5.1.2 線性系統(tǒng)的離散化5.1.3 一類仿射非線性系統(tǒng)的精確離散化5.1.4 離散系統(tǒng)的解5.2 離散系統(tǒng)的能控性、能觀性與穩(wěn)定性5.2.1 離散系統(tǒng)的能控性5.2.2 離散系統(tǒng)的能觀性5.2.3 穩(wěn)定性分析5.3 極點(diǎn)配置設(shè)計法5.3.1 基于極點(diǎn)配置的狀態(tài)反饋控制規(guī)律設(shè)計5.3.2 基于極點(diǎn)配置的觀測器設(shè)計5.3.3 基于極點(diǎn)配置的控制器設(shè)計5.4 線性二次型最優(yōu)控制5.4.1 LQR問題的描述5.4.2 二次型性能指標(biāo)函數(shù)的離散化5.4.3 LQR最優(yōu)控制規(guī)律的計算5.4.4 LQR與Liapunov最優(yōu)狀態(tài)反饋設(shè)計的關(guān)系5.4.5 LQR設(shè)計與極點(diǎn)配置設(shè)計的比較習(xí)題第6章 模糊控制6.1 模糊控制的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)6.1.1 模糊集合6.1.2 模糊關(guān)系與模糊矩陣6.1.3 模糊邏輯與模糊推理6.2 模糊控制系統(tǒng)6.2.1 模糊控制的基本原理6.2.2 模糊控制系統(tǒng)的分類6.2.3 模糊控制器設(shè)計的基本方法6.3 從實(shí)例中看模糊控制。6.3.1 基于Mamdani模糊推理的溫度和壓力過程控制，6.3.2 洗衣機(jī)洗滌時間的自動調(diào)節(jié)設(shè)計6.3.3 模糊自適應(yīng)整定PID控制6.3.4 基于Sugeno模糊推理的倒立擺模糊控制6.4 模糊控制的優(yōu)點(diǎn)及其所面臨的主要任務(wù)習(xí)題第7章 控制用計算機(jī)簡介7.1 工業(yè)控制計算機(jī)7.1.1 工控機(jī)的特點(diǎn)7.1.2 工業(yè)控制計算機(jī)系統(tǒng)的組成7.1.3 工控機(jī)總線介紹7.2 可編程序控制器7.2.1 PLc的基本組成7.2.2 PLC的工作原理7.2.3 PLc控制系統(tǒng)7.3 單片機(jī)7.3.1 單片機(jī)控制系統(tǒng)7.3.2 ATMEL51系列單片機(jī)簡介7.4 ARM處理器7.4.1 ARM處理器概述7.4.2 ARM體系結(jié)構(gòu)7.4.3 三星$3C44：BOX處理器簡介7.5 數(shù)字信號處理器7.5.1 DSF芯片概述7.5.2 DSF-芯片的基本結(jié)構(gòu)7.5.3 TMS320C2000系列DSt簡介習(xí)題第8章 過程通道8.1 過程通道的作用8.2 模擬量輸出通道8.2.1 模擬量輸出通道的結(jié)構(gòu)形式8.2.2 D／A轉(zhuǎn)換器8.3 模擬量輸入通道8.3.1 信號處理器8.3.2 多路轉(zhuǎn)換器(多路開關(guān))8.3.3 放大器8.3.4 采樣保持器8.3.5 A／D轉(zhuǎn)換器8.4 開關(guān)量(數(shù)字量)輸入輸出通道8.4.1 數(shù)字量輸入調(diào)理8.4.2 數(shù)字量輸出調(diào)理8.5 信號的標(biāo)度變換8.5.1 量程自動轉(zhuǎn)換8.5.2 線性參數(shù)標(biāo)度變換8.5.3 非線性參數(shù)標(biāo)度變換8.6 數(shù)字濾波技術(shù)習(xí)題第9章 控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)9.1 控制網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別9.2 控制網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)9.3 分級遞階控制策略9.3.1 分解一協(xié)調(diào)的基本原理9.3.2 多目標(biāo)最優(yōu)決策9.4 控制網(wǎng)絡(luò)配置結(jié)構(gòu)9.4.1 控制網(wǎng)絡(luò)的硬件體系9.4.2 控制網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)軟件9.5 現(xiàn)場總線技術(shù)9.5.1 現(xiàn)場總線的技術(shù)特點(diǎn)9.5.2 現(xiàn)場總線的通信標(biāo)準(zhǔn)9.5.3 幾種有影響的現(xiàn)場總線9.6 基于Internet的遠(yuǎn)程控制習(xí)題第10章 計算機(jī)控制系統(tǒng)的電磁兼容技術(shù)10.1 電磁兼容概述10.1.1 干擾源及其作用形式10.1.2 干擾的傳播途徑10.2 電磁干擾抑制技術(shù)10.2.1 濾波10.2.2 屏蔽10.2.3 接地10.2.4 隔離10.2.5 供電技術(shù)10.3 信號的長線傳輸10.3.1 串?dāng)_噪聲10.3.2 信號反射習(xí)題第11章 計算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計11.1 計算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計的基本要求和特點(diǎn)11.1.1 系統(tǒng)設(shè)計的基本要求11.1.2 系統(tǒng)設(shè)計的特點(diǎn)11.2 系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟11.2.1 確定任務(wù)11.2.2 建模和確定控制方法11.2.3 總體方案設(shè)計11.2.4 硬件和軟件的具體設(shè)計11.2.5 軟硬件聯(lián)調(diào)11.2.6 離線仿真——實(shí)驗室模擬運(yùn)行11.2.7 現(xiàn)場調(diào)試、試運(yùn)行11.2.8 驗收或鑒定——系統(tǒng)性能評估11.3 計算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計實(shí)例11.3.1 啤酒發(fā)酵過程計算機(jī)控制系統(tǒng)11.3.2 7葛精度位置伺服系統(tǒng)11.3.3 雙輪自平衡車控制系統(tǒng)第12章 實(shí)驗12.1 實(shí)驗裝置介紹及基本實(shí)驗方法12.1.1 實(shí)驗裝置的基本結(jié)構(gòu)及硬件資源12.1.2 虛擬示波器的使用12.1.3 編程軟件的基本操作12.2 計算機(jī)控制系統(tǒng)的典型實(shí)驗12.2.1 A／DD／A轉(zhuǎn)換實(shí)驗12.2.2 數(shù)字濾波器實(shí)驗12.2.3 積分分離數(shù)字PID控制12.2.4 狀態(tài)反饋與狀態(tài)觀測器12.2.5 大林算法實(shí)驗12.2 ~6模糊控制實(shí)驗12.2.7 冷熱箱控制實(shí)驗12.2.8 風(fēng)扇詞速實(shí)驗附錄 常用函數(shù)的拉氏變換和z變換表參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：智能控制是一類無需人的干預(yù)就能夠自主地驅(qū)動智能機(jī)器實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)的過程，是用機(jī)器模擬人類智能的一個重要領(lǐng)域。經(jīng)典控制理論主要研究的對象是單變量常系數(shù)線性系統(tǒng)，它只適用于單輸入單輸出控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型采用傳遞函數(shù)表示，系統(tǒng)的分析和綜合方法主要是基于根軌跡法和頻率法。現(xiàn)代控制理論主要采用最優(yōu)控制（二次型最優(yōu)控制、Hinf控制等）、系統(tǒng)辨識和最優(yōu)估計、自適應(yīng)控制等分析和設(shè)計方法。系統(tǒng)分析的對象為多輸人多輸出線性系統(tǒng)，系統(tǒng)分析的數(shù)學(xué)模型主要用狀態(tài)空間描述。隨著要研究的對象和系統(tǒng)越來越復(fù)雜，依賴于數(shù)學(xué)模型的傳統(tǒng)控制理論難以解決復(fù)雜系統(tǒng)的控制問題，尤其是在具有以下特點(diǎn)的一類現(xiàn)代控制工程中。1）不確定性的模型。傳統(tǒng)控制是基于模型的控制，模型包括控制對象和干擾模型。傳統(tǒng)控制通常認(rèn)為模型是已知的或經(jīng)過辨識可以得到的，對于不確定性的模型，傳統(tǒng)控制難以滿足要求。2）高度非線性。在傳統(tǒng)的控制理論中，對于具有高度非線性的控制對象，雖然也有一些非線性控制方法可供使用，但總的來說，目前非線性控制理論還很不成熟，有些方法又過于復(fù)雜，無法廣泛應(yīng)用。3）復(fù)雜的任務(wù)要求。在傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)中，控制任務(wù)往往要求輸出量為定值（調(diào)節(jié)系統(tǒng)）或者要求輸出量跟隨期望的運(yùn)動軌跡（跟蹤系統(tǒng)），因此控制任務(wù)比較單一。但過于復(fù)雜的控制任務(wù)諸如智能機(jī)器人系統(tǒng)、復(fù)雜工業(yè)過程控制系統(tǒng)、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)、航空航天控制系統(tǒng)、社會經(jīng)濟(jì)管理系統(tǒng)、環(huán)保及能源系統(tǒng)等，傳統(tǒng)的控制理論都無能為力。在上述情形下，智能控制便應(yīng)運(yùn)而生了。20世紀(jì)80年代興起的智能控制理論發(fā)展迅速，能夠解決更復(fù)雜的工程控制問題，特別是那些難以建立被控對象精確數(shù)學(xué)模型的問題。例如，專家系統(tǒng)即計算機(jī)專家咨詢系統(tǒng)是一個存儲了大量專門知識的計算機(jī)程序系統(tǒng)，不同的專家系統(tǒng)將不同領(lǐng)域?qū)＜业闹R，以適當(dāng)?shù)男问酱娣庞谟嬎銠C(jī)中。根據(jù)這些專家知識，專家系統(tǒng)可以對用戶提出的問題做出判斷和決策，以回答用戶的咨詢。

編輯推薦

《計算機(jī)控制系統(tǒng)》是普通高等教育“十二五”電氣信息類規(guī)劃教材。

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