計算機控制技術(shù)

內(nèi)容概要

　　《普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材：計算機控制技術(shù)》是普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材?！镀胀ǜ叩冉逃笆濉币?guī)劃教材：計算機控制技術(shù)》針對計算機控制系統(tǒng)中涉及的基礎(chǔ)知識和應用技術(shù)做了系統(tǒng)闡述，主要包括計算機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計基礎(chǔ)、計算機控制系統(tǒng)分析的理論基礎(chǔ)、數(shù)字控制器的設(shè)計計算以及計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)等方面的內(nèi)容。全書共分8章，包括緒論、計算機控制系統(tǒng)硬件基礎(chǔ)、計算機控制系統(tǒng)的數(shù)學基礎(chǔ)、數(shù)字控制器的設(shè)計、數(shù)字控制技術(shù)、智能控制技術(shù)基礎(chǔ)、計算機控制系統(tǒng)軟件設(shè)計與實現(xiàn)、計算機控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)。全書內(nèi)容豐富，結(jié)構(gòu)合理，體系實用，理論聯(lián)系實際，系統(tǒng)性和實踐性強。
　　《普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材：計算機控制技術(shù)》可作為高等院校電氣信息類專業(yè)，如電氣工程及其自動化、自動化、電子信息、計算機應用、機電一體化等專業(yè)高年級本科生的教材，也可供有關(guān)技術(shù)人員參考和自學。

書籍目錄

第1章　緒論
1.1 計算機控制系統(tǒng)概述
1.1.1 計算機控制系統(tǒng)的基本概念
1.1.2 計算機控制系統(tǒng)的工作原理
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
1.2.1 硬件組成
1.2.2 軟件組成
1.3 計算機控制系統(tǒng)的分類
1.3.1 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 分布式控制系統(tǒng)
1.3.5 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)
1.4 計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展
1.4.1 計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展過程
1.4.2 計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
習題
第2章　計算機控制系統(tǒng)硬件基礎(chǔ)
2.1 計算機控制系統(tǒng)的主機
2.1.1 工業(yè)控制計算機ipc
2.1.2 可編程控制器plc
2.1.3 微控制器mcu
2.1.4 數(shù)字信號處理器dsp
2.2 計算機控制系統(tǒng)中的總線
2.2.1 總線的概念及分類
2.2.2 片內(nèi)總線
2.2.4 外部總線
2.3 輸入輸出接口技術(shù)
2.3.1 輸入輸出接口編址方式
2.3.2 i／o端口地址譯碼技術(shù)
2.4 數(shù)字量輸入輸出通道
2.4.1 數(shù)字量輸入輸出接口技術(shù)
2.4.2 數(shù)字量輸入通道
2.4.3 數(shù)字量輸出通道
2.4.4 數(shù)字量vo通道模板舉例
2.5 模擬量輸入輸出通道
2.5.1 模擬量輸入通道
2.5.2 模擬量輸出通道
2.6 硬件抗干擾技術(shù)
2.6.1 干擾的概念
2.6.2 硬件抗干擾方法
習題
第3章　計算機控制系統(tǒng)的數(shù)學基礎(chǔ)
3.1 信號的采樣與復現(xiàn)
3.1.1 信號的采樣
3.1.2 信號的復現(xiàn)
3.2 離散控制系統(tǒng)的數(shù)學模型
3.2.1 z變換及反變換
3.2.2 差分方程
3.2.3 脈沖傳遞函數(shù)
3.2.4 閉環(huán)系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)
3.3 離散系統(tǒng)分析
3.4 基于matlab的離散系統(tǒng)分析
習題
第4章　數(shù)字控制器的設(shè)計
4.1 數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計技術(shù)
4.1.1 連續(xù)化設(shè)計基本思想
4.1.2 將d（s）離散化為d（z）的方法
4.2　數(shù)字pid控制算法
4.2.1 pid控制規(guī)律及其基本作用
4.2.2 標準數(shù)字pid控制算法
4.2.3 改進的數(shù)字pid控制器
4.2.4 數(shù)字pid調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定
4.2.5 常用的數(shù)字pid控制系統(tǒng)
4.3 數(shù)字控制器的離散化設(shè)計方法
4.3.1 數(shù)字控制器的直接設(shè)計步驟
4.3.2 最少拍控制系統(tǒng)設(shè)計
4.4 純滯后控制技術(shù)
4.4.1 史密斯預估控制技術(shù)
4.4.2 大林算法
4.5 數(shù)字控制器的計算機實現(xiàn)方法
4.5.1 直接程序設(shè)計法
4.5.2 串接程序?qū)崿F(xiàn)法
4.5.3 并接程序?qū)崿F(xiàn)法
習題
第5章　數(shù)字程序控制技術(shù)
5.1 數(shù)字程序控制的基礎(chǔ)
5.1.1 數(shù)字程序控制技術(shù)的發(fā)展
5.1.2 數(shù)字程序控制的基礎(chǔ)
5.2 逐點比較法插補原理
5.2.1 逐點比較法直線
5.3 步進電機控制技術(shù)
5.3.1 步進電機的工作原理
5.3.2 步進電機的工作方式
5.3.3 步進電機的控制
5.3.4 步進電機走步程序設(shè)計
習題
第6章　智能控制技術(shù)基礎(chǔ)
6.1 模糊控制技術(shù)基礎(chǔ)
6.1.1 模糊控制的數(shù)學基礎(chǔ)
6.1.2 模糊控制系統(tǒng)的組成及原理
6.1.3 模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計
6.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)基礎(chǔ)
6.2.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)
6.2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制原理
6.2.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在控制中的應用
6.3 專家控制技術(shù)基礎(chǔ)
6.3.1 專家系統(tǒng)
6.3.2 專家系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)
6.3.3 專家控制系統(tǒng)
6.4 基于遺傳算法的控制技術(shù)基礎(chǔ)
6.4.1 遺傳算法的基本原理
6.4.2 遺傳算法的模式理論
6.4.3 遺傳算法應用中的一些基本問題
6.4.4 基于遺傳算法的模糊控制
習題
第7章　計算機控制系統(tǒng)軟件設(shè)計與實現(xiàn)
7.1 軟件設(shè)計的原則與方法
7.1.1 設(shè)計原則
7.1.2 設(shè)計方法
7.2.1 誤差自動校準
7.2.2 數(shù)字濾波
7.2.3 線性化處理和非線性補償
7.2.4 標度變換方法
7.2.5 越限報警處理
7.2.6 采集數(shù)據(jù)顯示
7.2.7 基于組態(tài)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
7.3 數(shù)字控制器的工程實現(xiàn)
7.3.1 給定值和被控量處理
7.3.2 偏差處理
7.3.3 控制算法的實現(xiàn)
7.3.4 控制量處理
7.3.5 自動手動切換
7.4 軟件抗干擾技術(shù)
7.4.1 開關(guān)量的軟件抗干擾技術(shù)
7.4.2 軟件冗余技術(shù)
7.4.3 軟件防死機方法
習題
第8章　計算機控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)
8.1 計算機控制系統(tǒng)設(shè)計原則與步驟
8.1.1 計算機控制系統(tǒng)設(shè)計原則
8.1.2 計算機控制系統(tǒng)設(shè)計步驟
8.1.3 計算機控制系統(tǒng)工程設(shè)計與實施
8.2 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計
8.2.1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計
8.2.2 硬件設(shè)計
8.2.3 數(shù)字控制器的設(shè)計
8.2.4 軟件設(shè)計
8.3 微型計算機控制直流伺服系統(tǒng)設(shè)計
8.3.1 總體控制方案設(shè)計
8.3.2 微型計算機選擇
8.3.3 控制算法設(shè)計
8.3.4 硬件設(shè)計
8.3.5 軟件設(shè)計
8.3.6 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)
習題
附錄常用函數(shù)的拉氏變換和z變換表
參考文獻

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計雖然隨被控對象、控制方式、系統(tǒng)規(guī)模的變化而有所差異，但系統(tǒng)設(shè)計與實施的基本內(nèi)容和主要步驟大致相同，一般分為4個階段：確定任務階段、工程設(shè)計階段、離線仿真和調(diào)試階段以及在線調(diào)試和投運階段。下面對這4個階段作必要說明。1.確定任務階段在設(shè)計一個控制系統(tǒng)之前，首先必須進行深入細致的調(diào)查研究，深入生產(chǎn)現(xiàn)場，熟悉生產(chǎn)工藝流程，了解系統(tǒng)的控制要求，明確系統(tǒng)要完成的任務和要達到的最終目標。這一步?jīng)Q定了系統(tǒng)整體控制方案，即設(shè)計方案應滿足性能指標先進、方案合理、可行、可靠性高、性／價比好的要求，并且盡可能做到具有一定的通用性、可移植性和便于擴充等。2.工程設(shè)計階段該階段主要包括系統(tǒng)總體方案設(shè)計、方案論證與評審、硬件和軟件的細化設(shè)計、系統(tǒng)組裝。（1）系統(tǒng)總體控制方案設(shè)計?？傮w設(shè)計就是要了解控制對象、熟悉控制要求，確定總的技術(shù)性能指標，確定系統(tǒng)的構(gòu)成方式及控制裝置與現(xiàn)場設(shè)備的選擇以及控制規(guī)律算法和其它特殊功能要求。在確立總體方案之前，首先要考慮系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，確定采用集中控制還是分散控制，是開環(huán)控制還是閉環(huán)控制；確定系統(tǒng)需要檢測的過程參量的個數(shù)，所需采用的檢測元件及其檢測精度；確定系統(tǒng)輸出機構(gòu)的方案，一般情況下，輸出機構(gòu)有電動、氣動、液動或其它驅(qū)動方式。其次，確定計算機在整個控制系統(tǒng)中所起的作用，是直接數(shù)字控制還是數(shù)據(jù)處理、監(jiān)督控制等；確定計算機應承擔哪些任務，為完成這些任務計算機應具備哪些功能，需要設(shè)計哪些輸入輸出通道和配置什么樣的外圍設(shè)備。以此基礎(chǔ)上，完成系統(tǒng)設(shè)計任務書，畫出系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖，并以此作為進一步設(shè)計的依據(jù)。（2）方案論證與評審?？傮w方案的確立，要反復多次地進行可行性、可靠性論證，首先必須滿足系統(tǒng)的功能要求，在此前提下，盡可能采用技術(shù)成熟、可靠性好、性價比高、組態(tài)靈活、適用性好的控制方案。總之，總體方案設(shè)計正確與否，將對整個系統(tǒng)的性能產(chǎn)生巨大的影響。方案的論證和評審是對系統(tǒng)設(shè)計方案的把關(guān)和最終裁定。評審后確定的方案是進行具體設(shè)計和工程實施的依據(jù)，因此應邀請有關(guān)專家、主管領(lǐng)導及甲方代表參加。評審后應重新修改總體方案，評審過的方案設(shè)計應該作為正式文件存檔，原則上不應再做大的改動。（3）硬件和軟件的細化設(shè)計。計算機控制系統(tǒng)是由硬件和軟件兩部分共同組成。在一個具體的控制系統(tǒng)中，某些功能既可由硬件實現(xiàn)，又可由軟件實現(xiàn)（如定時、延時等）。在進行系統(tǒng)設(shè)計時，應充分考慮硬件和軟件的特點，合理地進行功能分配。從快速性方面來考慮，多采用硬件可以提高系統(tǒng)的反應速度，簡化軟件設(shè)計工作；從可靠性和抗干擾能力方面考慮，過多地采用硬件，會增加系統(tǒng)元器件數(shù)目降低系統(tǒng)的可靠性，同時，硬件的增加也使系統(tǒng)的抗干擾性能下降；從系統(tǒng)成本方面來考慮，多采用軟件可以降低成本。隨著計算機運行處理速度的不斷提高，盡可能地用軟件來實現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能已成為可能。對于實際的控制系統(tǒng)，要綜合考慮系統(tǒng)速度、可靠性、抗干擾性能、靈活性、成本來合理地分配系統(tǒng)硬件和軟件的功能。

編輯推薦

《計算機控制技術(shù)》是普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材之一。

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