計算機控制技術

內容概要

　　《普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材：計算機控制技術》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》針對計算機控制系統(tǒng)中涉及的基礎知識和應用技術做了系統(tǒng)闡述，主要包括計算機控制系統(tǒng)的硬件設計基礎、計算機控制系統(tǒng)分析的理論基礎、數(shù)字控制器的設計計算以及計算機控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)等方面的內容。全書共分8章，包括緒論、計算機控制系統(tǒng)硬件基礎、計算機控制系統(tǒng)的數(shù)學基礎、數(shù)字控制器的設計、數(shù)字控制技術、智能控制技術基礎、計算機控制系統(tǒng)軟件設計與實現(xiàn)、計算機控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)。全書內容豐富，結構合理，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》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，也可供有關技術人員參考和自學。

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
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 片內總線
2.2.4 外部總線
2.3 輸入輸出接口技術
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
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
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
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
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)字控制器的設計
4.1 數(shù)字控制器的連續(xù)化設計技術
4.1.1 連續(xù)化設計基本思想
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計方法
4.3.1 數(shù)字控制器的直接設計步驟
4.3.2 最少拍控制系統(tǒng)設計
4.4 純滯后控制技術
4.4.1 史密斯預估控制技術
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 直接程序設計法
4.5.2 串接程序實現(xiàn)法
4.5.3 并接程序實現(xiàn)法
習題
第5章　數(shù)字程序控制技術
5.1 數(shù)字程序控制的基礎
5.1.1 數(shù)字程序控制技術的發(fā)展
5.1.2 數(shù)字程序控制的基礎
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
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計
習題
第6章　智能控制技術基礎
6.1 模糊控制技術基礎
6.1.1 模糊控制的數(shù)學基礎
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)的設計
6.2 神經(jīng)網(wǎng)絡控制技術基礎
6.2.1 神經(jīng)網(wǎng)絡基礎
6.2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡控制原理
6.2.3 神經(jīng)網(wǎng)絡在控制中的應用
6.3 專家控制技術基礎
6.3.1 專家系統(tǒng)
6.3.2 專家系統(tǒng)的一般結構
6.3.3 專家控制系統(tǒng)
6.4 基于遺傳算法的控制技術基礎
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)軟件設計與實現(xiàn)
7.1 軟件設計的原則與方法
7.1.1 設計原則
7.1.2 設計方法
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
7.4.1 開關量的軟件抗干擾技術
7.4.2 軟件冗余技術
7.4.3 軟件防死機方法
習題
第8章　計算機控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)
8.1 計算機控制系統(tǒng)設計原則與步驟
8.1.1 計算機控制系統(tǒng)設計原則
8.1.2 計算機控制系統(tǒng)設計步驟
8.1.3 計算機控制系統(tǒng)工程設計與實施
8.2 溫度控制系統(tǒng)設計
8.2.1 系統(tǒng)總體方案設計
8.2.2 硬件設計
8.2.3 數(shù)字控制器的設計
8.2.4 軟件設計
8.3 微型計算機控制直流伺服系統(tǒng)設計
8.3.1 總體控制方案設計
8.3.2 微型計算機選擇
8.3.3 控制算法設計
8.3.4 硬件設計
8.3.5 軟件設計
8.3.6 系統(tǒng)聯(lián)調
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

版權頁：插圖：計算機控制系統(tǒng)的設計雖然隨被控對象、控制方式、系統(tǒng)規(guī)模的變化而有所差異，但系統(tǒng)設計與實施的基本內容和主要步驟大致相同，一般分為4個階段：確定任務階段、工程設計階段、離線仿真和調試階段以及在線調試和投運階段。下面對這4個階段作必要說明。1.確定任務階段在設計一個控制系統(tǒng)之前，首先必須進行深入細致的調查研究，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.工程設計階段該階段主要包括系統(tǒng)總體方案設計、方案論證與評審、硬件和軟件的細化設計、系統(tǒng)組裝。（1）系統(tǒng)總體控制方案設計?？傮w設計就是要了解控制對象、熟悉控制要求，確定總的技術性能指標，確定系統(tǒng)的構成方式及控制裝置與現(xiàn)場設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)的總體結構，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)輸出機構的方案，一般情況下，輸出機構有電動、氣動、液動或其它驅動方式。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，需要設計哪些輸入輸出通道和配置什么樣的外圍設備。以此基礎上，完成系統(tǒng)設計任務書，畫出系統(tǒng)總體結構框圖，并以此作為進一步設計的依據(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，盡可能采用技術成熟、可靠性好、性價比高、組態(tài)靈活、適用性好的控制方案?？傊傮w方案設計正確與否，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)設計方案的把關和最終裁定。評審后確定的方案是進行具體設計和工程實施的依據(jù)，因此應邀請有關專家、主管領導及甲方代表參加。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》是普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材之一。

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