現(xiàn)代測控技術(shù)

內(nèi)容概要

胡家華主編的《現(xiàn)代測控技術(shù)》系統(tǒng)地介紹了現(xiàn)代測控技術(shù)的基本概念和基本理論，探討現(xiàn)代測控系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的方法與過程、工程實(shí)現(xiàn)的基本要點(diǎn)。全書共分9章，分別介紹了現(xiàn)代測控系統(tǒng)的基本概念、基本組成、信號的采樣與恢復(fù)、現(xiàn)代測控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，包括控制系統(tǒng)的模擬化設(shè)計(jì)方法、離散化設(shè)計(jì)方法、狀態(tài)空間設(shè)計(jì)方法、控制系統(tǒng)的模糊控制方法，并討論了現(xiàn)代測控系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)等問題。書中還給出了一些實(shí)際舉例。
《現(xiàn)代測控技術(shù)》可作為高等院校電氣工程及其自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、電子信息、機(jī)電一體化、儀器儀表等相關(guān)專業(yè)本科的教材，也可供有關(guān)教師、科研人員和工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)參考。

書籍目錄

第1章　緒論
　1.1　現(xiàn)代測控技術(shù)的基本概念
　　1.1.1　現(xiàn)代測量技術(shù)
　　1.1.2　現(xiàn)代控制技術(shù)
　　1.1.3　現(xiàn)代測控技術(shù)
　1.2　現(xiàn)代測控技術(shù)的分類
　1.3　現(xiàn)代測控技術(shù)的發(fā)展趨勢
　習(xí)題
第2章　現(xiàn)代測控系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)
　2.1　測控系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)
　2.2　輸入通道
　　2.2.1　數(shù)字量輸入通道
　　2.2.2　模擬量輸入通道
　2.3　輸出通道
　　2.3.1　開關(guān)信號輸出通道
　　2.3.2　模擬信號輸出通道
　2.4　信號變換
　　2.4.1　信號的采樣過程
　　2.4.2　采樣定理
　　2.4.3　量化過程和量化誤差
　　2.4.4　信號的恢復(fù)和保持器
　2.5　數(shù)據(jù)處理
　　2.5.1　串模干擾和共模干擾
　　2.5.2　數(shù)字濾波
　　2.5.3　標(biāo)度變換
　　2.5.4　曲線擬合與插值
　習(xí)題
第3章　傳感器及總線技術(shù)
　3.1　傳感器技術(shù)
　　3.1.1　微型傳感器
　　3.1.2　數(shù)字傳感器
　　3.1.3　集成傳感器
　　3.1.4　智能傳感器
　　3.1.5　網(wǎng)絡(luò)傳感器
　3.2　總線技術(shù)
　　3.2.1　總線的定義
　　3.2.2　總線的信號線
　　3.2.3　總線的分類
　　3.2.4　測控總線
　3.3　串行通信總線
　　3.3.1　串行總線的基本概念
　　3.3.2　串行通信的異步和同步方式
　　3.3.3　差錯(cuò)控制技術(shù)
　　3.3.4　串行通信標(biāo)準(zhǔn)總線
　習(xí)題
第4章　系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析的數(shù)學(xué)工具
　4.1　差分方程
　4.2　Z變換
　　4.2.1　 Z變換定義
　　4.2.2　 Z變換的一些基本性質(zhì)
　　4.2.3　 Z反變換
　　4.2.4　用Z變換求解差分方程
　4.3　脈沖傳遞函數(shù)
　　4.3.1　脈沖傳遞函數(shù)定義
　　4.3.2　脈沖傳遞函數(shù)的求法
　4.4　 Z域穩(wěn)定性分析
　　4.4.1　系統(tǒng)在Z域穩(wěn)定性條件
　　4.4.2　系統(tǒng)在Z域穩(wěn)定性判據(jù)
　　4.4.3　線性離散系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析
　　4.4.4　線性離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差
　習(xí)題
第5章　系統(tǒng)的模擬化設(shè)計(jì)方法
　5.1　模擬控制器到數(shù)字控制器的實(shí)現(xiàn)
　　5.1.1　模擬控制器到數(shù)字控制器的離散等效原理及條件
　　5.1.2　模擬控制器轉(zhuǎn)化為數(shù)字控制器的方法
　5.2　數(shù)字PID控制器的設(shè)計(jì)
　　5.2.1　模擬PID控制規(guī)律的離散化
　　5.2.2　數(shù)字PID控制算法的改進(jìn)
　5.3　數(shù)字PID控制器參數(shù)的整定
　　5.3.1　PID參數(shù)變化對系統(tǒng)性能的影響
　　5.3.2　采樣周期的選擇
　　5.3.3　簡易工程法整定參數(shù)
　　5.3.4　試湊法確定參數(shù)
　　5.3.5　歸一參數(shù)整定法
　5.4　設(shè)計(jì)舉例
　　5.4.1　按二階工程設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)數(shù)字控制器
　　5.4.2　舉例
　習(xí)題
第6章　系統(tǒng)的數(shù)字化設(shè)計(jì)方法
　6.1　最小拍數(shù)字測控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
　　6.1.1　最少拍測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　　6.1.2　典型輸入信號下輸出跟蹤輸入的拍數(shù)
　　6.1.3　系統(tǒng)在典型輸入信號作用下輸出跟蹤輸入的適應(yīng)性
　6.2　快速有波紋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
　　6.2.1　穩(wěn)定性對ψ(Z)的要求
　　6.2.2　準(zhǔn)確性(穩(wěn)態(tài)誤差應(yīng)為零)對ψ(Z)的要求
　　6.2.3　快速性及可實(shí)現(xiàn)性對ψ(Z)的要求
　　6.2.4　閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)ψ(Z)的設(shè)計(jì)
　　6.2.5　最少拍有波紋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程
　6.3　快速無波紋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
　　6.3.1　最少拍無波紋系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求
　　6.3.2　最少拍無波紋系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程
　6.4　純滯后測控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)¨
　　6.4.1　史密斯預(yù)估控制
　　6.4.2　大林算法
　6.5　數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例
　　6.5.1　恒溫箱溫度數(shù)字測控系統(tǒng)
　　6.5.2　針對含有擾動(dòng)作用的測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　6.6　數(shù)字控制器的頻域設(shè)計(jì)法
　　6.6.1　數(shù)字控制器的頻率特性
　　6.6.2　W變換法的設(shè)計(jì)步驟
　　6.6.3　數(shù)字控制器的根規(guī)跡設(shè)計(jì)法
　習(xí)題
第7章　系統(tǒng)的狀態(tài)空間設(shè)計(jì)方法
　7.1　狀態(tài)空間法的基本概念
　7.2　離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述
　　7.2.1　由差分方程建立離散狀態(tài)空間模型
　　7.2.2　多輸人多輸出離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述
　　7.2.3　離散狀態(tài)方程的求解
　　7.2.4　離散狀態(tài)空間方程與Z傳遞函數(shù)之間的轉(zhuǎn)換
　7.3　離散系統(tǒng)的能控性和能觀性
　　7.3.1　能控性和能觀性定義
　　7.3.2　對偶原理　
　　7.3.3　能控性、能觀性與傳遞函數(shù)矩陣的關(guān)系
　7.4　離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間設(shè)計(jì)法
　　7.4.1　極點(diǎn)配置設(shè)計(jì)法
　　7.4.2　狀態(tài)觀測器設(shè)計(jì)法
　　7.4.3　用可測標(biāo)準(zhǔn)型設(shè)計(jì)觀測器
　　7.4.4　離散二次型最優(yōu)設(shè)計(jì)法
　習(xí)題
第8章　模糊控制技術(shù)
　8.1　模糊控制的數(shù)學(xué)工具
　　8.1.1　模糊集合
　　8.1.2　模糊集合的表示方法
　　8.1.3　模糊集合的運(yùn)算
　　8.1.4　隸屬函數(shù)的確定方法
　　8.1.5　模糊關(guān)系
　　8.1.6　模糊關(guān)系方程
　8.2　模糊控制原理
　　8.2.1　模糊控制器的組成
　　8.2.2　模糊控制器設(shè)計(jì)
　8.3　雙輸入單輸出模糊控制器設(shè)計(jì)
　　8.3.1　雙輸入單輸出模糊控制器設(shè)計(jì)
　　8.3.2　模糊控制應(yīng)用實(shí)例——洗衣機(jī)的模糊控制
　8.4　模糊數(shù)字PID控制器
　習(xí)題
第9章　測控系統(tǒng)的仿真技術(shù)
　9.1　MATIAB—Simulink簡介
　9.2　 Simulink結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)
　9.3　離散系統(tǒng)仿真
　9.4　 Simulink仿真應(yīng)用
　習(xí)題
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   這樣，首先把多輸入多輸出系統(tǒng)化為多輸出單輸出的結(jié)構(gòu)形式，然后用多輸入單輸出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行模糊控制器設(shè)計(jì)。這樣做，不僅設(shè)計(jì)簡單，而且經(jīng)人們長期實(shí)踐檢驗(yàn)，也是可行的，這就是多變量控制系統(tǒng)的模糊解耦問題。 2.模糊規(guī)則的選擇和模糊推理 1）模糊規(guī)則的選擇 模糊規(guī)則的選擇是設(shè)計(jì)模糊控制器的核心，由于模糊規(guī)則一般需要由設(shè)計(jì)者提出，因而在模糊規(guī)則的取舍上往往體現(xiàn)了設(shè)計(jì)者本身的主觀傾向。模糊規(guī)則的選取過程可簡單分為以下三個(gè)部分。 （1）模糊語言變量的確定。一般來說，一個(gè)語言變量的語言值越多，對事物的描述就越準(zhǔn)確，可能得到的控制效果就越好。當(dāng)然過細(xì)的劃分反而使控制規(guī)則變得復(fù)雜，因此應(yīng)視具體情況而定。如誤差等的語言變量的語言值一般取為|負(fù)大，負(fù)中，負(fù)小，正零，正小，正中，正大|。 （2）語言值隸屬函數(shù)的確定。語言值的隸屬函數(shù)又稱為語言值的語義規(guī)則，它有時(shí)以連續(xù)函數(shù)的形式出現(xiàn)，有時(shí)以離散的量化等級形式出現(xiàn)。連續(xù)的隸屬函數(shù)描述比較準(zhǔn)確，而離散的量化等級簡潔直觀。 （3）模糊控制規(guī)則的建立。模糊控制規(guī)則的建立通常采用經(jīng)驗(yàn)歸納法和推理合成法。經(jīng)驗(yàn)歸納法，就是根據(jù)人工控制經(jīng)驗(yàn)和直覺推理，經(jīng)整理、加工、提煉后構(gòu)成模糊規(guī)則的方法，它實(shí)質(zhì)上是以感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識的一個(gè)飛越過程。推理合成法是根據(jù)已有輸入輸出數(shù)據(jù)對，通過模糊推理合成，求取模糊控制規(guī)則。 2）模糊推理 模糊推理有時(shí)也稱為似然推理，其一般形式如下： （1）一維形式： if x is A then y is B if x is A1 then y is？ （2）二維形式： if x is A and y is B then z is C if x is A1 and y is B1 then z is？ 3.去模糊化（清晰化接口） 去模糊化的目的是根據(jù)模糊推理的結(jié)果，求得最能反映控制量的真實(shí)分布。目前常用的方法有三種：最大隸屬度法、加權(quán)平均原則法和中位數(shù)判決法。 4.模糊控制器論域及比例因子的確定 一般來說，任何控制系統(tǒng)的信號都是有界的。在模糊控制系統(tǒng)中，這個(gè)有限界一般稱為該變量的基本論域，它是系統(tǒng)中實(shí)際量的變化范圍。

編輯推薦

　　《現(xiàn)代測控技術(shù)》作者結(jié)合多年從事測控領(lǐng)域教學(xué)與科研工作的體會(huì)，緊扣現(xiàn)代測控技術(shù)的熱點(diǎn)問題，跟蹤測控技術(shù)前沿領(lǐng)域的發(fā)展，從介紹現(xiàn)代測控技術(shù)的發(fā)展、功能及特點(diǎn)人手，著重論述了測控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、新型傳感器技術(shù)、測控總線技術(shù)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法、要點(diǎn)、過程等問題，并輔以典型應(yīng)用實(shí)例介紹具體應(yīng)用。

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