計算機控制技術(shù)

內(nèi)容概要

本書以微控制器在智能化測量和自動控制中的應(yīng)用為主線，概要地介紹了連續(xù)控制系統(tǒng)和微機測控系統(tǒng)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)，從應(yīng)用的角度介紹了測控系統(tǒng)中主要使用的傳感器和執(zhí)行器，循序漸進地介紹了微機測控系統(tǒng)的輸入/輸出技術(shù)、數(shù)據(jù)處理和抗干擾技術(shù)、常用的控制算法和控制參數(shù)整定技術(shù)，以及可編程序控制器的工作原理和應(yīng)用技術(shù)，還介紹了微機測控系統(tǒng)的最新發(fā)展。本書列舉了不同領(lǐng)域中使用的微機測控系統(tǒng)實例，供不同行業(yè)的讀者學(xué)習(xí)。本書編寫過程中盡量避免復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)和理論分析，著重于實際的可應(yīng)用性。    本書適合初學(xué)自動控制原理及其相關(guān)知識的計算機應(yīng)用、機電一體化、電氣、機械及醫(yī)療儀器等專業(yè)的學(xué)生使用，也可供從事微機應(yīng)用或自動化工作的工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第1章  計算機控制系統(tǒng)概述  1.1  自動控制系統(tǒng)的工作原理    1.1.1  自動控制的任務(wù)    1.1.2  反饋控制系統(tǒng)工作原理    1.1.3  反饋控制系統(tǒng)的組成    1.1.4  自動控制系統(tǒng)的類型  1.2  被控對象的特性    1.2.1  被控對象特性的類型    1.2.2  被控對象特性的一般分析  1.3  對控制系統(tǒng)的基本要求    1.3.1  控制系統(tǒng)典型外作用函數(shù)    1.3.2  閉環(huán)控制系統(tǒng)的過渡過程    1.3.3  閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制指標    1.3.4  計算機控制系統(tǒng)的綜合控制指標  1.4  計算機控制系統(tǒng)組成和分類    1.4.1  計算機控制系統(tǒng)一般概念    1.4.2  計算機控制系統(tǒng)的硬件組成    1.4.3  計算機控制系統(tǒng)軟件組成    1.4.4  計算機控制系統(tǒng)的分類  本章小結(jié)  練習(xí)1第2章  傳感器  2.1  傳感器概述    2.1.1  傳感器的作用及組成    2.1.2  傳感器分類    2.1.3  對傳感器的主要技術(shù)要求    2.1.4  不同領(lǐng)域使用的傳感器    2.1.5  用于機器人的傳感器    2.1.6  家用設(shè)施所需傳感器    2.1.7  醫(yī)療衛(wèi)生保健領(lǐng)域使用的主要傳感器  2.2  機械量傳感器    2.2.1  壓電傳感器    2.2.2  電感式接近傳感器    2.2.3  光柵位移傳感器  2.3  熱工量傳感器    2.3.1  集成溫度傳感器    2.3.2  高分子材料濕度傳感器    2.3.3  渦流流量傳感器  2.4  光傳感器    2.4.1  光電式傳感器    2.4.2  紅外光傳感器    2.4.3  紫外線傳感器  2.5  其他傳感器    2.5.1  氣敏傳感器    2.5.2  超聲波傳感器    2.5.3  霍爾傳感器  本章小結(jié)  練習(xí)2第3章  執(zhí)行器  3.1  執(zhí)行器概述    3.1.1  執(zhí)行器應(yīng)具備的主要技術(shù)特征    3.1.2  執(zhí)行器的分類及特點  3.2  氣動執(zhí)行器    3.2.1  氣動執(zhí)行器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理    3.2.2  氣動執(zhí)行器與計算機的連接  3.3  電動執(zhí)行器    3.3.1  伺服電動機    3.3.2  步進電動機    3.3.3  調(diào)節(jié)閥    3.3.4  電磁閥    3.3.5  固態(tài)繼電器  3.4  液壓執(zhí)行器  3.5  防火、防爆和手動/自動、無擾動切換    3.5.1  防爆柵    3.5.2  手動/自動、無擾動切換  本章小結(jié)  練習(xí)3第4章  計算機過程輸入/輸出技術(shù)  4.1  模擬量輸入通道    4.1.1  輸入信號的處理    4.1.2  模擬多路開關(guān)    4.1.3  程控增益放大器    4.1.4  采樣和采樣定理    4.1.5  A/D轉(zhuǎn)換器及其和微處理器的連接  4.2  模擬量輸出通道    4.2.1  模擬量輸出通道的結(jié)構(gòu)形式    4.2.2  單片D/A轉(zhuǎn)換器和CPU的連接    4.2.3  D/A轉(zhuǎn)換器的輸出方式    4.2.4  D/A轉(zhuǎn)換模板的通用性  4.3  開關(guān)量輸入/輸出通道    4.3.1  數(shù)字量輸入接口    4.3.2  數(shù)字量輸出通道  本章小結(jié)  練習(xí)4第5章  數(shù)據(jù)處理技術(shù)  5.1  數(shù)字濾波    5.1.1  慣性濾波法    5.1.2  算術(shù)平均值濾波法    5.1.3  加權(quán)平均濾波法    5.1.4  中值濾波法    5.1.5  防脈沖干擾平均值法（復(fù)合濾波法）    5.1.6  滑動平均濾波法    5.1.7  程序判斷濾波法  5.2  標度變換與線性化處理    5.2.1  標度變換    5.2.2  線性化處理  5.3  查表技術(shù)    5.3.1  順序查表法    5.3.2  折半查表法    5.3.3  計算查表法  5.4  報警處理    5.4.1  越限報警處理    5.4.2  聲光和語音報警  本章小結(jié)  練習(xí)5第6章  微機測控系統(tǒng)抗干擾技術(shù)  6.1  干擾的來源和傳播途徑    6.1.1  干擾的種類    6.1.2  干擾傳播途徑  6.2  干擾抑制的基本原則  6.3  干擾抑制技術(shù)    6.3.1  電源系統(tǒng)的抗干擾措施    6.3.2  接地系統(tǒng)的抗干擾措施    6.3.3  I/O接口的抗干擾措施    6.3.4  輸入/輸出傳輸線的抗干擾措施    6.3.5  靜電和電磁干擾的抑制    6.3.6  軟件抗干擾措施  本章小結(jié)  練習(xí)6第7章  數(shù)字PID控制  7.1  數(shù)字PID控制算法    7.1.1  連續(xù)控制系統(tǒng)的PID控制規(guī)律    7.1.2  位置式PID算式    7.1.3  增量式PID算式    7.1.4  PID程序設(shè)計時應(yīng)考慮的若干問題  7.2  積分飽和及其抑制    7.2.1  積分飽和的原因及其影響    7.2.2  積分飽和的抑制  7.3  數(shù)字PID算法的改進    7.3.1  對微分項的改進    7.3.2  帶死區(qū)的PID算式    7.3.3  給定值突變時的改進算法    7.3.4  砰砰-PID復(fù)合控制  7.4  PID調(diào)節(jié)器參數(shù)整定與在線修改    7.4.1  擴充臨界比例度法    7.4.2  PID參數(shù)的在線修改  本章小結(jié)  練習(xí)7第8章  可編程序控制器  8.1  PLC的工作原理與硬件組成    8.1.1  PLC的基本組成部件    8.1.2  可編程序控制器的特點    8.1.3  可編程序控制器的應(yīng)用    8.1.4  PLC的工作原理    8.1.5  PLC的硬件  8.2  PLC的編程語言及軟件設(shè)計    8.2.1  梯形圖編程語言    8.2.2  順序功能圖編程  8.3  可編程序控制器控制注塑機    8.3.1  注塑機的工藝流程    8.3.2  確定I/O點及分配I/O地址    8.3.3  控制系統(tǒng)梯形圖    8.3.4  梯形圖指令表  本章小結(jié)  練習(xí)8第9章  集散系統(tǒng)和CIMS系統(tǒng)簡介  9.1  集散系統(tǒng)    9.1.1  系統(tǒng)的主要特點    9.1.2  基本組成部件    9.1.3  DCS的結(jié)構(gòu)特點    9.1.4  DCS的體系結(jié)構(gòu)    9.1.5  典型DCS系統(tǒng)簡介  9.2  計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）簡介    9.2.1  CIMS追求生產(chǎn)活動的整體優(yōu)化    9.2.2  CIMS的組成    9.2.3  CIMS的基礎(chǔ)技術(shù)    9.2.4  CIMS結(jié)構(gòu)  本章小結(jié)  練習(xí)9第10章  微機測控系統(tǒng)實例  10.1  微機測控系統(tǒng)設(shè)計的原則與步驟    10.1.1  系統(tǒng)設(shè)計的基本原則    10.1.2  系統(tǒng)設(shè)計步驟  10.2  帶LED顯示和4x4鍵盤的4通道電壓表    10.2.1  系統(tǒng)硬件電路    10.2.2  程序框圖    10.2.3  參考程序  1o.3  基于PIC16單片機的空調(diào)控制系統(tǒng)    10.3.1  控制器原理    10.3.2  硬件設(shè)計    10.3.3  軟件設(shè)計  10.4  高檔PLC電廠輸煤程控系統(tǒng)    10.4.1  系統(tǒng)要求    10.4.2  PLC選擇    10.4.3  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)    10.4.4  上位機    10.4.5  系統(tǒng)組態(tài)圖  10.5  數(shù)控機床    10.5.1  車床數(shù)字控制器的主要任務(wù)    10.5.2  逐點比較法插補原理    10.5.3  數(shù)字控制中其他一些重要概念  本章小結(jié)  練習(xí)10參考文獻

章節(jié)摘錄

第1章　計算機控制系統(tǒng)概述當(dāng)前，世界先進工業(yè)國家正處在由“工業(yè)經(jīng)濟”模式向“信息經(jīng)濟”模式轉(zhuǎn)變時期，技術(shù)進步因素在經(jīng)濟增長中占有70％～80％的作用?！耙愿咝录夹g(shù)為核心，以信息化為手段，提高工業(yè)產(chǎn)品的附加值”已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)自動化的重要發(fā)展目標，事實上也是各行各業(yè)的重要發(fā)展目標。在現(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)管理中，大量的物理量、工藝參數(shù)、特性參數(shù)需要進行實時檢測、監(jiān)督管理和自動控制。這是現(xiàn)代化生產(chǎn)必不可少的基本手段。從單臺計算機的直接監(jiān)督控制到多級計算機監(jiān)督控制系統(tǒng)，以及分布式、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的集控制和管理為一體的計算機控制系統(tǒng)，正在各行各業(yè)中得到越來越普遍的應(yīng)用。因此，在我國實現(xiàn)四個現(xiàn)代化的過程中，計算機控制技術(shù)充當(dāng)著極其重要的角色。1.1 自動控制系統(tǒng)的工作原理1.1.1 自動控制的任務(wù)任何機器、設(shè)備或生產(chǎn)過程都必須按照規(guī)定的要求運行。例如，要使發(fā)電機正常發(fā)電，必須使發(fā)電機的輸出電壓保持在額定電壓，盡量不受負荷變化和原動機轉(zhuǎn)速波動的影響；要想使退火爐加工出合格的產(chǎn)品，就要使退火爐的溫度在不同的時刻達到規(guī)定的要求；要想使電冰箱能夠冷凍食品，就要使冰室溫度達到用戶的設(shè)定溫度，盡量不受環(huán)境溫度或冰室中冷凍物品數(shù)量變化的影響。在上述例子中，發(fā)電機、退火爐、電冰箱都是機器設(shè)備；電壓、爐溫、冰室溫度是表征這些機器設(shè)備工作狀態(tài)的物理量；而額定電壓、規(guī)定的爐溫、冰室設(shè)定溫度就是機器設(shè)備在運行過程中對這些狀態(tài)參量的要求。所謂的自動控制，就是在沒有人直接參與的前提下，應(yīng)用控制裝置自動地、有目的地控制或操縱機器設(shè)備或生產(chǎn)過程，使它們具有一定的狀態(tài)或性能。所以如果能夠設(shè)計出某種裝置，能自動地使發(fā)電機的輸出穩(wěn)定在額定電壓，使退火爐的溫度在要求的時間內(nèi)達到規(guī)定的溫度，使電冰箱的冰室溫度降低到用戶的設(shè)定溫度，這些裝置就是發(fā)電機、退火爐及電冰箱的自動控制裝置。各種控制裝置的具體任務(wù)雖然不同，但究其實質(zhì)卻不外乎是對被控對象的某些物理量進行控制，自動保持其應(yīng)有的規(guī)律性。

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