計(jì)算機(jī)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(dòng)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(jī)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(jìn)地介紹了微機(jī)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(jī)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(jī)測控系統(tǒng)實(shí)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(shí)際的可應(yīng)用性。    本書適合初學(xué)自動(dòng)控制原理及其相關(guān)知識(shí)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用、機(jī)電一體化、電氣、機(jī)械及醫(yī)療儀器等專業(yè)的學(xué)生使用，也可供從事微機(jī)應(yīng)用或自動(dòng)化工作的工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第1章  計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述  1.1  自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作原理    1.1.1  自動(dòng)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(dòng)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(biāo)    1.3.4  計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的綜合控制指標(biāo)  1.4  計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成和分類    1.4.1  計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)一般概念    1.4.2  計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件組成    1.4.3  計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)軟件組成    1.4.4  計(jì)算機(jī)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(jī)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(jī)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(diǎn)  3.2  氣動(dòng)執(zhí)行器    3.2.1  氣動(dòng)執(zhí)行器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理    3.2.2  氣動(dòng)執(zhí)行器與計(jì)算機(jī)的連接  3.3  電動(dòng)執(zhí)行器    3.3.1  伺服電動(dòng)機(jī)    3.3.2  步進(jìn)電動(dòng)機(jī)    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(dòng)/自動(dòng)、無擾動(dòng)切換    3.5.1  防爆柵    3.5.2  手動(dòng)/自動(dòng)、無擾動(dòng)切換  本章小結(jié)  練習(xí)3第4章  計(jì)算機(jī)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(dòng)平均濾波法    5.1.7  程序判斷濾波法  5.2  標(biāo)度變換與線性化處理    5.2.1  標(biāo)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(jì)算查表法  5.4  報(bào)警處理    5.4.1  越限報(bào)警處理    5.4.2  聲光和語音報(bào)警  本章小結(jié)  練習(xí)5第6章  微機(jī)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(jì)時(shí)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(jìn)    7.3.1  對微分項(xiàng)的改進(jìn)    7.3.2  帶死區(qū)的PID算式    7.3.3  給定值突變時(shí)的改進(jìn)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(kuò)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(diǎn)    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(jì)    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(jī)    8.3.1  注塑機(jī)的工藝流程    8.3.2  確定I/O點(diǎn)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(diǎn)    9.1.2  基本組成部件    9.1.3  DCS的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)    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(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）簡介    9.2.1  CIMS追求生產(chǎn)活動(dòng)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(jī)測控系統(tǒng)實(shí)例  10.1  微機(jī)測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則與步驟    10.1.1  系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則    10.1.2  系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jī)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(jì)    10.3.3  軟件設(shè)計(jì)  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(jī)    10.4.5  系統(tǒng)組態(tài)圖  10.5  數(shù)控機(jī)床    10.5.1  車床數(shù)字控制器的主要任務(wù)    10.5.2  逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)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(xiàn)

章節(jié)摘錄

第1章　計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述當(dāng)前，世界先進(jìn)工業(yè)國家正處在由“工業(yè)經(jīng)濟(jì)”模式向“信息經(jīng)濟(jì)”模式轉(zhuǎn)變時(shí)期，技術(shù)進(jìn)步因素在經(jīng)濟(jì)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(dòng)化的重要發(fā)展目標(biāo)，事實(shí)上也是各行各業(yè)的重要發(fā)展目標(biāo)。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(jìn)行實(shí)時(shí)檢測、監(jiān)督管理和自動(dòng)控制。這是現(xiàn)代化生產(chǎn)必不可少的基本手段。從單臺(tái)計(jì)算機(jī)的直接監(jiān)督控制到多級計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化的過程中，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)充當(dāng)著極其重要的角色。1.1 自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作原理1.1.1 自動(dòng)控制的任務(wù)任何機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)過程都必須按照規(guī)定的要求運(yùn)行。例如，要使發(fā)電機(jī)正常發(fā)電，必須使發(fā)電機(jī)的輸出電壓保持在額定電壓，盡量不受負(fù)荷變化和原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)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(shí)刻達(dá)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(dá)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(jī)、退火爐、電冰箱都是機(jī)器設(shè)備；電壓、爐溫、冰室溫度是表征這些機(jī)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(jī)器設(shè)備在運(yùn)行過程中對這些狀態(tài)參量的要求。所謂的自動(dòng)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(dòng)地、有目的地控制或操縱機(jī)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(jì)出某種裝置，能自動(dòng)地使發(fā)電機(jī)的輸出穩(wěn)定在額定電壓，使退火爐的溫度在要求的時(shí)間內(nèi)達(dá)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(jī)、退火爐及電冰箱的自動(dòng)控制裝置。各種控制裝置的具體任務(wù)雖然不同，但究其實(shí)質(zhì)卻不外乎是對被控對象的某些物理量進(jìn)行控制，自動(dòng)保持其應(yīng)有的規(guī)律性。

編輯推薦

《普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材?高職高專計(jì)算機(jī)系列規(guī)劃教材?計(jì)算機(jī)控制技術(shù)(第2版)》由電子工業(yè)出版社出版。

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