出版時(shí)間:2008-10 出版社:電子工業(yè)出版社 作者:徐安 等編著 頁(yè)數(shù):345
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前言
目前,絕大多數(shù)自動(dòng)控制都是使用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展,使得以微型計(jì)算機(jī)為控制器核心的嵌入式測(cè)控裝置與系統(tǒng)廣泛滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)中,已經(jīng)無(wú)時(shí)無(wú)刻、無(wú)處不在地影響著每個(gè)現(xiàn)代人的生活。在我國(guó)高等工科院校中,普遍開(kāi)設(shè)了微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)及其相關(guān)課程。本書(shū)I重I繞“微機(jī)控制算法及其實(shí)現(xiàn)”這一主題,系統(tǒng)而有重點(diǎn)地講述了運(yùn)動(dòng)控制、常用控制、現(xiàn)代控制和智能控制中的各種主要算法的思路精髓和微機(jī)實(shí)現(xiàn)這些算法的要領(lǐng),并從實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā),介紹了微機(jī)控制系統(tǒng)與信號(hào)的數(shù)學(xué)描述、常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)處理、嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)及電磁兼容技術(shù)。根據(jù)信息與控制日益交融的發(fā)展趨勢(shì),介紹了微機(jī)控制網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場(chǎng)總線。微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)內(nèi)容十分豐富,每一個(gè)專(zhuān)題的詳細(xì)闡述都需要一本或幾本專(zhuān)著。本書(shū)注意了與“微控制器原理與應(yīng)用”等相關(guān)課程的分工協(xié)調(diào)、統(tǒng)籌兼顧,力求從電類(lèi)專(zhuān)業(yè)“軟(件)硬(件)兼施”、“強(qiáng)(電)弱(電)結(jié)合”的特色出發(fā),對(duì)微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用提供切實(shí)的指導(dǎo)和幫助。本書(shū)可作為高等院校有關(guān)課程的教材,也可作為電子技術(shù)人員的參考書(shū)。實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐對(duì)微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用極為重要。本書(shū)在第1l章中,以DP-01多MCu實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)為平臺(tái),以多種控制算法、數(shù)據(jù)傳輸方式與總線在智能家居中的應(yīng)用為主題,給出了微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)大綱,引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)揮想象力和創(chuàng)造性。多年來(lái),于海生、周德澤、王曉明、桑楠、謝劍英、陳炳和、高金源、王慧、齊蓉、何玉彬、蔡德聰、陽(yáng)憲惠、何克忠、袁南兒、蔡自興、張乃堯、白英彩、吳啟迪、竇振中、涂時(shí)亮、王常力、陳汝全、金以慧、王錦標(biāo)、嚴(yán)雋薇、周立功、潘新民、胡壽松、吳堅(jiān)等教授在微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的教育園地里辛勤耕耘,本書(shū)多處引用了他們的研究成果,謹(jǐn)在此表示衷心的感謝。廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司上海分公司經(jīng)理曾成奇、微芯科技咨詢(xún)(上海)有限公司經(jīng)理劉暉、飛思卡爾半導(dǎo)體(中國(guó))有限公司上海分公司經(jīng)理張明峰、高拓微電子技術(shù)有限公司經(jīng)理魏敏和吳健等為本書(shū)提供了重要幫助,謹(jǐn)在此表示誠(chéng)摯的感謝。擔(dān)任本書(shū)主審的上海交通大學(xué)白英彩教授認(rèn)真審閱了全書(shū),提出了指導(dǎo)性的建議和中肯的意見(jiàn);研究生吳霄、張振富、顧鳴、郁海華、郭凱杰和丁才云等為程序設(shè)計(jì)和圖文制作輸入付出了辛勤的勞動(dòng),在此謹(jǐn)致以深切的謝意。
內(nèi)容概要
本書(shū)圍繞“微機(jī)控制算法及其實(shí)現(xiàn)”這一主題,系統(tǒng)而有重點(diǎn)地講述了運(yùn)動(dòng)控制、常用控制、現(xiàn)代控制和智能控制中的各種主要算法的思路精髓和微機(jī)實(shí)現(xiàn)這些算法的要領(lǐng),并從實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā),介紹了微機(jī)控制系統(tǒng)與信號(hào)的數(shù)學(xué)描述、常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)處理、嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)及電磁兼容技術(shù);根據(jù)信息與控制日益交融的發(fā)展趨勢(shì),介紹了微機(jī)控制網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場(chǎng)總線。 本書(shū)力求從電類(lèi)專(zhuān)業(yè)“軟(件)硬(件)兼施”、“強(qiáng)(電)弱(電)結(jié)合”的特色出發(fā),對(duì)微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用提供切實(shí)的指導(dǎo)和幫助。本書(shū)可作為高等院校有關(guān)課程的教材,也可作為電子技術(shù)人員的參考書(shū)。
作者簡(jiǎn)介
徐安,男,1946年10月生,江蘇江陰人。1968年畢業(yè)于清華大學(xué)電機(jī)工程系,在內(nèi)蒙古集寧拖拉機(jī)廠工作十年,1981年12月上海鐵道學(xué)院機(jī)電系碩士研究生畢業(yè)后留校,執(zhí)教至今。1987年4月至11月赴日本三菱電機(jī)伊丹制作所監(jiān)造6K型電力機(jī)車(chē),1992年5月至1993年5月赴日本東京都市管理綜合研究所進(jìn)修?,F(xiàn)為同濟(jì)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院教授,博士生導(dǎo)師;同濟(jì)聯(lián)合環(huán)境建筑設(shè)計(jì)研究院環(huán)境智能控制研究所所長(zhǎng),民革上海市委文教委員會(huì)委員。近幾年為本科和研究生主講“微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”、“單片機(jī)原理與應(yīng)用”、“模糊與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制工程概論”等課程;曾獲2005年上海市第八屆教育科學(xué)研究成果獎(jiǎng),2005年上海三菱電梯獎(jiǎng)勵(lì)金,2004年同濟(jì)大學(xué)優(yōu)秀教學(xué)成果獎(jiǎng),2001年以來(lái)獲得5屆同濟(jì)大學(xué)優(yōu)秀畢業(yè)論文指導(dǎo)獎(jiǎng)。曾獲鐵道部科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)和上海市科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng),近幾年的主要研究方向?yàn)槲C(jī)測(cè)控裝置與系統(tǒng),進(jìn)行的課題有:“大矩陣控制系統(tǒng)及其應(yīng)用”、“環(huán)境與家居智能控制的人性化設(shè)計(jì)”、“墻體滲漏的檢測(cè)與數(shù)據(jù)處理”、“計(jì)算機(jī)視覺(jué)在檢測(cè)中的應(yīng)用”等。
書(shū)籍目錄
第1章 概論 1.1 控制用微型計(jì)算機(jī) 1.1.1 控制用微型計(jì)算機(jī)的類(lèi)型 1.1.2 控制用微型計(jì)算機(jī)的選用 1.2 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 1.2.1 微機(jī)控制系統(tǒng)的組成 1.2.2 微機(jī)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程與方式 1.2.3 微機(jī)控制系統(tǒng)的功能與特點(diǎn) 1.2.4 微機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 1.3 微機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展與作用 1.3.1 控制理論與控制技術(shù)的發(fā)展 1.3.2 微機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展 1.3.3 微機(jī)控制技術(shù)的作用 1.3.4 微機(jī)控制技術(shù)的前景 習(xí)題與思考題第2章 常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)處理 2.1 常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 2.1.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念 2.1.2 控制系統(tǒng)的特殊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 2.2 采樣與數(shù)據(jù)處理 2.2.1 采樣周期的選擇 2.2.2 常用數(shù)據(jù)處理 2.3 數(shù)字濾波 2.3.1 常用數(shù)字濾波方法 2.3.2 數(shù)字濾波方法的選擇 習(xí)題與思考題第3章 微機(jī)控制系統(tǒng)與信號(hào)的數(shù)學(xué)描述 3.1 微機(jī)控制系統(tǒng)中的信號(hào)變換 3.1.1 信號(hào)的采樣與保持 3.1.2 采樣定理 3.1.3 離散時(shí)間信號(hào) 3.2 線性定常離散系統(tǒng)的描述與差分方程 3.2.1 線性定常離散系統(tǒng)的描述 3.2.2 線性常系數(shù)差分方程 3.2.3 應(yīng)用迭代法求解差分方程 3.3 Z變換及其應(yīng)用 3.3.1 Z變換定義 3.3.2 Z變換方法 3.3.3 Z逆變換 3.3.4 應(yīng)用Z變換求解差分方程 3.4 脈沖傳遞函數(shù) 3.4.1 脈沖傳遞函數(shù)定義 3.4.2 零階保持器及其脈沖傳遞函數(shù) 3.4.3 開(kāi)環(huán)系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù) 3.4.4 閉環(huán)系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù) 習(xí)題與思考題第4章 運(yùn)動(dòng)控制技術(shù) 4.1 順序控制 4.1.1 順序控制原理 4.1.2 順序控制系統(tǒng)特性 4.1.3 專(zhuān)用順序控制器設(shè)計(jì) 4.1.4 通用順序控制器的選用 4.2 程序控制 4.2.1 程序控制原理 4.2.2 逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ) 4.2.3 逐點(diǎn)比較法圓弧插補(bǔ) 4.2.4 運(yùn)動(dòng)控制芯片 4.3 可編程控制器 4.3.1 PLC的主要功能與特點(diǎn) 4.3.2 PLC的結(jié)構(gòu)與工作原理 4.3.3 PLC常用編程語(yǔ)言 4.3.4 PLC的選用 4.4 直流電動(dòng)機(jī)控制 4.4.1 直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速原理 4.4.2 直流電動(dòng)機(jī)不可逆PWM系統(tǒng) 4.4.3 直流電動(dòng)機(jī)可逆PWM系統(tǒng) 4.4.4 專(zhuān)用運(yùn)動(dòng)控制處理器 4.5 交流異步電動(dòng)機(jī)控制 4.5.1 交流異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速原理 4.5.2 變頻調(diào)速的機(jī)械特性及其補(bǔ)償 4.5.3 SPWM波發(fā)生器及其應(yīng)用 4.5.4 矢量控制與直接轉(zhuǎn)矩控制 ……第5章 常用控制技術(shù)第6章 現(xiàn)代控制技術(shù)第7章 智能控制技術(shù)第8章 嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)第9章 網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場(chǎng)總線第10章 微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)第11章 微機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)參考文獻(xiàn)
章節(jié)摘錄
源代碼公開(kāi)并且遵循GPL(General Public License)協(xié)議的嵌入式L,inux是近年來(lái)嵌入式操作系統(tǒng)的研究熱點(diǎn)。嵌入式Linux是按照嵌入式操作系統(tǒng)的要求而設(shè)計(jì)的一種小型操作系統(tǒng),由一個(gè)很小的內(nèi)核及一些根據(jù)需要進(jìn)行定制的系統(tǒng)模塊組成。其內(nèi)核一般只有幾百KB左右,即使加上其他必須的模塊和應(yīng)用程序,所需的存儲(chǔ)空間也很小。它有多任務(wù)、多進(jìn)程的系統(tǒng)特征,有些還具有實(shí)時(shí)性。除了可應(yīng)用于信息家電(機(jī)頂盒、數(shù)字電視)、多媒體手機(jī)、金融業(yè)終端系統(tǒng)等智能數(shù)字終端領(lǐng)域以外,嵌入式Linux在移動(dòng)計(jì)算平臺(tái)、電子商務(wù)平臺(tái)、智能工業(yè)和商業(yè)控制、甚至軍事領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。1、嵌入式Linux的優(yōu)點(diǎn)源代碼公開(kāi),可以任意修改,以滿足自己的應(yīng)用,并且遵從GPL,調(diào)試也很容易,無(wú)須為每例應(yīng)用交納許可證費(fèi)。大量的應(yīng)用軟件可用,其中大部分都遵從GPL,是開(kāi)放源代碼和免費(fèi)的,可以稍加修改后應(yīng)用于用戶自己的系統(tǒng)。大量?jī)?yōu)秀開(kāi)發(fā)工具,且都遵從GPL,也是開(kāi)放源代碼和免費(fèi)的。系統(tǒng)穩(wěn)定性好,在多種架構(gòu)下可靠運(yùn)行,層次結(jié)構(gòu)與內(nèi)核的完全開(kāi)放。嵌入式Linux由很多體積小且性能高的微內(nèi)核和部件組成。自由軟件基金會(huì)(Free Software Foundation)的GNIJ計(jì)劃組為L(zhǎng),inux開(kāi)發(fā)了許多軟件。由于內(nèi)核代碼的完全開(kāi)放性,內(nèi)核精悍,運(yùn)行所需資源少,不同層次和不同領(lǐng)域的用戶可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求對(duì)內(nèi)核進(jìn)行改造與剪裁,以較低的成本設(shè)計(jì)出滿足自己要求的嵌入式操作系統(tǒng)。誕生于網(wǎng)絡(luò)時(shí)代,并且?guī)в忻黠@的IJNIX特性,支持Internet所有的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。有一個(gè)與LINIX相似、以核心為基礎(chǔ)、完全內(nèi)存保護(hù)、支持多任務(wù)與多進(jìn)程的操作系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的最大的應(yīng)用前景就是在分布式網(wǎng)絡(luò)中的第一層,特別是下位機(jī)或網(wǎng)絡(luò)終端。在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域,可以充分利用它的網(wǎng)絡(luò)特性,開(kāi)發(fā)分布式應(yīng)用,并且軟件的開(kāi)發(fā)和維護(hù)人才較多,成本較低。有一整套的工具鏈(GCC)。用戶不需要專(zhuān)門(mén)的仿真器,就能夠比較容易地自行建立與配置嵌入式系統(tǒng),以及在該系統(tǒng)下的開(kāi)發(fā)環(huán)境與仿真運(yùn)行環(huán)境,甚至可以在該系統(tǒng)上直接進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)核的調(diào)試與仿真運(yùn)行。特別是,Linux帶有用戶完全熟悉的LINIX完善的開(kāi)發(fā)系統(tǒng),幾乎所有的UNⅨ的應(yīng)用軟件都有Linux的相應(yīng)版本。
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