計(jì)算機(jī)控制技術(shù)

前言

本書(shū)是普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材。在自動(dòng)控制領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)在計(jì)算、數(shù)據(jù)處理等方面獲得了極大的成功，它承擔(dān)著控制系統(tǒng)中控制器的角色，直接參與控制，從而形成了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。它的參與對(duì)控制系統(tǒng)的性能、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及控制理論等多方面都產(chǎn)生了極為深刻的影響。本書(shū)介紹計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成、工作原理及其特點(diǎn)，并著重說(shuō)明計(jì)算機(jī)參與控制后給控制理論及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)所帶來(lái)的新問(wèn)題。由于理論基礎(chǔ)、實(shí)際需要和物質(zhì)條件這3個(gè)因素，使計(jì)算機(jī)控制成為一門(mén)迅速發(fā)展的新興學(xué)科。在沒(méi)有特別說(shuō)明的情況下，本書(shū)主要闡述以微型計(jì)算機(jī)為控制器的控制系統(tǒng)，講解系統(tǒng)的組成、原理、控制過(guò)程、系統(tǒng)特性及相關(guān)新技術(shù)應(yīng)用，將控制對(duì)象、傳感器、通道及接口、數(shù)字控制器、系統(tǒng)軟件和各種應(yīng)用軟件組織成一個(gè)有機(jī)的整體，形成完整的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，從而達(dá)到完整的“控制”目的。本書(shū)主要特點(diǎn)是，對(duì)經(jīng)典控制系統(tǒng)的基本控制算法、數(shù)學(xué)變換、控制參數(shù)整定等，采用適度引入，應(yīng)用其定理、定義和結(jié)論的方法進(jìn)行講解；將輸入/輸出通道接口技術(shù)同相應(yīng)的輸入/輸出設(shè)備及控制作為一個(gè)整體考慮，使讀者容易接受控制系統(tǒng)中的模塊化概念，使內(nèi)容更具有連貫性和完整性；在模糊控制系統(tǒng)中，引入FUZZY理論，深度和廣度適度，明確模糊理論在控制系統(tǒng)中的作用；在總線接口技術(shù)中，著重介紹當(dāng)前應(yīng)用于各種儀器設(shè)備上的PCI接口總線和USB接口總線；針對(duì)多機(jī)控制系統(tǒng)在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)幾種主導(dǎo)市場(chǎng)的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)進(jìn)行介紹；介紹計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和步驟，選取了經(jīng)典的實(shí)例，作為各種相關(guān)技術(shù)的綜合應(yīng)用。本書(shū)在第一版的基礎(chǔ)上，總結(jié)實(shí)際教學(xué)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)絕大多數(shù)的章節(jié)進(jìn)行了修改和增刪。在第5章中增加了串級(jí)、前饋和解耦控制內(nèi)容，增加了第8章，將原第8章改為第9章并做了相應(yīng)的修改。本書(shū)著重于建立學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的整體概念，培養(yǎng)學(xué)生軟件、硬件相結(jié)合的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。對(duì)計(jì)算機(jī)及相近專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，根據(jù)課程設(shè)置的需要，可選講部分章節(jié)的內(nèi)容。本書(shū)的第1章、第6章、第7章由朱玉璽編寫(xiě)，第2章、第3章、第4章和第8章由崔如春編寫(xiě)，第5章、第9章由鄺小磊編寫(xiě)。全書(shū)由朱玉璽統(tǒng)稿。在本書(shū)編寫(xiě)過(guò)程中，始終得到了電子工業(yè)出版社的支持，使本書(shū)得以順利完成。由于我們水平有限，加上時(shí)間倉(cāng)促，書(shū)中一定會(huì)有一些錯(cuò)誤，殷切希望得到廣大讀者和同仁的批評(píng)指正，以便使本書(shū)的質(zhì)量得到進(jìn)一步的提高。編著者2009年12月

內(nèi)容概要

朱玉璽、崔如春、鄺小磊編著的《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)（第2版）》是普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材。本書(shū)著重介紹計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成、基本控制算法及軟、硬件系統(tǒng)在工業(yè)控制中的應(yīng)用技術(shù)。全書(shū)共9章，主要內(nèi)容以典型微型計(jì)算機(jī)（工控機(jī)和單片機(jī)）控制系統(tǒng)為例，介紹一般性控制系統(tǒng)的基本概念、原理和各組成部分，分別講述輸入/輸出通道接口技術(shù)、順序控制與數(shù)字程序控制、數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)、模糊控制技術(shù)、多微處理器控制系統(tǒng)、控制技術(shù)中的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等內(nèi)容。
《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)（第2版）》可作為高等院校計(jì)算機(jī)應(yīng)用、自動(dòng)化、電子工程、機(jī)電工程等專(zhuān)業(yè)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程的教材，也可作為從事計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程技術(shù)人員的參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

第1章  緒論
  1.1  控制系統(tǒng)組成
  1.2  計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分類(lèi)
  1.3  工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)
  1.4  計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r
  習(xí)題1
第2章  輸入通道接口技術(shù)
  2.1  信號(hào)測(cè)量與傳感器技術(shù)
    2.1.1  溫度測(cè)量傳感器
    2.1.2  壓力測(cè)量傳感器
    2.1.3  流量測(cè)量傳感器
  2.2  模擬信號(hào)輸入通道接口
    2.2.1  模擬多路開(kāi)關(guān)
    2.2.2  A/D轉(zhuǎn)換器
    2.2.3  數(shù)據(jù)采集與處理方法
  2.3  鍵盤(pán)接口技術(shù)
    2.3.1  獨(dú)立式按鍵
    2.3.2  行列式鍵盤(pán)
    2.3.3  軟鍵盤(pán)與觸摸屏接口
  2.4  開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸入接口
    2.4.1  多路開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸入接口技術(shù)
    2.4.2  光電隔離與大功率輸入接口技術(shù)
  習(xí)題2
第3章  輸出通道接口技術(shù)
  3.1  模擬信號(hào)輸出通道接口
    3.1.1  D/A轉(zhuǎn)換器
    3.1.2  PWM技術(shù)
  3.2  LED顯示器及其接口技術(shù)
    3.2.1  動(dòng)態(tài)LED顯示器接口技術(shù)
    3.2.2  靜態(tài)LED顯示器接口技術(shù)
  3.3  LCD顯示器接口技術(shù)
    3.3.1  單色LCD顯示原理
    3.3.2  彩色LCD顯示原理
    3.3.3  單色LCD器件的驅(qū)動(dòng)方式
    3.3.4  點(diǎn)陣式單色LCD顯示器的接口
  3.4  開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)
    3.4.1  輸出接口光電隔離技術(shù)
    3.4.2  繼電器輸出接口
    3.4.3  大功率輸出接口
  3.5  電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)
    3.5.1  小功率直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速原理及控制接口
    3.5.2  步進(jìn)電機(jī)工作原理及控制接口
  習(xí)題3
第4章  順序控制與數(shù)字程序控制
  4.1  順序控制
  4.2  數(shù)字程序控制
    4.2.1  逐點(diǎn)比較插補(bǔ)法
    4.2.2  數(shù)字積分器插補(bǔ)法
  習(xí)題4
第5章  數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)
  5.1  計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)
    5.1.1  控制系統(tǒng)中信號(hào)的基本形式與控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)
    5.1.2  連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述
    5.1.3  離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述
    5.1.4  Z變換
    5.1.5  離散系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
    5.1.6  采樣周期的選擇
  5.2  數(shù)字控制器的PID設(shè)計(jì)方法
    5.2.1  PID設(shè)計(jì)方法
    5.2.2  PID算法的離散形式
    5.2.3  PID算法數(shù)字控制器的改進(jìn)
    5.2.4  PID算法數(shù)字控制器的參數(shù)整定
  5.3  數(shù)字控制器的直接設(shè)計(jì)方法
    5.3.1  最少拍無(wú)差系統(tǒng)
    5.3.2  最少拍無(wú)紋波系統(tǒng)
    5.3.3  純滯后系統(tǒng)
  5.4  串級(jí)控制
  5.5  前饋控制
  5.6  解耦控制
  5.7  控制算法的實(shí)現(xiàn)
    5.7.1  直接實(shí)現(xiàn)法
    5.7.2  級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)法
    5.7.3  并行實(shí)現(xiàn)法
  習(xí)題5
第6章  模糊控制技術(shù)
  6.1  模糊控制發(fā)展概況
  6.2  常見(jiàn)的控制器類(lèi)型及模糊規(guī)則
  6.3  簡(jiǎn)單模糊邏輯控制系統(tǒng)
  6.4  基本模糊控制器設(shè)計(jì)
  6.5  模糊數(shù)學(xué)模型
  6.6  模糊控制的發(fā)展
  習(xí)題6
第7章  多微處理器控制系統(tǒng)
  7.1  多微處理器控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式
  7.2  多微處理器控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信
  7.3  多微處理器控制系統(tǒng)總線
    7.3.1  并行總線
    7.3.2  串行通信標(biāo)準(zhǔn)總線
    7.3.3  現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)
  習(xí)題7
第8章  控制技術(shù)中的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)
  8.1  工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（IPC）
  8.2  可編程控制器（PLC）
  8.3  嵌入式系統(tǒng)
    8.3.1  嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)介
    8.3.2  嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)步驟
    8.3.3  嵌入式系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
    8.3.4  嵌入式系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
    8.3.5  嵌入式操作系統(tǒng)的簡(jiǎn)介與選用
  習(xí)題8
第9章  計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
  9.1  計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟與方法
    9.1.1  總體方案的確定
    9.1.2  計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)輸入部分的設(shè)計(jì)
    9.1.3  確定控制算法
    9.1.4  計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)輸出部分的設(shè)計(jì)
    9.1.5  計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的調(diào)試
  9.2  計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)
  9.3  計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)
    9.3.1  一硬件抗干擾技術(shù)
    9.3.2  軟件抗干擾技術(shù)
  9.4  計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例
  習(xí)題9
附錄A  常用函數(shù)的拉氏變換與Z變換對(duì)照表
附錄B  部分習(xí)題參考答案
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   第4章 順序控制與數(shù)字程序控制 順序控制與數(shù)字程序控制是自動(dòng)控制領(lǐng)域的一個(gè)重要方面，均屬于開(kāi)環(huán)控制。順序控制與數(shù)字程序控制在生產(chǎn)自動(dòng)線控制、機(jī)床控制、運(yùn)輸機(jī)械控制等工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。本章主要講述順序控制系統(tǒng)與數(shù)字程序控制系統(tǒng)的基本概念，順序控制系統(tǒng)的組成、工作原理及其控制方法。對(duì)于平面加工系統(tǒng)中常用的數(shù)字程序控制算法——逐點(diǎn)比較插補(bǔ)法、數(shù)字積分器插補(bǔ)法均進(jìn)行詳細(xì)的介紹。其中，逐點(diǎn)比較插補(bǔ)法（包括直線插補(bǔ)法和圓弧插補(bǔ)法）是這些控制算法中的重點(diǎn)。最后，以PC作為控制機(jī)，以8086匯編語(yǔ)言的例子說(shuō)明算法的編程實(shí)現(xiàn)過(guò)程。 4.1 順序控制 順序控制就是以預(yù)先規(guī)定好的時(shí)間或條件為依據(jù)，按預(yù)先規(guī)定好的動(dòng)作次序順序地完成工作的自動(dòng)控制。簡(jiǎn)而言之，就是按時(shí)序或事序規(guī)定工作的自動(dòng)控制。在工業(yè)生產(chǎn)中，許多生產(chǎn)工序，如運(yùn)輸、加工、檢驗(yàn)、裝配、包裝等，都要求順序控制。在一個(gè)復(fù)雜的大型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，許多環(huán)節(jié)需要采用順序控制的方法，例如，有些生產(chǎn)機(jī)械要求在現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)（行程開(kāi)關(guān)、按鈕、光電開(kāi)關(guān)、各種繼電器等）作用下，根據(jù)一定的轉(zhuǎn)換條件實(shí)現(xiàn)有順序的開(kāi)關(guān)動(dòng)作；而有些生產(chǎn)機(jī)械則要求按一定的時(shí)間先后次序?qū)崿F(xiàn)有順序的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。下面舉例說(shuō)明順序控制的過(guò)程。 1.鉆孔動(dòng)力頭的順序控制 某機(jī)械加工自動(dòng)線中，一個(gè)鉆孔動(dòng)力頭的工作步驟如下： ①初始狀態(tài)為鉆孔動(dòng)力頭在原位，原位行程開(kāi)關(guān)S0受壓閉合； ②按下鉆孔動(dòng)力頭啟動(dòng)按鈕A，此時(shí)電磁閥D1通電動(dòng)作，鉆孔動(dòng)力頭快進(jìn)； ③鉆孔動(dòng)力頭接近工件時(shí)，碰上行程開(kāi)關(guān)S1（閉合），電磁閥D2通電動(dòng)作（D1仍通電保持），鉆孔動(dòng)力頭由快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)； ④工進(jìn)到位，碰上行程開(kāi)關(guān)S2（閉合），開(kāi)始延時(shí)（繼續(xù)工進(jìn)）； ⑤延時(shí)時(shí)間到，D1、D2斷電，D3通電，鉆孔動(dòng)力頭快退： ⑥鉆孔動(dòng)力頭退回到原位（行程開(kāi)關(guān)S0受壓閉合），D3斷電，鉆孔動(dòng)力頭停止。 這樣，鉆孔動(dòng)力頭在完成了一個(gè)循環(huán)的加工動(dòng)作后，回到起始狀態(tài)，準(zhǔn)備開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)的加工動(dòng)作。

編輯推薦

《普通高等教育"十一五"國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材?新編計(jì)算機(jī)類(lèi)本科規(guī)劃教材:計(jì)算機(jī)控制技術(shù)(第2版)》可作為高等院校計(jì)算機(jī)應(yīng)用、自動(dòng)化、電子工程、機(jī)電工程等專(zhuān)業(yè)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程的教材，也可作為從事計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程技術(shù)人員的參考書(shū)。

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