計算機控制技術(shù)

內(nèi)容概要

　　本書注重理論聯(lián)系實際，突出工程應用，闡述了計算機控制技術(shù)及其工程實現(xiàn)方法。全書共分9章，內(nèi)容包括：計算機控制系統(tǒng)概述、計算機控制過程通道、計算機控制系統(tǒng)的控制算法、控制系統(tǒng)應用程序設(shè)計、計算機控制系統(tǒng)抗干擾技術(shù)、集散控制系統(tǒng)應用概述、總線技術(shù)、計算機控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)、控制系統(tǒng)組態(tài)軟件。
　　本書內(nèi)容廣泛涉及多學科交叉，綜合性強，體系完整。書中的實例大多來自工程實際，旨在體現(xiàn)理論與實踐相結(jié)合的特點，可作為高等職業(yè)院校計算機應用、自動化、檢測技術(shù)、電子與電氣工程、機電一體化等專業(yè)的教材，還可供工程技術(shù)人員及對計算機控制系統(tǒng)知識感興趣的讀者參考。

書籍目錄

前言
第1章 概述
 1.1 計算機控制系統(tǒng)概論
 1.1.1 計算機控制系統(tǒng)的概念
 1.1.2 計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展概況
 1.1.3 計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
 1.2 計算機控制系統(tǒng)的組成及特點
 1.2.1 計算機控制系統(tǒng)的硬件組成
 1.2.2 計算機控制系統(tǒng)的軟件組成
 1.2.3 計算機控制系統(tǒng)的特點
 1.3 計算機控制系統(tǒng)的分類
 1.3.1 操作指導控制系統(tǒng)
 1.3.2 直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC系統(tǒng)）
 1.3.3 計算機順序控制系統(tǒng)
 1.3.4 計算機監(jiān)督控制系統(tǒng)（SCC系統(tǒng)）
 1.3.5 分布式控制系統(tǒng)（DCS系統(tǒng)）
第2章 輸入輸出過程通道
 2.1 數(shù)字量過程通道
 2.1.1 數(shù)字量輸入通道
 2.1.2 數(shù)字量輸出通道
 2.2 模擬量輸入通道
 2.2.1 模擬量輸入通道的結(jié)構(gòu)
 2.2.2 模擬量輸入通道的組成
 2.2.3 模擬量輸入通道的設(shè)計
 2.3 模擬量輸出通道
 2.3.1 模擬量輸出通道的作用
 2.3.2 模擬量輸出通道的組成
 2.3.3 模擬量輸出通道的設(shè)計
第3章 計算機控制系統(tǒng)的控制算法
 3.1 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計方法
 3.1.1 模擬化設(shè)計方法
 3.1.2 模擬化設(shè)計步驟
 3.2 數(shù)字PID控制算法
 3.2.1 基本PID算法
 3.2.2 數(shù)字PID算法
 3.2.3 數(shù)字PID改進算法
 3.3 數(shù)字PID調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定
 3.3.1 PID參數(shù)對系統(tǒng)控制性能的影響
 3.3.2 擴充臨界比例度法整定PID參數(shù)
 3.3.3 擴充響應曲線法整定PID參數(shù).
 3.3.4 試湊法整定PID參數(shù)
 3.4 數(shù)字控制器的直接設(shè)計方法
 3.4.1 數(shù)字控制器的直接法設(shè)計步驟
 3.4.2 最少拍數(shù)字控制器的設(shè)計
 3.4.3 最少拍無紋波數(shù)字控制器的設(shè)計
 3.5 施密斯（Smith）預估控制
 3.5.1 施密斯預估控制原理
 3.5.2 具有純滯后Smith補償?shù)臄?shù)字控制器
 3.6 大林算法
 3.6.1 大林算法D（z）的基本形式
 3.6.2 振鈴現(xiàn)象
 3.6.3 振鈴幅度RA
 3.6.4 振鈴現(xiàn)象的消除
 3.6.5 大林算法的設(shè)計步驟
第4章 控制系統(tǒng)應用程序設(shè)計
 4.1 應用程序設(shè)計的基本原則與方法
 4.1.1 應用程序設(shè)計的基本步驟
 4.1.2 應用程序設(shè)計的目標及原則
 4.1.3 應用程序設(shè)計的方法
 4.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其應用
 4.2.1 基本術(shù)語
 4.2.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型
 4.2.3 數(shù)據(jù)查找技術(shù)
 4.2.4 數(shù)據(jù)排序技術(shù)
 4.3 測量數(shù)據(jù)預處理技術(shù)
 4.3.1 系統(tǒng)誤差的自動校準
 4.3.2 標度變換
 4.3.3 線性化處理
 4.3.4 越限報警處理
第5章 控制系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)
 5.1 干擾的來源和分類
 5.1.1 干擾的來源
 5.1.2 干擾信號的耦合方式
 5.1.3 干擾的作用形式
 5.2 硬件抗干擾技術(shù)
 5.2.1 共模干擾的抑制
 5.2.2 串模干擾的抑制
 5.2.3 長線傳輸干擾的抑制
 5.3 軟件抗干擾技術(shù)
 5.3.1 軟件出錯對系統(tǒng)的危害及抗干擾對策
 5.3.2 數(shù)字濾波
 5.3.3 輸入，輸出軟件抗干擾措施
 5.3.4 軟件冗余技術(shù)
 5.3.5 程序運行失常的軟件抗干擾
 5.4 接地技術(shù)
 5.4.1 微機控制系統(tǒng)中的地線
 5.4.2 常用的接地方法
 5.5 電源系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)
 5.5.1 抗干擾穩(wěn)壓電源的設(shè)計
 5.5.2 電源系統(tǒng)的異常保護
 5.5.3 微機系統(tǒng)的掉電保護
 5.6 “看門狗”技術(shù)
 5.6.1 Watchdog的工作原理
 5.6.2 Watchdog的實現(xiàn)
 5.6.3 Watchdog的使用方法
 5.6.4 使用Watchdog的若干問題
第6章 集散控制系統(tǒng)
 6.1 集散控制系統(tǒng)概述
 6.1.1 集散控制系統(tǒng)的發(fā)展
 6.1.2 DCS的特點
 6.2 集散控制系統(tǒng)的組成
 6.2.1 DCS的分散過程控制級
 6.2.2 DCS的集中操作監(jiān)控級
 6.2.3 DCS的綜合信息管理級
 6.3 集散控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信概要
 6.3.1 網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)
 6.3.2 訪問控制方式
 6.3.3 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的性能評價和選型
 6.4 DCS在火電廠中的應用
 6.4.1 DCS信號流程
 6.4.2 DCS應用過程
 6.4.3 利用INFI.90實現(xiàn)主汽溫度控制
第7章 總線技術(shù)
 7.1 總線概述
 7.1.1 總線的產(chǎn)生與發(fā)展
 7.1.2 總線的分類
 7.2 現(xiàn)場總線
 7.2.1 現(xiàn)場總線簡介
 7.2.2 現(xiàn)場總線的種類
 7.2.3 現(xiàn)場總線的未來
 7.2.4 現(xiàn)場總線在國內(nèi)的應用
 7.3 現(xiàn)場總線的原理和發(fā)展概況
 7.3.1 現(xiàn)場總線的實質(zhì)
 7.3.2 現(xiàn)場總線的結(jié)構(gòu)
 7.3.3 現(xiàn)場總線的發(fā)展概況
 7.3.4 現(xiàn)場總線的特點
 7.4 幾種典型的現(xiàn)場總線
 7.4.1 控制層現(xiàn)場總線ControlNet
 7.4.2 設(shè)備層現(xiàn)場總線DeviceNet
 7.4.3 Profibus協(xié)議
 7.4.4 FF總線
 7.4.5 LonWorks控制網(wǎng)絡(luò)和Lon總線
 7.4.6 CAN總線
 7.4.7 Modbus協(xié)議
 7.5 典型控制網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)
第8章 計算機控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)
 8.1 系統(tǒng)設(shè)計的原則與步驟
 8.1.1 系統(tǒng)設(shè)計的原則
 8.1.2 系統(tǒng)設(shè)計的步驟
 8.2 系統(tǒng)的工程設(shè)計與實現(xiàn)
 8.2.1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計
 8.2.2 硬件的工程設(shè)計與實現(xiàn)
 8.2.3 軟件的工程設(shè)計與實現(xiàn)
 8.2.4 系統(tǒng)的調(diào)試與運行
 8.3 啤酒發(fā)酵過程計算機控制系統(tǒng)設(shè)計
 8.3.1 啤酒發(fā)酵工藝及控制要求
 8.3.2 系統(tǒng)總體方案的設(shè)計
 8.3.3 系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計
 8.3.4 系統(tǒng)的安裝調(diào)試運行及控制效果
第9章 控制系統(tǒng)組態(tài)軟件WinCC
 9.1 WinCC簡介
 9.1.1 性能特點
 9.1.2 WinCC系統(tǒng)構(gòu)成
 9.1.3 WinCC與PIC之間的通信
 9.2 WinCC項目
 9.2.1 建立和編輯WinCC項目的一般過程
 9.2.2 WinCC項目管理器介紹
 9.2.3 建立一個新項目
 9.3 變量管理
 9.3.1 添加邏輯連接
 9.3.2 變量的類型
 9.3.3 建立內(nèi)部變量
 9.3.4 建立過程變量
 9.3.5 創(chuàng)建結(jié)構(gòu)類型和變量組
 9.4 畫面組態(tài)
 9.4.1 WinCC圖形編輯器
 9.4.2 圖形、對象和控件的使用
 9.4.3 創(chuàng)建過程畫面
 9.4.4 改變畫面的對象屬性
 9.4.5 指定WinCC運行系統(tǒng)的屬性
 9.4.6 運行工程
 9.4.7 使用變量模擬器測試畫面
 9.5 故障處理
 9.5.1 功能簡介
 9.5.2 診斷功能
 9.6 系統(tǒng)的安全性
 9.6.1 用戶管理器的功能原則
 9.6.2 用戶管理器組態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
參考文獻

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：（1）不確定性的模型。傳統(tǒng)控制是基于模型的控制，模型包括控制對象和干擾模型。傳統(tǒng)控制通常認為模型是已知的或經(jīng)過辨識可以得到的，對于不確定性的模型，傳統(tǒng)控制難以滿足要求。（2）高度非線性。在傳統(tǒng)的控制理論中，對于具有高度非線性的控制對象雖然也有一些非線性控制方法可供使用，但總的來說，目前非線性控制理論還很不成熟，有些方法又過于復雜，無法廣泛應用。（3）復雜的任務要求。在傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)中，控制任務往往要求輸出量為定值（調(diào)節(jié)系統(tǒng)）或者要求輸出量跟隨期望的運動軌跡（跟蹤系統(tǒng)），因此控制任務比較單一。但過于復雜的控制任務諸如智能機器人系統(tǒng)、復雜工業(yè)過程控制系統(tǒng)、計算機集成制造系統(tǒng)、航天航空控制系統(tǒng)、社會經(jīng)濟管理系統(tǒng)、環(huán)保及能源系統(tǒng)等傳統(tǒng)的控制理論都無能為力。在上述情形下智能控制便應運而生了。智能控制是一類無需人的干預就能夠自主地驅(qū)動智能機器實現(xiàn)其目標的過程，是用機器模擬人類智能的一個重要領(lǐng)域。智能控制包括學習控制系統(tǒng)、分級遞階智能控制系統(tǒng)。專家系統(tǒng)、模糊控制系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)等。（1）分級遞階智能控制系統(tǒng)。分級遞階智能控制系統(tǒng)是在研究學習控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，從工程控制論的角度總結(jié)人工智能與自適應、自學習和自組織控制的關(guān)系之后而逐漸形成的。由saridis提出的分級遞階智能控制方法作為一種認知和控制系統(tǒng)的統(tǒng)一方法論，其控制智能是根據(jù)分級管理系統(tǒng)中十分重要的“精度隨智能提高而降低”的原理而分級分配的。這種分級遞階智能控制系統(tǒng)是由組織級、協(xié)調(diào)級、執(zhí)行級三級組成的。（2）模糊控制系統(tǒng)。模糊控制是一類應用模糊集合理論的控制方法。一方面模糊控制提供·種實現(xiàn)基于知識（規(guī)則）的甚至語言描述的控制規(guī)律的新機理；另一方面，模糊控制提供了一種改進非線性控制器的替代方法，這種非線性控制器一般用于控制含有不確定性和難以用傳統(tǒng)非線性控制理論處理的裝置。（3）專家控制系統(tǒng)。專家控制系統(tǒng)所研究的問題一般都具有不確定性，是以模仿人類智能為基礎(chǔ)的。工程控制論與專家系統(tǒng)的結(jié)合形成了專家控制系統(tǒng)。（4）學習控制系統(tǒng)。學習是人類的主要智能之一。用機器來代替人類從事體力和腦力勞動，就是用機器代替人的思維。學習控制系統(tǒng)是一個能在其運行過程中逐步獲得被控對象及環(huán)境的非預知信息，積累控制經(jīng)驗，并在一定的評價標準下進行估值、分類、決策和不斷改善系統(tǒng)品質(zhì)的自動控制系統(tǒng)。（5）神經(jīng)控制系統(tǒng)?；谌斯ど窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制簡稱神經(jīng)控制，是智能控制的一個嶄新的研究方向。盡管我們尚無法肯定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制理論及其應用研究將會有什么重大的突破性成果，但是可以確信，神經(jīng)控制是一個很有希望的研究方向。這不但是由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展為神經(jīng)控制提供了基礎(chǔ)，而且還由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有一些適合于控制的特性和能力?，F(xiàn)在神經(jīng)控制的硬件尚未真正解決，對實用神經(jīng)控制系統(tǒng)的研究也有待繼續(xù)開展與加強。

編輯推薦

《計算機控制技術(shù)》結(jié)合高等職業(yè)技術(shù)教育特點，以理論知識夠用為原則，從工程實用的角度出發(fā)，深入淺出地論述計算機控制技術(shù)在自動控制系統(tǒng)中的應用和發(fā)展。詳細介紹常規(guī)和現(xiàn)代計算機控制技術(shù)的基本原理、計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)，突出實用性和應用性，并編入了計算機控制技術(shù)的一些新理論、新技術(shù)和新成果。文字力求通俗簡練、重點突出，內(nèi)容安排注重系統(tǒng)性和完整性，將軟件與硬件有機結(jié)合，幫助讀者建立計算機控制系統(tǒng)的整體概念。

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