計算機控制技術(shù)

內(nèi)容概要

《計算機控制技術(shù)》理論聯(lián)系實際，全面、系統(tǒng)地介紹了計算機控制系統(tǒng)的理論和設(shè)計方法。全書共分8章，主要內(nèi)容有計算機控制系統(tǒng)的組成、分類和發(fā)展趨勢，輸入／輸出過程通道與接口技術(shù)，計算機控制基礎(chǔ)理論，計算機控制系統(tǒng)的常規(guī)控制策略，伺服裝置與數(shù)字控制系統(tǒng)，計算機控制系統(tǒng)的新型控制策略，控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與現(xiàn)場總線，計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。在各章后均給出了相應(yīng)的思考與練習(xí)題，書末附有結(jié)合課程重點內(nèi)容的五個課程設(shè)計實例。本教材配有多媒體課件，可供選擇該教材的教師在教學(xué)時使用，也可供學(xué)生課下學(xué)習(xí)、參閱。
《計算機控制技術(shù)》可作為高等院校自動化、電氣工程、計算機應(yīng)用和機電一體化等專業(yè)的教材，也可供有關(guān)教師、科研人員及工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)、參考。

書籍目錄

1 緒論
 1.1 計算機控制系統(tǒng)概況
 1.1.1 計算機控制系統(tǒng)的一般概念
 1.1.2 計算機控制系統(tǒng)的特點
 1.1.3 計算機控制系統(tǒng)的性能指標
 1.2 計算機控制系統(tǒng)的組成和分類
 1.2.1 計算機控制系統(tǒng)的組成
 1.2.2 計算機控制系統(tǒng)的分類
 1.3 計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢
 1.3.1 計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展概況
 1.3.2 計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
 本章小結(jié)
 思考與練習(xí)
2 輸入／輸出過程通道與接口技術(shù)
 2.1 模擬量輸出通道
 2.1.1 模擬量輸出通道的結(jié)構(gòu)形式
 2.1.2 D／A轉(zhuǎn)換器原理及器件
 2.1.3 D／A轉(zhuǎn)換器接口技術(shù)
 2.1.4 D／A轉(zhuǎn)換模板的標準化設(shè)計
 2.2 模擬量輸入通道
 2.2.1 模擬量輸入通道的結(jié)構(gòu)形式
 2.2.2 A／D轉(zhuǎn)換器原理及器件
 2.2.3 A／D轉(zhuǎn)換器接口技術(shù)
 2.2.4 A／D轉(zhuǎn)換模板的標準化設(shè)計
 2.3 數(shù)字量輸入／輸出通道
 2.3.1 數(shù)字量輸入／輸出通道的一般結(jié)構(gòu)
 2.3.2 數(shù)字量輸入通道
 2.3.3 數(shù)字量輸出通道
 2.4 人機接口技術(shù)
 2.4.1 鍵盤接口技術(shù)
 2.4.2 顯示器接口技術(shù)
 本章小結(jié)
 思考與練習(xí)
3 計算機控制基礎(chǔ)理論
 3.1 計算機控制系統(tǒng)的信號變換理論
 3.1.1 計算機控制系統(tǒng)的信號形式
 3.1.2 信號的采樣、量化、恢復(fù)及保持
 3.2 計算機控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述
 3.2.1 z變換與z反變換
 3.2.2 線性定常離散系統(tǒng)的差分方程及其求解
 3.2.3 計算機控制系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)
 3.2.4 s平面到z平面的映射
 3.3 連續(xù)系統(tǒng)的離散化方法及特點
 3.4 離散控制系統(tǒng)的特性分析
 3.4.1 離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
 3.4.2 離散控制系統(tǒng)的過渡過程分析
 3.4.3 離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析
 3.4.4 線性定常離散控制系統(tǒng)的可控性、可觀性和可達性
 3.5 離散控制系統(tǒng)的根軌跡設(shè)計法和頻域設(shè)計法
 3.5.1 z平面根軌跡設(shè)計法
 3.5.2 頻域設(shè)計法
 本章小結(jié)
 思考與練習(xí)
4 計算機控制系統(tǒng)的常規(guī)控制策略
 4.1 數(shù)字PID控制算法
 4.1.1 PID控制規(guī)律及其調(diào)節(jié)作用
 4.1.2 標準數(shù)字PID控制算法
 4.1.3 數(shù)字PID控制算法的改進
 4.1.4 數(shù)字PID參數(shù)的整定
 4.2 數(shù)字控制器的直接設(shè)計方法
 4.2.1 最少拍控制系統(tǒng)的設(shè)計
 4.2.2 最少拍無紋波系統(tǒng)的設(shè)計
 4.2.3 關(guān)于最少拍系統(tǒng)的討論
 4.3 純滯后對象的控制算法
 4.3.1 達林算法
 4.3.2 Smith預(yù)估算法
 本章小結(jié)
 思考與練習(xí)
5 伺服裝置與數(shù)字控制系統(tǒng)
 5.1 步進開環(huán)驅(qū)動裝置
 5.1.1 步進電動機的工作原理
 5.1.2 步進電動機供電方式
 5.1.3 步進電動機數(shù)字驅(qū)動技術(shù)
 5.1.4 步進電動機的一些基本參數(shù)及術(shù)語
 5.2 交流伺服閉環(huán)執(zhí)行機構(gòu)
 5.2.1 高性能三相永磁同步伺服電動機
 5.2.2 位置環(huán)
 5.2.3 光電編碼器
 5.2.4 矢量控制
 5.2.5 多功能微機控制
 5.3 數(shù)字程序控制技術(shù)
 5.3.1 數(shù)字程序控制原理
 5.3.2 逐點比較法
 5.3.3 進給速度的計算和加減速控制
 5.3.4 數(shù)字控制系統(tǒng)的應(yīng)用案例
 本章小結(jié)
 思考與練習(xí)
6 計算機控制系統(tǒng)的新型控制策略
 6.1 智能控制研究現(xiàn)狀
 6.2 模糊控制
 6.2.1 模糊控制理論基礎(chǔ)
 6.2.2 模糊控制系統(tǒng)的原理與設(shè)計過程
 6.2.3 模糊控制在電飯鍋中的應(yīng)用
 6.3 神經(jīng)控制
 6.3.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模型
 6.3.2 BP網(wǎng)絡(luò)
 6.3.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的結(jié)構(gòu)
 6.3.4 神經(jīng)控制在復(fù)雜系統(tǒng)中的應(yīng)用
 6.4 遺傳控制
 6.4.1 遺傳算法基礎(chǔ)理論
 6.4.2 遺傳算法的改進策略
 6.4.3 遺傳算法在模糊控制中的應(yīng)用
 6.5 專家控制
 6.5.1 專家系統(tǒng)基本概念
 6.5.2 專家控制器的原理和結(jié)構(gòu)
 6.5.3 專家控制系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用
 6.6 其他先進控制技術(shù)
 6.6.1 自適應(yīng)控制
 6.6.2 魯棒控制
 6.6.3 預(yù)測控制
 6.6.4 量子控制
 本章小結(jié)
 思考與練習(xí)
7 控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及現(xiàn)場總線
 7.1 控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述
 7.1.1 控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別
 7.1.2 企業(yè)計算機網(wǎng)絡(luò)的層次模型
 7.1.3 控制網(wǎng)絡(luò)的類型及其相互關(guān)系
 7.2 計算機網(wǎng)絡(luò)
 7.2.1 計算機網(wǎng)絡(luò)的定義
 7.2.2 計算機網(wǎng)絡(luò)的功能與分類
 7.2.3 計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)
 7.3 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)技術(shù)
 7.3.1 現(xiàn)場總線概述
 7.3.2 現(xiàn)場總線標準
 7.3.3 現(xiàn)場總線的體系結(jié)構(gòu)
 7.3.4 典型現(xiàn)場總線簡介
 7.3.5 CAN總線
 7.3.6 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)性能分析
 7.4 計算機控制系統(tǒng)總線簡介
 7.4.1 總線的概念及分類
 7.4.2 內(nèi)部總線
 7.4.3 外部總線
 7.5 工業(yè)控制組態(tài)軟件技術(shù)
 本章小結(jié)
 思考與練習(xí)
8 計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
 8.1 計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計原則與步驟
 8.1.1 系統(tǒng)設(shè)計原則
 8.1.2 系統(tǒng)設(shè)計步驟
 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 計算機控制系統(tǒng)可靠性設(shè)計
 8.3.1 干擾的形成與分類
 8.3.2 硬件抗干擾技術(shù)
 8.3.3 軟件抗干擾技術(shù)
 8.4 計算機控制系統(tǒng)設(shè)計實例
 8.4.1 紙機的轉(zhuǎn)速和紙長計算機控制系統(tǒng)
 8.4.2 預(yù)加水成球模糊邏輯控制系統(tǒng)
 本章小結(jié)
 思考與練習(xí)
附錄 課程設(shè)計實例
 實例1 烘箱溫度計算機控制系統(tǒng)設(shè)計
 實例2 PID控制算法的MATLAB仿真研究
 實例3 微型步進電動機控制系統(tǒng)設(shè)計
 實例4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于英文字母的特征識別
 實例5 遺傳算法在函數(shù)優(yōu)化中的應(yīng)用
參考文獻

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：采用高級語言編程的優(yōu)點是編程效率高，不必了解計算機的指令系統(tǒng)和內(nèi)存分配等問題，其計算公式與數(shù)學(xué)公式相近等；其缺點是編制的源程序經(jīng)過編譯后、可執(zhí)行的目標代碼比完成同樣功能的匯編語言的目標代碼長得多，一方面占用內(nèi)存量增多，另一方面使得執(zhí)行時間增加較多，往往難以滿足實時性的要求。高級語言一般用于系統(tǒng)界面和管理功能的設(shè)計。針對匯編語言和高級語言各自的優(yōu)缺點，可以用混合語言編程，即系統(tǒng)的界面和管理功能等采用高級語言編程，而實時性要求高的控制功能則采用匯編語言編程。一般匯編語言實現(xiàn)的控制功能模塊由高級語言調(diào)用，從而兼顧了實時性和復(fù)雜的界面等實現(xiàn)方便性的要求。許多高級語言，如C語言、BASIC語言等，均提供與匯編語言的接口。3）組態(tài)軟件組態(tài)軟件是一種針對控制系統(tǒng)而設(shè)計的面向問題的高級語言，它為用戶提供了眾多的功能模塊，包括控制算法模塊（多為PID）、運算模塊（四則運算、開方、最大值／最小值選擇、一階慣性、超前滯后、工程量變換、上下限報警等數(shù)十種）、計數(shù)／計時模塊、邏輯運算模塊、輸入模塊、輸出模塊、打印模塊、顯示模塊等。系統(tǒng)設(shè)計者根據(jù)控制要求，選擇所需的模塊就能生成系統(tǒng)控制軟件，因而軟件設(shè)計工作量大力減小。常用的組態(tài)軟件有Intouch、FIX、WinCC、KingView組態(tài)王、MCGS、力控等。2.數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)規(guī)劃在系統(tǒng)總體方案設(shè)計中，系統(tǒng)的各模塊之間有著各種因果關(guān)系，互相之間要進行各種信息傳遞。如數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)采集模塊之間的關(guān)系，數(shù)據(jù)采集模塊的輸出信息就是數(shù)據(jù)處理模塊的輸入信息，同樣，數(shù)據(jù)處理模塊和顯示模塊、打印模塊之間也有這種產(chǎn)銷關(guān)系。各模塊之間的關(guān)系體現(xiàn)在它們的接口條件上，即輸入條件和輸出結(jié)果上。為了避免產(chǎn)銷脫節(jié)現(xiàn)象，就必須嚴格規(guī)定各個接口條件，即各接口參數(shù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)類型。

編輯推薦

《計算機控制技術(shù)》是普通高等教育“十二五”規(guī)劃電氣信息類系列教材之一。

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