計(jì)算機(jī)控制技術(shù)

內(nèi)容概要

《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》理論聯(lián)系實(shí)際，全面、系統(tǒng)地介紹了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的理論和設(shè)計(jì)方法。全書共分8章，主要內(nèi)容有計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成、分類和發(fā)展趨勢(shì)，輸入／輸出過程通道與接口技術(shù)，計(jì)算機(jī)控制基礎(chǔ)理論，計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)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(diǎn)內(nèi)容的五個(gè)課程設(shè)計(jì)實(shí)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(shí)使用，也可供學(xué)生課下學(xué)習(xí)、參閱。
《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》可作為高等院校自動(dòng)化、電氣工程、計(jì)算機(jī)應(yīng)用和機(jī)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(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概況
 1.1.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的一般概念
 1.1.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)
 1.1.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)
 1.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成和分類
 1.2.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成
 1.2.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分類
 1.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況及趨勢(shì)
 1.3.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況
 1.3.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)
 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(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)
 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(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)
 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(jī)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(jì)算機(jī)控制基礎(chǔ)理論
 3.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的信號(hào)變換理論
 3.1.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的信號(hào)形式
 3.1.2 信號(hào)的采樣、量化、恢復(fù)及保持
 3.2 計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(diǎn)
 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(dá)性
 3.5 離散控制系統(tǒng)的根軌跡設(shè)計(jì)法和頻域設(shè)計(jì)法
 3.5.1 z平面根軌跡設(shè)計(jì)法
 3.5.2 頻域設(shè)計(jì)法
 本章小結(jié)
 思考與練習(xí)
4 計(jì)算機(jī)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(biāo)準(zhǔn)數(shù)字PID控制算法
 4.1.3 數(shù)字PID控制算法的改進(jìn)
 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(jì)方法
 4.2.1 最少拍控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
 4.2.2 最少拍無紋波系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
 4.2.3 關(guān)于最少拍系統(tǒng)的討論
 4.3 純滯后對(duì)象的控制算法
 4.3.1 達(dá)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(jìn)開環(huán)驅(qū)動(dòng)裝置
 5.1.1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理
 5.1.2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)供電方式
 5.1.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)數(shù)字驅(qū)動(dòng)技術(shù)
 5.1.4 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)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(jī)構(gòu)
 5.2.1 高性能三相永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)
 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(jī)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(diǎn)比較法
 5.3.3 進(jìn)給速度的計(jì)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(jì)算機(jī)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(jì)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(jìn)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(jì)與應(yīng)用
 6.6 其他先進(jìn)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)
 7.2.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義
 7.2.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能與分類
 7.2.3 計(jì)算機(jī)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(biāo)準(zhǔn)
 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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
 8.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與步驟
 8.1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
 8.1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟
 8.2 系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
 8.2.1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)
 8.2.2 硬件的工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
 8.2.3 軟件的工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
 8.2.4 系統(tǒng)的調(diào)試與運(yùn)行
 8.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)
 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(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例
 8.4.1 紙機(jī)的轉(zhuǎn)速和紙長計(jì)算機(jī)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(jì)實(shí)例
 實(shí)例1 烘箱溫度計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
 實(shí)例2 PID控制算法的MATLAB仿真研究
 實(shí)例3 微型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
 實(shí)例4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于英文字母的特征識(shí)別
 實(shí)例5 遺傳算法在函數(shù)優(yōu)化中的應(yīng)用
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：采用高級(jí)語言編程的優(yōu)點(diǎn)是編程效率高，不必了解計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)和內(nèi)存分配等問題，其計(jì)算公式與數(shù)學(xué)公式相近等；其缺點(diǎn)是編制的源程序經(jīng)過編譯后、可執(zhí)行的目標(biāo)代碼比完成同樣功能的匯編語言的目標(biāo)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(shí)間增加較多，往往難以滿足實(shí)時(shí)性的要求。高級(jí)語言一般用于系統(tǒng)界面和管理功能的設(shè)計(jì)。針對(duì)匯編語言和高級(jí)語言各自的優(yōu)缺點(diǎn)，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(jí)語言編程，而實(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)的控制功能模塊由高級(jí)語言調(diào)用，從而兼顧了實(shí)時(shí)性和復(fù)雜的界面等實(shí)現(xiàn)方便性的要求。許多高級(jí)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(duì)控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的面向問題的高級(jí)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(yùn)算模塊（四則運(yùn)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(bào)警等數(shù)十種）、計(jì)數(shù)／計(jì)時(shí)模塊、邏輯運(yùn)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(jì)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(jì)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(jì)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(jìn)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(yán)格規(guī)定各個(gè)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(jì)算機(jī)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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