計算機控制技術(shù)

目 錄
第1章 計算機控制系統(tǒng)概述 （1）
1．1 計算機控制系統(tǒng)的特征與組成 （1）
1．1．1 計算機控制系統(tǒng)的特征與工作原理 （1）
1．1．2　計算機控制系統(tǒng)的工作原理 （4）
1．1．3　計算機控制系統(tǒng)的硬件組成 （5）
1．1．4　計算機控制系統(tǒng)軟件 （6）
1．2　計算機控制系統(tǒng)的分類 （7）
1．2．1　操作指導控制系統(tǒng) （7）
1．2．2　直接數(shù)字控制系統(tǒng) （7）
1．2．3　監(jiān)督計算機控制系統(tǒng) （8）
1．2．4　集散控制系統(tǒng) （9）
1．2．5　現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) （9）
1．2．6　計算機集成制造系統(tǒng) （10）
1．2．7　物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng) （11）
1．3　計算機控制的發(fā)展狀況與發(fā)展趨勢 （12）
1．3．1　計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展過程 （12）
1．3．2　計算機控制理論的發(fā)展概況 （13）
1．3．3　計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 （16）
1．4　人工智能的發(fā)展 （17）
1．5　德國工業(yè)4．0與中國制造2025 （18）
習題 （19）
第2章 計算機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計技術(shù) （20）
2．1 計算機控制系統(tǒng)常用主機 （21）
2．1．1 工業(yè)控制計算機（IPC） （21）
2．1．2 可編程控制器（PLC） （34）
2．1．3　嵌入式系統(tǒng) （37）
2．2　數(shù)字量輸入/輸出通道 （41）
2．2．1　數(shù)字量輸入/輸出接口技術(shù) （41）
2．2．2　數(shù)字量輸入通道（DI） （42）
2．2．3　數(shù)字量輸出通道（DO） （43）
2．2．4　數(shù)字量輸入/輸出通道設(shè)計 （43）
2．3　模擬量輸入通道 （45）
2．3．1　模擬量輸入通道的組成 （45）
2．3．2　信號調(diào)理和I/V變換 （45）
2．3．3　多路轉(zhuǎn)換器 （47）
2．3．4　前置放大器 （48）
2．3．5 采樣保持器 （49）
2．3．6　常用A/D轉(zhuǎn)換器 （50）
2．3．7　A/D轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計 （51）
2．3．8　模擬量輸入通道設(shè)計 （53）
2．4　模擬量輸出通道 （55）
2．4．1　模擬量輸出通道的結(jié)構(gòu)形式 （55）
2．4．2　常用的D/A轉(zhuǎn)換器 （56）
2．4．3　D/A轉(zhuǎn)換器接口電路 （58）
2．4．4 D/A轉(zhuǎn)換器的輸出形式 （61）
2．4．5 V/I變換 （61）
2．4．6 模擬量輸出通道設(shè)計 （62）
2．5 計算機控制系統(tǒng)硬件抗干擾技術(shù) （64）
2．5．1 硬件抗干擾技術(shù)分析 （64）
2．5．2 過程通道抗干擾技術(shù)分析 （66）
2．5．3　主機抗干擾技術(shù) （70）
2．5．4　供電技術(shù)與接地技術(shù) （71）
2．6　工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)簡介 （73）
2．6．1　集散控制系統(tǒng)（DCS） （73）
2．6．2　DCS的層次結(jié)構(gòu) （73）
2．6．3　現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS） （74）
2．6．4　工業(yè)以太網(wǎng) （75）
習題 （75）
第3章 計算機控制系統(tǒng)的分析 （77）
3．1 離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 （77）
3．1．1 s平面與z平面的關(guān)系 （78）
3．1．2 離散系統(tǒng)輸出響應(yīng)的一般關(guān)系式 （80）
3．1．3　Routh穩(wěn)定性準則在離散系統(tǒng)中的應(yīng)用 （81）
3．1．4 基于MATLAB的系統(tǒng)穩(wěn)定性分析 （82）
3．2 離散系統(tǒng)的過渡響應(yīng)分析 （84）
3．3　離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)準確度分析 （90）
3．3．1　離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差 （90）
3．3．2　典型信號r(k)作用下系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差 （91）
3．3．3 干擾作用下的離散穩(wěn)態(tài)誤差 （93）
3．3．4 采樣周期對穩(wěn)態(tài)誤差的影響 （93）
3．4　離散系統(tǒng)的輸出響應(yīng) （96）
3．4．1　離散系統(tǒng)在采樣點間的響應(yīng) （96）
3．4．2 被控對象含延時的輸出響應(yīng) （97）
3．5　離散系統(tǒng)的根軌跡分析法 （99）
3．6　離散系統(tǒng)的頻域分析法 （101）
習題 （103）
第4章 數(shù)字控制技術(shù) （106）
4．1　數(shù)字控制系統(tǒng) （106）
4．1．1　數(shù)字控制系統(tǒng)的組成 （106）
4．1．2　數(shù)字控制原理 （107）
4．1．3　數(shù)字控制系統(tǒng)的分類 （108）
4．1．4　伺服控制系統(tǒng) （109）
4．2　逐點比較法插補原理 （110）
4．2．1　逐點比較法直線插補 （111）
4．2．2　逐點比較法圓弧插補 （114）
4．3　步進電動機伺服控制技術(shù) （116）
4．3．1　步進伺服系統(tǒng)的構(gòu)成 （116）
4．3．2　步進電動機的工作原理 （117）
4．3．3　步進電動機的工作方式 （118）
4．3．4　步進電動機IPC工控機控制技術(shù) （119）
4．3．5　步進電動機單片機控制技術(shù) （121）
4．4　直流伺服電動機伺服控制技術(shù) （123）
4．4．1　直流伺服電動機的工作原理 （123）
4．4．2　直流伺服電動機的驅(qū)動與控制 （124）
習題 （127）
第5章 常規(guī)及復雜控制技術(shù) （128）
5．1 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計 （129）
5．1．1 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計步驟 （129）
5．1．2 數(shù)字PID控制器 （132）
5．1．3 數(shù)字PID控制器的改進 （135）
5．1．4 數(shù)字PID控制參數(shù)的整定 （139）
5．2 數(shù)字控制器的離散化設(shè)計 （143）
5．2．1 數(shù)字控制器的離散化設(shè)計步驟 （143）
5．2．2 最少拍控制器的設(shè)計 （144）
5．2．3 最少拍有紋波控制器的設(shè)計 （148）
5．2．4 最少拍無紋波控制器的設(shè)計 （149）
5．3 純滯后控制技術(shù) （151）
5．3．1 達林算法 （151）
5．3．2 振鈴現(xiàn)象的消除 （154）
5．3．3 SMITH預估控制 （155）
5．4 串級控制 （157）
5．4．1 串級控制的結(jié)構(gòu)和原理 （157）
5．4．2 數(shù)字串級控制算法 （158）
5．5 前饋-反饋控制 （159）
5．5．1 前饋-反饋復合控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) （159）
5．5．2 前饋-反饋控制算法 （160）
5．6 采用狀態(tài)空間的輸出反饋設(shè)計法 （161）
5．6．1 連續(xù)狀態(tài)方程的離散化 （162）
5．6．2 最少拍無紋波系統(tǒng)的跟蹤條件 （162）
5．6．3 輸出反饋設(shè)計法的設(shè)計步驟 （163）
5．7 采用狀態(tài)空間的極點配置設(shè)計法 （165）
5．8 按極點配置設(shè)計 （165）
5．8．1 按極點配置設(shè)計控制規(guī)律 （165）
5．8．2 按極點配置設(shè)計狀態(tài)觀測器 （166）
5．8．3 按極點配置設(shè)計控制器 （168）
5．8．4 跟蹤系統(tǒng)設(shè)計 （169）
習題 （170）
第6章 先進控制技術(shù) （171）
6．1　模糊控制技術(shù) （171）
6．1．1　模糊控制的數(shù)學基礎(chǔ) （172）
6．1．2 模糊控制基礎(chǔ)理論 （176）
6．1．3 模糊控制的基本原理 （179）
6．1．4 模糊控制器的設(shè)計 （182）
6．2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù) （185）
6．2．1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理和結(jié)構(gòu) （185）
6．2．2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制 （185）
習題 （187）
第7章 計算機控制系統(tǒng)軟件設(shè)計技術(shù) （188）
7．1 軟件設(shè)計技術(shù) （188）
7．1．1 軟件設(shè)計的方法 （189）
7．1．2 計算機控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 （191）
7．1．3 監(jiān)控組態(tài)軟件 （193）
7．2 測量數(shù)據(jù)預處理技術(shù) （196）
7．2．1 系統(tǒng)誤差的自動校準 （196）
7．2．2 線性化處理 （197）
7．2．3 標度變換 （199）
7．2．4 插值算法 （201）
7．2．5 越限報警處理 （203）
7．3 軟件抗干擾技術(shù) （203）
7．3．1 數(shù)字濾波技術(shù) （204）
7．3．2 輸入/輸出數(shù)字量的軟件抗干擾技術(shù) （208）
7．3．3 指令冗余技術(shù) （208）
7．3．4 軟件陷阱技術(shù) （209）
7．4 數(shù)字PID控制器的工程實現(xiàn) （209）
7．4．1 給定值處理 （209）
7．4．2 被控量處理 （210）
7．4．3 偏差處理 （211）
7．4．4 控制算法的實現(xiàn) （212）
7．4．5 控制量處理 （212）
7．4．6 自動/手動切換 （213）
習題 （214）
第8章 計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) （216）
8．1 系統(tǒng)設(shè)計的原則與步驟 （216）
8．1．1 系統(tǒng)設(shè)計的原則 （216）
8．1．2 系統(tǒng)設(shè)計的步驟 （217）
8．2 系統(tǒng)的工程設(shè)計與實現(xiàn) （219）
8．2．1 總體方案設(shè)計 （219）
8．2．2 硬件的工程設(shè)計和實現(xiàn) （220）
8．2．3 軟件的工程設(shè)計和實現(xiàn) （221）
8．2．4 系統(tǒng)的運行調(diào)試 （222）
8．3 電熱油爐溫度單片機控制系統(tǒng)的設(shè)計 （223）
8．3．1 控制任務(wù)與工藝要求 （223）
8．3．2 硬件系統(tǒng)詳細設(shè)計 （224）
8．3．3 PID算法及參數(shù)整定 （226）
8．3．4 軟件設(shè)計 （226）
習題 （233）
參考文獻 （234）