計(jì)算機(jī)控制技術(shù)

第1章自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念1
1.1自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念2
1.1.1自控系統(tǒng)的工作原理2
1.1.2自動(dòng)控制的基本方式5
1.1.3對控制系統(tǒng)的基本要求6
1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的一般構(gòu)成7
1.2.1一般概念7
1.2.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成8
1.2.3微機(jī)控制系統(tǒng)的分類10
1.3計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展15
小結(jié)16
習(xí)題16
第2章自動(dòng)控制系統(tǒng)分析基礎(chǔ)18
2.1控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型18
2.1.1系統(tǒng)微分方程的建立18
2.1.2非線性微分方程的線性化20
2.1.3微分方程的解21
2.2傳遞函數(shù)24
2.2.1傳遞函數(shù)的概念及定義25
2.2.2傳遞函數(shù)的基本性質(zhì)26
2.2.3結(jié)構(gòu)圖等效變換及系統(tǒng)的傳遞函數(shù)28
小結(jié)37
習(xí)題37
第3章連續(xù)控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)39
3.1系統(tǒng)響應(yīng)指標(biāo)與輸入信號39
3.1.1系統(tǒng)的性能指標(biāo)39
3.1.2典型輸入信號40
3.2時(shí)域分析法41
3.2.1系統(tǒng)的階躍響應(yīng)分析42
3.2.2控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性49
3.2.3反饋控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差53
3.3頻率響應(yīng)分析法59
3.3.1頻率響應(yīng)的基本概念59
3.3.2典型環(huán)節(jié)的頻率特性61
3.3.3開環(huán)系統(tǒng)的頻率特性66
3.3.4頻率法分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能指標(biāo)69
3.4用頻率法校正系統(tǒng)72
3.4.1校正與綜合的基本概念72
3.4.2綜合設(shè)計(jì)的主要方法75
小結(jié)77
習(xí)題77
第4章數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)81
4.1概述81
4.1.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成81
4.1.2過程通道的作用與分類81
4.2模擬量輸入通道82
4.2.1信號的采樣和量化82
4.2.2模擬量輸入通道的組成84
4.2.3A/D轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)86
4.3模擬量輸出通道93
4.3.1模擬量輸出通道的結(jié)構(gòu)形式93
4.3.2D/A轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)94
4.4數(shù)字量輸入輸出通道99
4.4.1數(shù)字量輸入通道99
4.4.2數(shù)字量輸出通道100
4.5數(shù)據(jù)處理與濾波101
4.5.1線性化處理101
4.5.2標(biāo)度變換102
4.5.3數(shù)字濾波103
小結(jié)106
習(xí)題107
第5章順序與數(shù)字程序控制108
5.1順序控制與可編程序控制器108
5.1.1順序控制器概述108
5.1.2繼電器控制邏輯與梯形圖108
5.1.3PLC及其簡單應(yīng)用111
5.2開環(huán)數(shù)字程序控制114
5.2.1開環(huán)數(shù)字控制原理114
5.2.2平面直線插補(bǔ)算法116
5.2.3四象限直線插補(bǔ)算法120
5.3平面圓弧插補(bǔ)算法120
5.3.1第一象限圓弧插補(bǔ)算法與實(shí)現(xiàn)120
5.3.2四象限圓弧插補(bǔ)計(jì)算公式124
小結(jié)126
習(xí)題126
第6章數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)128
6.1概述128
6.1.1數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)方法128
6.1.2差分變換法128
6.2數(shù)字PID控制器的設(shè)計(jì)130
6.2.1模擬PID控制器130
6.2.2數(shù)字PID控制器131
6.3數(shù)字PID控制算法的改進(jìn)133
6.3.1抑制積分飽和的PID算法133
6.3.2不完全微分的PID算法134
6.3.3微分先行PID算法136
6.3.4純滯后的補(bǔ)償算法137
6.3.5帶死區(qū)的PID控制138
6.3.6時(shí)間最優(yōu)PID控制138
6.4PID控制器的參數(shù)整定139
6.4.1采樣周期T的選擇原則139
6.4.2用擴(kuò)充臨界比例度法選擇PID參數(shù)140
6.4.3用擴(kuò)充響應(yīng)曲線法選擇PID參數(shù)140
6.4.4PID歸一參數(shù)整定法141
6.4.5湊試法確定PID參數(shù)142
小結(jié)142
習(xí)題142
第7章離散控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)144
7.1離散系統(tǒng)分析基礎(chǔ)144
7.1.1Z變換及性質(zhì)144
7.1.2Z反變換149
7.1.3用Z變換解差分方程153
7.1.4脈沖傳遞函數(shù)及方框圖分析155
7.2離散系統(tǒng)性能分析160
7.2.1s域到z域的變換160
7.2.2離散系統(tǒng)穩(wěn)定性及穩(wěn)定條件161
7.2.3參數(shù)對穩(wěn)定性影響162
7.2.4采樣系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析163
7.3數(shù)字控制器直接設(shè)計(jì)165
7.3.1直接數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)165
7.3.2最少拍有波紋控制器設(shè)計(jì)166
7.3.3最少拍無波紋控制器設(shè)計(jì)173
7.4大林(Dahlin)算法174
7.4.1一階被控對象的大林算法175
7.4.2二階被控對象的大林算法175
7.4.3振鈴現(xiàn)象及其抑制176
7.5數(shù)字控制器D(z)算法實(shí)現(xiàn)178
7.5.1直接程序設(shè)計(jì)178
7.5.2串行程序設(shè)計(jì)180
7.5.3并行程序設(shè)計(jì)182
小結(jié)184
習(xí)題184
第8章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)187
8.1概述187
8.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則與步驟188
8.2.1計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一般構(gòu)成188
8.2.2應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則和要求190
8.2.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和步驟192
8.3系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)198
8.3.1系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)198
8.3.2硬件的工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)200
8.3.3軟件的工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)202
8.3.4系統(tǒng)的調(diào)試與運(yùn)行204
8.4計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例206
8.4.1城市交通管理控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)206
8.4.2啤酒發(fā)酵過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)210
小結(jié)215
習(xí)題215
第9章工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)216
9.1集散控制系統(tǒng)216
9.1.1概述216
9.1.2集散系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)218
9.1.3集散系統(tǒng)的特點(diǎn)221
9.1.4集散系統(tǒng)的發(fā)展方向與趨勢221
9.2現(xiàn)場總線概述222
9.2.1現(xiàn)場總線的含義222
9.2.2現(xiàn)場總線對自動(dòng)化領(lǐng)域的變革224
9.2.3現(xiàn)場總線產(chǎn)生的原因224
9.2.4現(xiàn)場總線發(fā)展過程225
9.2.5現(xiàn)場總線的設(shè)備226
9.3五種有影響的現(xiàn)場總線227
9.3.1FF(FoundationFieldbus)227
9.3.2LONWORKS(LocalOperatingNetworks)227
9.3.3PROFIBUS(ProcessFieldbus)228
9.3.4CAN(ControlAreaNetwork)228
9.3.5HART(HighwayAddressableRemoteTransducer)229
9.4OSI參考模型與現(xiàn)場總線通信模型230
9.4.1基金會(huì)現(xiàn)場總線通信模型230
9.4.2LONWORKS通信模型231
9.4.3PROFIBUS通信模型231
9.4.4CAN通信模型232
9.4.5HART通信模型232
9.5FF現(xiàn)場總線技術(shù)232
9.5.1物理層(PhysicalLayer)232
9.5.2數(shù)據(jù)鏈路層(DataLinkLayer)236
9.5.3應(yīng)用層(ApplicationLayer)238
9.5.4用戶層(UserLayer)240
9.6現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)244
小結(jié)247
習(xí)題247
附錄部分函數(shù)的Z變換.拉氏變換表248
參考文獻(xiàn)249