計算機控制技術

第1章  計算機控制系統(tǒng)概述 1
1.1  計算機控制系統(tǒng)的組成 1
1.1.1  計算機控制系統(tǒng)的硬件 1
1.1.2  計算機控制系統(tǒng)的軟件 2
1.2  計算機控制系統(tǒng)的分類 3
1.2.1  操作指導控制系統(tǒng) 3
1.2.2  直接數(shù)字控制系統(tǒng)(DDC) 4
1.2.3  計算機監(jiān)督系統(tǒng)(SCC) 5
1.2.4  嵌入式系統(tǒng) 6
1.2.5  現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS) 8
1.3  計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 9
習題與思考題 11
第2章  計算機控制系統(tǒng)的接口技術 13
2.1  存儲器及I/O接口的編址方式 13
2.1.1  編址方法 13
2.1.2  程序存儲器的擴展 19
2.1.3  數(shù)據(jù)存儲器的擴展 19
2.2  可編程并行接口8255A 19
2.2.1  8255A的結(jié)構(gòu) 19
2.2.2  8255A的操作方式 22
2.2.3  接口方法 26
2.3  8155與MCS-51接口技術 30
2.3.1  8155的結(jié)構(gòu) 30
2.3.2  8155 RAM/IO接口尋址方法 31
2.3.3  命令寄存器及狀態(tài)寄存器 32
2.3.4  8155的定時器/計數(shù)器 34
2.3.5  8155與MCS-51接口方法舉例 35
2.4  鍵盤與顯示器接口 36
2.4.1  LED顯示器接口 36
2.4.2  鍵盤接口 42
2.4.3  8155鍵盤顯示器接口 43
習題與思考題 47
第3章  過程輸入輸出通道 49
3.1  過程通道及其分類 49
3.2  數(shù)字量輸入/輸出通道 49
3.2.1  數(shù)字量輸入通道 50
3.2.2  數(shù)字量輸出通道 50
3.3  模擬量輸入通道 51
3.3.1  輸入信號的處理 52
3.3.2  放大器 52
3.3.3  采樣/保持器(S/H) 53
3.3.4  多路開關 56
3.3.5  模數(shù)轉(zhuǎn)換器 60
3.4  模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809 60
3.4.1  A/D轉(zhuǎn)換的原理 60
3.4.2  A/D轉(zhuǎn)換器的技術指標 61
3.4.3  ADC0809的結(jié)構(gòu) 61
3.4.4  ADC0809與MCS-51接口 64
3.5  模擬量輸出通道 66
3.6  數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A)接口 66
3.6.1  D/A轉(zhuǎn)換的原理 67
3.6.2  DAC0832的結(jié)構(gòu) 68
3.6.3  DAC0832與MCS-51的接口方法 69
習題與思考題 72
第4章  兩級計算機控制系統(tǒng) 75
4.1  串行接口基礎 75
4.1.1  串行接口的常用術語 75
4.1.2  RS-232C總線 77
4.2  MCS-51的串行接口 80
4.2.1  串行接口的組成和特性 80
4.2.2  多機通信 82
4.2.3  串行接口應用舉例——雙機通信 83
4.3  MCS-51與PC通信程序 87
4.3.1  用匯編語言編寫的MCS-51與PC通信程序 87
4.3.2  用C語言編寫的MCS-51與PC通信程序 92
4.3.3  PC與8031多機通信技術 93
4.3.4  PC與MCS-51單片機組成的兩級控制系統(tǒng) 94
習題與思考題 94
第5章  計算機控制系統(tǒng)程序設計 97
5.1  判斷程序 97
5.1.1  算術判斷程序 97
5.1.2  邏輯判斷程序 100
5.1.3  標志判斷程序 102
5.2  巡回檢測程序 103
5.2.1  巡回檢測中的模擬量輸入通道 103
5.2.2  采樣定理與采樣周期的選取 104
5.2.3  巡回檢測系統(tǒng)程序的設計 105
5.3  越限報警程序 108
5.3.1  軟件報警程序 108
5.3.2  直接報警程序 112
5.4  步進電機控制程序 113
5.4.1  步進電機的工作原理 113
5.4.2  步進電機的控制 114
5.4.3  步進電機控制程序的設計 121
5.5  控制算法PID程序 125
5.5.1  PID控制算法 125
5.5.2  PID控制算法程序設計 128
5.6  數(shù)字濾波程序 139
5.6.1  程序判斷濾波 139
5.6.2  中值濾波 143
5.6.3  算術平均值濾波 144
5.6.4  加權平均值濾波 145
5.6.5  RC數(shù)字低通濾波 145
5.6.6  復合數(shù)字濾波 146
5.6.7  數(shù)字濾波程序小結(jié) 147
5.7  標度變換程序 147
5.7.1  線性參數(shù)標度變換程序 148
5.7.2  非線性參數(shù)標度變換程序 149
5.8  線性化處理程序 150
5.8.1  線性插值 151
5.8.2  拋物線插值 151
5.8.3  線性插值法的應用舉例 152
習題與思考題 158
第6章  數(shù)字控制器的模擬化設計方法 161
6.1  數(shù)字控制器的模擬化設計方法概述 161
6.1.1  模擬化設計方法 161
6.1.2  模擬化設計方法的應用 161
6.2  模擬控制器的離散化方法 162
6.2.1  零階保持器法 162
6.2.2  雙線性變換法 163
6.2.3  差分變換法 165
6.3  數(shù)字PID控制算法及其改進 166
6.3.1  數(shù)字PID控制算法 166
6.3.2  數(shù)字PID控制算法的改進 169
6.4  采樣周期的選擇 175
6.5  PID數(shù)字控制器的參數(shù)整定 177
6.5.1  湊試法 177
6.5.2  優(yōu)選法 178
6.5.3  擴充臨界比例度法 179
6.5.4  擴充響應曲線法 180
6.5.5  歸一參數(shù)整定法 181
6.5.6  PID數(shù)字控制器設計舉例 181
習題與思考題 185
第7章  數(shù)字控制器的離散化設計方法 187
7.1  Z變換 187
7.1.1  采樣函數(shù)的拉氏變換 187
7.1.2  采樣函數(shù)的Z變換 187
7.1.3  Z變換的性質(zhì) 190
7.1.4  用Z變換解線性常系數(shù)差分方程 194
7.1.5  Z反變換 196
7.1.6  擴展Z變換 199
7.2  數(shù)字控制器的離散化設計方法概述 205
7.2.1  離散化設計方法 205
7.2.2  離散化設計方法的基本原理 205
7.2.3  設計步驟 206
7.2.4  系統(tǒng)的性能指標 206
7.3  最小拍有波紋控制系統(tǒng)的設計 207
7.3.1  確定閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)WB(z)的方法 207
7.3.2  最小拍有波紋系統(tǒng)的設計舉例 213
7.3.3  最小拍有波紋系統(tǒng)的局限性 217
7.4  最小拍無波紋控制系統(tǒng)的設計 220
7.4.1  最小拍系統(tǒng)產(chǎn)生波紋的原因 220
7.4.2  最小拍無波紋系統(tǒng)WB(z)的確定方法 220
7.4.3  最小拍無波紋系統(tǒng)的設計舉例 220
7.5  控制算法在計算機上的實現(xiàn) 223
7.5.1  直接程序法 223
7.5.2  串行程序法 224
7.5.3  并行程序法 225
習題與思考題 227
第8章  復雜控制規(guī)律 229
8.1  Smith預估計器 229
8.1.1  純滯后補償原理 229
8.1.2  帶Smith預估計器的DDC
系統(tǒng) 231
8.2  Dahlin算法 233
8.2.1  數(shù)字控制器D(z)的形式 233
8.2.2  振鈴現(xiàn)象及其消除 235
8.2.3  具有純滯后系統(tǒng)的數(shù)字控制器的直接設計步驟 237
8.2.4  Dahlin算法與Smith補償法的比較 237
8.3  前饋控制 238
8.3.1  前饋控制原理 238
8.3.2  前饋—反饋控制 240
8.4  串級控制 243
8.4.1  串級控制系統(tǒng)的組成和工作原理 243
8.4.2  串級控制系統(tǒng)的特點 245
8.4.3  串級控制系統(tǒng)的應用范圍 250
8.4.4  用計算機實現(xiàn)的串級控制系統(tǒng) 251
8.4.5  串級控制系統(tǒng)的設計 255
8.5  多變量解耦控制 259
8.5.1  多變量解耦控制問題的概述 259
8.5.2  解耦控制原理 260
8.5.3  多變量解耦控制器的設計 262
習題與思考題 264
參考文獻 265