計(jì)算機(jī)控制技術(shù)（第4版）

第1章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述1
1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)特征與組成1
1.1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的特征1
1.1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理和工作方式3
1.1.3計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)4
1.1.4計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)5
1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分類5
1.2.1操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)6
1.2.2直接數(shù)字控制系統(tǒng)6
1.2.3監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)7
1.2.4集散控制系統(tǒng)7
1.2.5現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)8
1.2.6綜合自動(dòng)化系統(tǒng)9
1.3計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型9
1.4計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展11
1.4.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展過程11
1.4.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)理論的發(fā)展概況12
1.4.3計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)15
習(xí)題116
第2章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)17
2.1工控機(jī)17
2.1.1IPC的組成與特點(diǎn)17
2.1.2IPC的內(nèi)部總線20
2.1.3IPC的外部總線24
2.1.4IPC的輸入/輸出模板30
2.1.5IPC的主要產(chǎn)品32
2.2可編程控制器36
2.2.1可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)37
2.2.2可編程控制器的分類與特點(diǎn)39
2.2.3可編程控制器的主要產(chǎn)品41
2.3嵌入式系統(tǒng)43
2.3.1嵌入式系統(tǒng)的組成與特點(diǎn)43
2.3.2典型的嵌入式微處理器47
2.3.3典型的嵌入式微控制器50
習(xí)題251
第3章輸入輸出接口與信息通道技術(shù)52
3.1數(shù)字量輸入輸出通道52
3.1.1數(shù)字量輸入輸出接口技術(shù)52
3.1.2數(shù)字量輸入通道53
3.1.3數(shù)字量輸出通道54
3.2模擬量輸入通道55
3.2.1模擬量輸入通道的組成56
3.2.2信號(hào)調(diào)理56
3.2.3多路轉(zhuǎn)換器57
3.2.4前置放大器58
3.2.5采樣保持器60
3.2.6常用的A/D轉(zhuǎn)換器61
3.2.7A/D轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計(jì)65
3.2.8模擬量輸入通道設(shè)計(jì)68
3.3模擬量輸出通道70
3.3.1模擬量輸出通道的結(jié)構(gòu)形式70
3.3.2常用的D/A轉(zhuǎn)換器71
3.3.3D/A轉(zhuǎn)換器的接口技術(shù)73
3.3.4D/A轉(zhuǎn)換器的輸出形式75
3.3.5V/I變換76
3.3.6D/A轉(zhuǎn)換通道設(shè)計(jì)77
3.4人機(jī)交互通道79
3.4.1鍵盤接口79
3.4.2顯示器接口81
習(xí)題386
第4章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)抗干擾技術(shù)88
4.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主要干擾分析88
4.1.1干擾的來源88
4.1.2干擾的傳播途徑89
4.1.3過程通道中的干擾90
4.2過程通道中的抗干擾技術(shù)91
4.2.1串模干擾的抑制91
4.2.2共模干擾的抑制92
4.2.3長(zhǎng)線傳輸干擾的抑制93
4.3接地技術(shù)95
4.3.1地線系統(tǒng)分析95
4.3.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)輸入環(huán)節(jié)的接地97
4.3.3主機(jī)系統(tǒng)的接地97
4.4供電技術(shù)98
4.4.1交流電源環(huán)節(jié)的抗干擾技術(shù)99
4.4.2直流電源環(huán)節(jié)的抗干擾技術(shù)99
習(xí)題4100
第5章數(shù)字控制技術(shù)101
5.1數(shù)字控制系統(tǒng)101
5.1.1數(shù)字控制系統(tǒng)的組成101
5.1.2數(shù)字控制原理102
5.1.3數(shù)字控制系統(tǒng)的分類102
5.1.4伺服控制系統(tǒng)104
5.2逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)原理105
5.2.1逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)105
5.2.2逐點(diǎn)比較法圓弧插補(bǔ)108
5.3步進(jìn)電機(jī)的伺服控制技術(shù)110
5.3.1開環(huán)步進(jìn)伺服系統(tǒng)的構(gòu)成110
5.3.2步進(jìn)電機(jī)的工作原理111
5.3.3步進(jìn)電機(jī)的工作方式113
5.3.4步進(jìn)電機(jī)IPC控制技術(shù)113
5.3.5步進(jìn)電機(jī)單片機(jī)控制技術(shù)116
5.4直流伺服電機(jī)的伺服控制技術(shù)118
5.4.1直流伺服電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理118
5.4.2直流伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)與控制119
習(xí)題5121
第6章常規(guī)及復(fù)雜控制技術(shù)122
6.1數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)122
6.1.1數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)步驟122
6.1.2數(shù)字PID控制器123
6.1.3數(shù)字PID控制器的改進(jìn)126
6.1.4數(shù)字PID控制器參數(shù)的整定129
6.2數(shù)字控制器的離散化設(shè)計(jì)132
6.2.1數(shù)字控制器的離散化設(shè)計(jì)步驟132
6.2.2最少拍控制器設(shè)計(jì)133
6.2.3最少拍無(wú)紋波控制器設(shè)計(jì)138
6.3純滯后控制技術(shù)140
6.3.1大林算法140
6.3.2Smith預(yù)估控制144
6.4串級(jí)控制技術(shù)147
6.4.1串級(jí)控制的結(jié)構(gòu)和原理147
6.4.2數(shù)字串級(jí)控制算法148
6.5前饋反饋控制技術(shù)149
6.5.1前饋反饋控制的結(jié)構(gòu)149
6.5.2數(shù)字前饋反饋控制算法150
6.6解耦控制技術(shù)151
6.6.1解耦控制的原理151
6.6.2數(shù)字解耦控制算法153
習(xí)題6154
第7章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)技術(shù)156
7.1軟件設(shè)計(jì)方法與監(jiān)控組態(tài)軟件概述156
7.1.1常用的軟件設(shè)計(jì)方法156
7.1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用軟件158
7.1.3監(jiān)控組態(tài)軟件160
7.2測(cè)量數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)163
7.2.1系統(tǒng)誤差的自動(dòng)校準(zhǔn)163
7.2.2線性化處理164
7.2.3標(biāo)度變換166
7.2.4插值算法168
7.2.5越限報(bào)警處理169
7.3軟件抗干擾技術(shù)170
7.3.1數(shù)字濾波技術(shù)170
7.3.2輸入輸出數(shù)字量的軟件抗干擾技術(shù)174
7.3.3指令冗余技術(shù)174
7.3.4軟件陷阱技術(shù)174
7.4數(shù)字PID控制器的工程實(shí)現(xiàn)175
7.4.1給定值處理175
7.4.2被控量處理176
7.4.3偏差處理176
7.4.4控制算法的實(shí)現(xiàn)177
7.4.5控制量處理178
7.4.6自動(dòng)/手動(dòng)切換處理179
習(xí)題7180
第8章先進(jìn)控制技術(shù)181
8.1模糊控制技術(shù)181
8.1.1模糊控制的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)181
8.1.2模糊控制的基礎(chǔ)理論183
8.1.3模糊控制的基本原理184
8.1.4模糊控制器的設(shè)計(jì)186
8.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)189
8.2.1神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理和結(jié)構(gòu)189
8.2.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制192
8.3預(yù)測(cè)控制技術(shù)194
8.3.1基本理論195
8.3.2動(dòng)態(tài)矩陣控制198
8.4機(jī)器學(xué)習(xí)201
8.4.1機(jī)器學(xué)習(xí)的基本概念201
8.4.2機(jī)器學(xué)習(xí)的分類202
8.4.3機(jī)械式學(xué)習(xí)203
8.4.4指導(dǎo)式學(xué)習(xí)204
習(xí)題8205
第9章工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)206
9.1工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)概述206
9.1.1企業(yè)的信息化與自動(dòng)化206
9.1.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)207
9.1.3控制網(wǎng)絡(luò)的類型207
9.2控制網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)基礎(chǔ)208
9.2.1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)208
9.2.2介質(zhì)訪問控制技術(shù)209
9.2.3差錯(cuò)控制技術(shù)211
9.2.4網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及其層次結(jié)構(gòu)212
9.2.5TCP/IP參考模型概述216
9.3工業(yè)以太網(wǎng)217
9.3.1工業(yè)以太網(wǎng)與以太網(wǎng)217
9.3.2以太網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)218
9.3.3工業(yè)以太網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)219
9.3.4常用的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議222
9.4集散控制系統(tǒng)222
9.4.1DCS概述222
9.4.2DCS的分散過程控制級(jí)224
9.4.3DCS的集中操作監(jiān)控級(jí)226
9.4.4DCS的綜合信息管理級(jí)226
9.5現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)227
9.5.1現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)概述227
9.5.2典型的現(xiàn)場(chǎng)總線230
9.5.3FCS的體系結(jié)構(gòu)234
9.5.4開放現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)集成橋梁235
9.6綜合自動(dòng)化系統(tǒng)238
9.6.1流程工業(yè)綜合自動(dòng)化體系結(jié)構(gòu)238
9.6.2流程工業(yè)MES240
9.7物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)241
9.7.1物聯(lián)網(wǎng)的基本架構(gòu)241
9.7.2物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用242
9.8工業(yè)4.0技術(shù)244
9.8.1工業(yè)4.0概述244
9.8.2信息物理系統(tǒng)245
9.8.3智能工廠與智能生產(chǎn)246
9.8.4中國(guó)制造2025247
習(xí)題9247
第10章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)248
10.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則與過程248
10.1.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則248
10.1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程249
10.2系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)251
10.2.1初步設(shè)計(jì)251
10.2.2硬件的詳細(xì)設(shè)計(jì)252
10.2.3軟件的詳細(xì)設(shè)計(jì)254
10.2.4系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)試256
10.3電熱油爐溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)258
10.3.1控制任務(wù)與工藝要求258
10.3.2硬件系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)259
10.3.3PID算法及參數(shù)整定264
10.3.4軟件設(shè)計(jì)264
10.4換熱站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)267
10.4.1換熱站的運(yùn)行原理與控制要求267
10.4.2換熱站監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)268
10.4.3換熱站監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)269
10.4.4換熱站監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)270
10.5TM11型三維步進(jìn)電機(jī)直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)272
10.5.1TM11型三維步進(jìn)電機(jī)直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的組成272
10.5.2控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)272
10.5.3控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)273
10.5.4控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)274
10.6基于視覺導(dǎo)航的智能車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)276
10.6.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求276
10.6.2基于視覺導(dǎo)航的智能車控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)276
10.6.3基于視覺導(dǎo)航的智能車控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)276
10.6.4算法設(shè)計(jì)281
參考文獻(xiàn)284