本書以培養(yǎng)大學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力為出發(fā)點(diǎn)，以滿足新工科背景下社會對工程技術(shù)人才的需求為目標(biāo)，著重強(qiáng)化大學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力。全書共6章，包括：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)、過程通道設(shè)計(jì)、數(shù)字控制器設(shè)計(jì)與應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本書內(nèi)容豐富，以大量翔實(shí)的案例貫穿相關(guān)知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)專業(yè)知識與工程實(shí)踐相結(jié)合，具有較強(qiáng)的應(yīng)用性。本書既可作為高等院校自動化、測控技術(shù)、電氣工程及其自動化、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、電子信息、機(jī)電一體化等相關(guān)專業(yè)的教材，也可供有關(guān)教師、科研人員和工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)參考。
前言
第1章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述
1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概念
1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成
1.2.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)硬件
1.2.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)軟件
1.3通用控制器及其特點(diǎn)
1.3.1單片微型計(jì)算機(jī)
1.3.2可編程序控制器
1.3.3工業(yè)控制計(jì)算機(jī)
1.4計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)特點(diǎn)
1.5計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類
1.5.1操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)
1.5.2直接數(shù)字控制系統(tǒng)
1.5.3監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)
1.5.4分布式控制系統(tǒng)
1.5.5現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)
1.6計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展概況與趨勢
1.6.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展概況
1.6.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢
1.7本章小結(jié)
習(xí)題與思考題
第2章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)
2.1概述
2.2差分方程
2.3z變換及其特性
2.3.1定義
2.3.2z變換的基本定理
2.3.3z變換求解
2.3.4z反變換
2.4脈沖傳遞函數(shù)
2.4.1脈沖傳遞函數(shù)定義
2.4.2串聯(lián)環(huán)節(jié)的脈沖傳遞函數(shù)
2.4.3并聯(lián)環(huán)節(jié)的脈沖傳遞函數(shù)
2.4.4閉環(huán)系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)
2.5離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
2.5.1s平面與z平面的映射關(guān)系
2.5.2z平面的穩(wěn)定性判據(jù)
2.5.3Routh穩(wěn)定性準(zhǔn)則在離散系統(tǒng)中的應(yīng)用
2.6離散系統(tǒng)的過渡響應(yīng)分析
2.6.1離散系統(tǒng)動態(tài)性能指標(biāo)
2.6.2閉環(huán)實(shí)特征根對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響
2.6.3閉環(huán)復(fù)特征根對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響
2.6.4案例分析
2.7離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)準(zhǔn)確度分析
2.8離散系統(tǒng)的根軌跡分析法
2.9本章小結(jié)
習(xí)題與思考題
第3章過程通道設(shè)計(jì)
3.1概述
3.2模擬量輸入通道設(shè)計(jì)
3.2.1模擬信號調(diào)理電路
3.2.2多路轉(zhuǎn)換器
3.2.3采樣保持器
3.2.4A/D轉(zhuǎn)換器
3.2.5模擬量輸入通道設(shè)計(jì)方法
3.3模擬量輸出通道設(shè)計(jì)
3.3.1D/A轉(zhuǎn)換器
3.3.2模擬量輸出通道設(shè)計(jì)方法
3.4數(shù)字量輸入輸出通道設(shè)計(jì)
3.4.1緩沖器
3.4.2鎖存器
3.4.3可編程并行I/O擴(kuò)展接口
3.4.4數(shù)字量輸入通道的信號調(diào)理
3.4.5數(shù)字量輸出通道的信號驅(qū)動
3.5脈沖量輸入輸出通道設(shè)計(jì)
3.6工業(yè)控制I/O接口板卡
3.6.1模擬量輸入卡
3.6.2模擬量輸出卡
3.6.3數(shù)字量輸入/輸出卡
3.6.4脈沖量輸入/輸出卡
3.6.5實(shí)時工業(yè)以太網(wǎng)EtherCAT總線卡
3.7數(shù)據(jù)處理與數(shù)字濾波
3.7.1線性化處理
3.7.2標(biāo)度變換
3.7.3數(shù)字濾波
3.8過程通道的抗干擾措施
3.8.1系統(tǒng)干擾與可靠性問題
3.8.2共模干擾的抑制
3.8.3串模干擾的抑制
3.8.4長線傳輸干擾的抑制
3.9本章小結(jié)
習(xí)題與思考題
目錄第4章數(shù)字控制器設(shè)計(jì)與應(yīng)用
4.1數(shù)字PID控制算法
4.1.1基本原理
4.1.2數(shù)字PID控制器
4.1.3案例分析
4.2數(shù)字PID控制算法改進(jìn)
4.2.1積分飽和抑制
4.2.2微分環(huán)節(jié)改進(jìn)
4.3數(shù)字PID控制器參數(shù)整定
4.3.1采樣周期的選擇
4.3.2湊試法
4.3.3擴(kuò)充臨界比例度法
4.3.4擴(kuò)充響應(yīng)曲線法
4.3.5PID歸一參數(shù)整定法
4.3.6案例分析
4.4最少拍控制器設(shè)計(jì)
4.4.1最少拍控制律
4.4.2最少拍控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及仿真
4.4.3最少拍無紋波系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及仿真
4.5純滯后對象的控制算法
4.5.1大林算法
4.5.2史密斯預(yù)估控制算法
4.6基于狀態(tài)空間模型的反饋控制器設(shè)計(jì)
4.6.1輸出反饋設(shè)計(jì)法
4.6.2全狀態(tài)反饋設(shè)計(jì)法
4.7基于狀態(tài)空間模型的極點(diǎn)配置設(shè)計(jì)
4.7.1按極點(diǎn)配置設(shè)計(jì)控制律
4.7.2按極點(diǎn)配置設(shè)計(jì)狀態(tài)觀測器
4.7.3按極點(diǎn)配置設(shè)計(jì)控制器
4.8二次型性能最優(yōu)設(shè)計(jì)方法
4.8.1LQR最優(yōu)控制器設(shè)計(jì)
4.8.2案例分析
4.9本章小結(jié)
習(xí)題與思考題
第5章網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)
5.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)
5.1.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)
5.1.2數(shù)據(jù)通信方式的分類
5.1.3通信控制網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)
5.2集散控制系統(tǒng)
5.2.1集散控制系統(tǒng)發(fā)展概況
5.2.2集散控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)
5.2.3集散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)
5.2.4典型的集散控制系統(tǒng)
5.3現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)
5.3.1現(xiàn)場總線
5.3.2現(xiàn)場總線控制設(shè)備
5.3.3現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的特點(diǎn)
5.3.4五種典型現(xiàn)場總線
5.4工業(yè)以太網(wǎng)
5.5工業(yè)以太網(wǎng)現(xiàn)場總線EtherCAT
5.5.1EtherCAT系統(tǒng)組成
5.5.2EtherCAT數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)
5.5.3EtherCAT尋址方式和通信服務(wù)
5.5.4EtherCAT分布時鐘
5.5.5EtherCAT通信模式
5.5.6EtherCAT應(yīng)用層協(xié)議
5.6基于EtherCAT總線的案例設(shè)計(jì)
5.6.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
5.6.2EtherCAT通信電路設(shè)計(jì)
5.6.3從站微處理器STM32接口電路設(shè)計(jì)
5.6.4控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)簡介
5.7本章小結(jié)
習(xí)題與思考題
第6章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
6.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則和步驟
6.1.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則
6.1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟
6.2加熱爐溫度計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
6.2.1溫度計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
6.2.2溫度計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的
控制算法設(shè)計(jì)
6.2.3溫度計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
6.3固態(tài)分層發(fā)酵計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
6.3.1溫度檢測裝置硬件設(shè)計(jì)
6.3.2翻醅機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
6.3.3計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)
6.3.4云服務(wù)器的搭建
6.4步進(jìn)梁加熱爐計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
6.4.1PLC系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
6.4.2控制方案設(shè)計(jì)
6.4.3加熱爐人機(jī)交互組態(tài)畫面設(shè)計(jì)
6.5本章小結(jié)
習(xí)題與思考題
附錄
附錄A第2章使用的主要MATLAB
函數(shù)
附錄B常用函數(shù)z變換表
附錄C常用控制系統(tǒng)離散化方法
參考文獻(xiàn)
書單推薦
