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電腦控制技術(面向新工科普通高等教育系列教材)

  • 作者：編者:王直傑//任正雲|責編:廉靜
  • 出版社：化學工業
  • ISBN：9787122454621
  • 出版日期：2024/07/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：233
人民幣：RMB 58 元      售價：元
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內容大鋼
    本書系統地講述了電腦控制系統基本原理與實現技術。全書共9章，分為四部分：①電腦控制的理論基礎，包括電腦控制的基本概念、系統信號分析、電腦控制系統的分析方法；②電腦控制系統設計，包括間接設計法（PID控制、史密斯預估法）、直接設計法（最少拍無波紋設計、大林演算法）和離散系統狀態空間分析與設計方法；③電腦控制系統工程實現技術，包括預測PI控制的性能及使用方法，集散控制系統、現場匯流排等典型的電腦控制系統以及人工智慧、工業大數據、工業互聯網在電腦控制系統中的應用；④介紹三組實驗，包括以單片機為核心構建的簡單的電腦控制系統、以CODESYS為核心構建的集散控制系統和預測PI控制實驗。
    本書可作為高等學校自動化、電腦應用、信息工程等專業高年級本科生和研究生的教材，也可作為相關專業領域科研和工程技術人員的參考書。
作者介紹
編者:王直傑//任正雲|責編:廉靜
目錄
第1章  概論
  1.1  電腦控制系統的基本概念
  1.2  電腦控制系統的硬體組成
    1.2.1  電腦系統
    1.2.2  檢測儀錶
    1.2.3  執行機構
    1.2.4  通信網路
    1.2.5  IO器件
    1.2.6  人機界面
  1.3  電腦控制系統的軟體組成
    1.3.1  系統軟體
    1.3.2  應用軟體
  1.4  幾種典型電腦控制系統
    1.4.1  數據採集與操作指導系統
    1.4.2  直接數字控制系統
    1.4.3  監督電腦控制系統
    1.4.4  分級電腦控制系統
  1.5  本書的主要內容
  練習題
第2章  離散系統分析與設計的數學基礎
  2.1  模擬信號和數字信號的相互轉換
    2.1.1  模擬信號
    2.1.2  採樣信號
    2.1.3  數字信號
  2.2  採樣過程的數學描述
  2.3  採樣信號的頻譜分析
  2.4  採樣定理
  2.5  信號的非理想採樣與重構
    2.5.1  信號的非理想採樣
    2.5.2  信號的非理想重構
  2.6  z變換與z反變換
    2.6.1  z變換的定義
    2.6.2  常見信號的z變換
    2.6.3  z變換的性質和定理
    2.6.4  從拉普拉斯變換式求取z變換
    2.6.5  z反變換
  2.7  用z變換求解動態系統的差分方程
    2.7.1  線性定常離散系統差分方程的一般形式
    2.7.2  差分方程的迭代法求解
    2.7.3  差分方程的z變換求解
  2.8  線性離散動態系統的z傳遞函數
  練習題
第3章  電腦控制系統的分析
  3.1  電腦控制系統的簡化框圖
    3.1.1  被控對象
    3.1.2  數字控制器
  3.2  電腦控制系統的z傳遞函數
    3.2.1  系統連續環節的z傳遞函數的求取
    3.2.2  閉環z傳遞函數的求取
  3.3  電腦控制系統的特性分析

    3.3.1  過渡過程特性
    3.3.2  穩定性分析
    3.3.3  穩態誤差分析
    3.3.4  電腦控制系統的採樣周期
  練習題
第4章  數字控制器的間接設計方法
  4.1  數字控制器間接設計方法思路
    4.1.1  間接設計方法的步驟
    4.1.2  控制器的離散化方法
  4.2  數字PID控制器
    4.2.1  模擬PID控制
    4.2.2  數字PID控制
  4.3  改進的數字PID控制
    4.3.1  積分分離PID演算法
    4.3.2  抗積分飽和PID演算法
    4.3.3  不完全微分PID演算法
    4.3.4  微分先行PID演算法
    4.3.5  帶死區的PID演算法
  4.4  數字PID控制器的參數整定方法
    4.4.1  採樣周期T的選擇確定
    4.4.2  控制器參數KP、TI、TD的選擇方法
    4.4.3  PID參數整定方法總結
  4.5  史密斯預估控制
    4.5.1  史密斯預估補償原理
    4.5.2  史密斯預估補償數字控制器
  練習題
第5章  數字控制器的直接設計方法
  5.1  數字控制器的直接設計步驟
  5.2  最少拍控制系統設計
    5.2.1  閉環脈衝傳遞函數的確定
    5.2.2  典型輸入下的最少拍控制系統分析
  5.3  最少拍有波紋隨動系統的設計
  5.4  最少拍無波紋隨動系統的設計
  5.5  大林演算法
    5.5.1  大林演算法的數字控制器基本形式
    5.5.2  振鈴現象及其消除
    5.5.3  大林演算法的設計步驟
  練習題
第6章  離散系統狀態空間分析與設計
  6.1  線性離散系統的狀態空間描述
    6.1.1  由差分方程建立離散狀態方程　
    6.1.2  由z傳遞函數建立離散狀態空間表達式
  6.2  電腦控制系統狀態方程
  6.3  線性離散系統的z特徵方程和穩定性
    6.3.1  線性離散系統的z特徵方程
    6.3.2  線性離散系統的穩定性
  6.4  線性離散狀態方程的求解
  6.5  線性離散系統的能控性和能觀測性
  6.6  狀態反饋控制與狀態觀測器設計
    6.6.1  狀態反饋控制

    6.6.2  狀態觀測器設計
  練習題
第7章  預測PI控制及工程實踐
  7.1  一階對象的預測PI控制器的結構
  7.2  預測PI控制系統的離散化及狀態空間形式
  7.3  PPI控制器和PID控制器的比較
    7.3.1  PID控制器簡介
    7.3.2  PID控制系統的結構及其狀態空間形式
    7.3.3  模擬比較
  7.4  預測PI控制器和簡化的預測PI控制器的比較
    7.4.1  SPPI控制器的結構和狀態空間形式
    7.4.2  PPI和SPPI控制系統的性能分析
  7.5  積分系統的雙預測PI控制
    7.5.1  簡介
    7.5.2  雙預測PI控制系統的結構及狀態空間形式
    7.5.3  模擬比較
  7.6  雙預測PI控制演算法在生物發酵罐溫度控制中的應用
    7.6.1  過程描述
    7.6.2  模型的建立
    7.6.3  控制系統的設計
    7.6.4  模擬實驗
    7.6.5  與PI、PD、PID控制演算法的性能比較
    7.6.6  實際控制效果
  練習題
第8章  電腦集散控制系統及其前沿技術
  8.1  集散控制系統的組成
    8.1.1  DCS的結構
    8.1.2  現場匯流排控制系統
  8.2  集散控制系統現場控制層的硬體設備
    8.2.1  數據採集設備
    8.2.2  微處理器系統
    8.2.3  智能儀錶
    8.2.4  可編程式控制制器系統
    8.2.5  可編程自動化控制器PAC
    8.2.6  工業控制電腦IPC
  8.3  集散控制系統的軟體技術
    8.3.1  電腦控制系統軟體的基本功能
    8.3.2  電腦控制系統軟體的特點
    8.3.3  電腦控制系統的軟體分類
    8.3.4  國際工業控制編程標準IEC61131-3
    8.3.5  CODESYS軟體與軟PLC技術
  8.4  集散控制系統的通信技術
    8.4.1  串列匯流排通信網路
    8.4.2  工業乙太網和現場匯流排
    8.4.3  OPC數據交換規範
  8.5  電腦控制系統與信息新技術
    8.5.1  工業互聯網
    8.5.2  工業大數據
    8.5.3  工業人工智慧
  練習題

第9章  電腦控制實驗
  9.1  基於8051單片機的電腦控制實驗
    9.1.1  實驗裝置的基本結構及功能
    9.1.2  帶積分分離的PID控制演算法實驗
  9.2  基於CODESYS的分散控制系統開發實驗
    9.2.1  實驗系統的軟硬體環境
    9.2.2  創建項目
    9.2.3  現場層、車間層的設備組態
    9.2.4  編寫控製程序
    9.2.5  控制系統的人機界面開發
    9.2.6  OPCUAServer功能設置
  9.3  預測PI控制實驗
    9.3.1  預測PI控制演算法
    9.3.2  報警子程序
    9.3.3  主程序PLC_PRG的處理流程
參考文獻

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