工业计算机控制技术

出版时间：2012-11  出版社：清华大学出版社  作者：赵岩　等编著  页数：172  字数：290000  

内容概要

　　《工业计算机控制技术》虽然以单片机为例进行讲述，但所涉及的全部内容完全适用于其他计算机控制系统。本书着重介绍计算机控制系统的组成、基本控制算法及软硬件系统在工业控制中的应用技术。全书共9章，分别介绍计算机控制系统的基本概念、控制系统组成及分类、模拟量输入输出通道的接口技术、数字量输入输出通道的接口技术、人机交互接口技术、离散控制系统的数学描述、数字控制器的设计方法、复杂控制规律的设计、模糊控制技术、计算机控制系统的设计方法及实例等。
　　《工业计算机控制技术》可作为高等院校电气工程、自动化、电子、计算机应用、机电一体化等专业的教材，也可供有关技术人员参考和自学。

书籍目录

第1章绪论
1.1计算机控制系统概述
1.2计算机控制系统的组成
1.2.1计算机控制系统的硬件组成
1.2.2计算机控制系统的软件组成
1.3计算机控制系统的分类
1.4计算机控制系统的发展概况和趋势
1.4.1计算机控制系统的发展概况
1.4.2计算机控制系统的发展趋势
习题1
第2章模拟量输入输出通道的接口技术
2.1模拟量输入通道接口技术
2.1.1模拟量输入通道的组成
2.1.2信号调理电路
2.1.3多路转换开关
2.1.4前置放大器
2.1.5采样保持器
2.1.6 8位a／d转换器及其接口技术
2.1.7 12位a／d转换器及其接口技术
.2.1.8串行a／d转换器及其接口技术
2.2模拟量输出通道接口技术
2.2.1模拟量输出通道的组成
2.2.28位d／a转换器及其接口技术
2.2.312位d／a转换器及其接口技术
2.2.4串行d／a转换器及其接口技术
2.2.5 v／i变换器
习题2
第3章数字量输入输出接口技术
3.1数字量输入通道接口技木
3.2数字量输出通道接口技术
3.2.1继电器输出接口技术
3.2.2固态继电器输出接口技术
3.2.3大功率场效应管开关接口技术
3.2.4可控硅接口技术
3.3小功率直流电机控制接口技术
3.4步进电机控制接口技术
3.4.1步进电机的工作原理
3.4.2步进电机的控制技术
习题3
第4章人机交互接口技术
4.1键盘接口技术
4.2显示器接口技术
4.2.1 led显示器接口技术
4.2.2 lcd显示器接口技术
习题4
第5章离散控制系统的数学描述
5.1z变换
5.1.1z变换的定义
5.1.2z变换的性质
5.1.3z反变换
5.2脉冲传递函数
5.2.1脉冲传递函数的定义
5.2.2闭环系统的脉冲传递函数
5.3离散控制系统的动态分析
5.4离散系统的稳定性
5.5离散控制系统的稳态分析
5.6 matlab在离散控制系统分析中的应用
5.6.1离散系统零极点图及零极点分析
5.6.2离散系统频率特性分析
习题5
第6章数字控制器的设计方法
6.1控制规律的模拟化设计方法
6.1.1数字pid控制
6.1.2 pid控制算法的改进
6.1.3数字pid调节器的参数整定
6.2控制规律的离散化设计方法
6.2.1最小拍有波纹系统数字调节器的设计
6.2.2最小拍有波纹系统的局限性
6.2.3最小拍无波纹系统数字调节器的设计
6.2.4最小拍控制系统的改进
6.3matlab在数字控制器设计中的应用
习题6
第7章复杂控制规律的设计
7.1串级控制
7.1.1串级控制的结构和原理
7.1.2数字串级控制算法
7.2前馈控制
7.2.1前馈控制的结构和原理
7.2.2前馈-反馈控制
7.2.3前馈-串级控制
7.2.4前馈控制的应用场合
7.3纯滞后控制
7.3.1 smith预估控制
7.3.2达林算法
7.4 matlab仿真实例
习题7
第8章模糊控制技术
8.1模糊控制简介
8.2模糊控制的数学基础
8.2.1模糊集合和隶属函数
8.2.2模糊语言与模糊推理
8.3模糊控制系统的工作原理
8.3.1模糊控制系统的组成
8.3.2模糊控制器的实现过程
8.3.3模糊控制器的设计方法
习题8
第9章计算机控制系统的设计与实现
9.1计算机控制系统设计原则
9.2计算机控制系统设计步骤
9.2.1控制系统总体方案的确定
9.2.2计算机及接口的选择
9.2.3控制算法的确定
9.2.4控制系统的硬件设计
9.2.5控制系统的软件设计
9.2.6控制系统的调试
9.3炉温控制系统
9.3.1系统总体设计方案
9.3.2系统硬件设计
9.3.3算法设计
9.3.4系统软件设计
9.4水槽水位控制系统
习题9
参考文献

章节摘录

版权页：   插图：   成品计算机系统不仅提供了具有多种装置的主机系统板，而且还配备了各种接口板，如多通道模拟输入输出板，开关量输入输出板，CRT图形显示板，扩展用RS-232C、RS-422与RS-485总线接口板，EPROM智能编程板等。它们具有很强的硬件功能和灵活的I/O扩展能力，不但可以构成独立的工业控制机，而且具有较强的开发能力。这些机器不仅可使用汇编语言，而且可使用高级语言。在工业PC中，还配有专用的组合软件，给计算机控制系统的软件设计带来了极大的方便。 如果因价格、功能或灵活性等方面的原因不能选择现有的主机时，设计者可以选择一款微处理器或单片机控制器进行自主开发设计。此时应考虑到所选择的微处理器的字长、运行速度、存储容量、中断处理能力，以及是否需要内部A/D转换器、内部存储器，需要多少个I/O和USRT口等。 9.2.3控制算法的确定 选用什么控制算法才能使系统达到要求的控制指标，也是系统设计的关键问题之一。控制算法的选择与系统的数学模型有关，在系统的数学模型确定后，便可推导出相应的控制算法。 所谓数学模型就是系统动态特性的数学表达式，它表示系统输入输出及其内部状态之间的关系。一般多由实验方法测出系统的阶跃响应特性曲线，然后由曲线确定出其数学模型。当系统模型确定之后，即可确定控制算法。计算机控制系统的主要任务就是按此控制算法进行控制。可见，控制算法的正确与否，直接影响控制系统的调节品质。 1.直接数字控制 当被控对象的数学模型能够确定时，可采用直接数字控制，如最少拍随动系统、最少拍无波纹系统，以及达林算法等；选定直接数字控制的某一种算法，设计数字控制器，并求出差分方程。计算机的主要任务就是按此差分方程编写程序，计算控制量并输出，进而实现控制。 2.数字PID控制 由于被控对象是复杂的，因此并非所有的系统均可求出数学模型；有些即使可以求出来，但由于被控对象环境的影响，参数经常变化，因此很难准确进行直接数字控制。此时最好选用数字化PID控制。PID控制应用广泛、技术成熟，其控制结构简单，参数容易调整，不必求出被控对象的数学模型，便可以调节。根据不同系统的要求，还可以对PID算法进行必要的改进，以满足各种不同控制系统的要求。例如，串级PID控制就是人们经常采用的控制方法之一。所谓串级控制就是第一级数字PID的输入不直接用来控制执行机构，而是作为下一级数字PID的输入值，并与第二级的给定值进行比较，其偏差作为第二级数字PID的控制量计算的参数。依此类推，也可以实现多级PID嵌套。

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