計算機控制技術

本書是“十一五”國家級規劃教材。全書共分9章，內容包括：計算機控制系統及其組成、計算機控制系統的典型型式、發展概況和趨勢；計算機控制系統的硬體設計技術；數字控制技術；常規及複雜控制技術；現代控制技術；先進控制技術；計算機控制系統的軟體設計技術；分散式測控網路技術；計算機控制系統設計與實現。全書內容豐富，體系新穎，理論聯繫實際，系統性和實踐性強。

前言

第1章 緒論

1.1 計算機控制系統概述

1.1.1自動控制系統

1.1.2 計算機控制系統

1.1.3 計算機控制系統的組成

1.1.4 常用的計算機控制系統主機

1.2 計算機控制系統的典型型式

1.2.1 操作指導控制系統

1.2.2直接數字控制系統

1.2.3 監督控制系統

1.2.4集散控制系統

1.2.5現場匯流排控制系統

1.2.6 綜合自動化系統

1.3 計算機控制系統的發展概況和趨勢

1.3.1 計算機控制系統的發展概況

1.3.2 計算機控制系統的發展趨勢

習題

第2章 計算機控制系統的硬體設計技術

2.1 匯流排技術

2.1.1 匯流排的定義、層次結構及種類

2.1.2 PC/ISA/EISA匯流排簡介

2.1.3 PCI/Compact PCI匯流排簡介

2.1.4 其它匯流排簡介

2.1.5 串列外部匯流排簡介

2.2 匯流排擴展技術

2.2.1微型計算機系統VO埠與地址分配

2.2.2 I/O埠地址解碼技術

2.2.3 基於ISA匯流排埠擴展

2.3 數字量輸入輸出介面與過程通道

2.3.1 數字量輸入輸出介面技術

2.3.2 數字量輸入通道

2.3.3 數字量輸出通道

2.3.4 數字(開關)量輸入/輸出通道模板舉例

2.4 模擬量輸入介面與過程通道

2.4.1 模擬量輸入通道的組成

2.4.2 信號調理和VV變換

2.4.3 多路轉換器

2.4.4 採樣、量化及採樣/保持器

2.4.5A/D轉換器及其介面技術

2.4.6 模擬量輸入通道模板舉例

2.5 模擬量輸出介面與過程通道

2.5.1 模擬量輸出通道的結構型式

2.5.2D/A轉換器及其介面技術

2.5.3 單極性與雙極性電壓輸出電路

2.5.4 V/I變換

2.5.5 模擬量輸出通道模板舉例

2.6 基於串列匯流排的計算機控制系統硬體技術

2.6.1 智能遠程U0模塊

2.6.2 智能調節器

2.6.3可編程序控制器(PLC)

2.6.4 運動控制器

2.7 硬體抗干擾技術

2.7.1 過程通道抗干擾技術

2.7.2 主機抗干擾技術

2.7.3 系統供電與接地技術

習題

第3章 數字控制技術

3.1 數字控制基礎

3.1.1 數控技術發展概況

3.1.2 數字控制原理

3.1.3 數字控制方式

3.1.4 數字控制系統

3.1.5 數控系統的分類

3.2 逐點比較法插補原理

3.2.1 逐點比較法直線插補

3.2.2 逐點比較法圓弧插補

3.3 多軸步進驅動控制技術

3.3.1 步進電動機的工作原理

3.3.2 步進電動機的工作方式

3.3.3 步進電動機控制介面及輸出字表

3.3.4 步進電動機控制程序

3.3.5 數控系統設計舉例——三軸步進電動機控制

3.4 多軸伺服驅動控制技術

3.4.1 伺服系統

3.4.2 現代運動控制技術

3.4.3 數控系統設計舉例——基於PC的多軸運動控制

習題

第4章 常規及複雜控制技術

4.1 數字控制器的連續化設計技術

4.1.1 數字控制器的連續化設計步驟

4.1.2 數字PID控制器的設計

4.1.3 數字PID控制器的改進

4.1.4 數字PID控制器的參數整定

4.2 數字控制器的離散化設計技術

4.2.1 數字控制器的離散化設計步驟

4.2.2 最少拍控制器的設計

4.2.3 最少拍有紋波控制器的設計

4.2.4 最少拍無紋波控制器的設計

4.3 純滯后控制技術

4.3.1 施密斯(Smith)預估控制

4.3.2 達林(Dahlin)演演算法

4.4 串級控制技術

4.4.1 串級控制的結構和原理

4.4.2 數字串級控制演演算法

4.4.3 副迴路微分先行串級控制演演算法

4.5 前饋一反饋控制技術

4.5.1 前饋控制的結構和原理

4.5.2 前饋-反饋控制結構

4.5.3 數字前饋-反饋控制演演算法

4.6 解耦控制技術

4.6.1 解耦控制原理

4.6.2 數字解耦控制演演算法

習題

第5章 現代控制技術

5.1 採用狀態空間的輸出反饋設計法

5.1.1 連續狀態方程的離散化

5.1.2 最少拍無紋波系統的跟蹤條件

5.1.3 輸出反饋設計法的設計步驟

5.2 採用狀態空間的極點配置設計法

5.2.1 按極點配置設計控制規律

5.2.2 按極點配置設計狀態觀測器

5.2.3 按極點配置設計控制器

5.2.4 跟蹤系統設計

5.3 採用狀態空間的最優化設計法

5.3.1 LQ最優控制器設計

5.3.2 狀態最優估計器設計

5.3.3 LQD最優控制器設計

5.3.4 跟蹤系統的設計

習題

第6章 先進控制技術

6.1模糊控制技術

6.1.1 模糊控制的數學基礎

6.1.2 模糊控制原理

6.1.3 模糊控制器設計

6.2神經網路控制技術

6.2.1 神經網路基礎

6.2.2 神經網路控制

6.3 專家控制技術

6.3.1 專家系統

6.3.2 專家控制介紹

6.3.3 專家控制基本思想

6.3.4 專家控制組織結構

6.4 預測控制技術

6.4.1 內部模型

6.4.2 預測模型

6.4.3 預測控制演演算法

6.5 其它先進控制技術

習題

第7章 計算機控制系統軟體設計

7.1程序設計技術

7.1.1 模塊化與結構化程序設計

7.1.2 面向過程與面向對象的程序設計

7.1.3 高級語言I/O控制台編程

7.2 人機介面(HML/SCADA)技術

7.2.1 HMI/SCADA的含義

7.2.2 基於工業控制組態軟體設計人機交互界面

7.2.3 基於VB/VC++語言設計人機交互界面

7.3 測量數據預處理技術

7.3.1 誤差自動校準

7.3.2 線性化處理和非線性補償

7.3.3 標度變換方法

7.3.4 越限報警處理

7.4 數字控制器的工程實現

7.4.1 給定值和被控量處理

7.4.2 偏差處理

7.4.3 控制演演算法的實現

7.4.4 控制量處理

7.4.5 自動/手動切換技術

7.5 系統的有限字長數值問題

7.5.1 量化誤差來源

7.5.2 A/D、D/A及運算字長的選擇

7.6 軟體抗干擾技術

7.6.1數字濾波技術

7.6.2 開關量的軟體抗干擾技術

7.6.3 指令冗餘技術

7.6.4軟體陷阱技術

習題

第8章 分散式測控網路技術

8.1工業網路技術

8.1.1 工業網路概述

8.1.2 數據通信編碼技術

8.1.3 網路協議及其層次結構

8.1.4 IEEE 802標準

8.1.5 工業網路的性能評價和選型

8.2分散式控制系統(DCS)

8.2.1 DCS概述

8.2.2 DCS的分散過程式控制制級

8.2.3 DCS的集中操作監控級

8.2.4 DCS的綜合信息管理級

8.3 現場匯流排控制系統

8.3.1 現場匯流排概述

8.3.2 五種典型的現場匯流排

8.3.3 FF現場匯流排技術

8.3.4 工業乙太網

8.4 系統集成與集成自動化系統

8.4.1 系統集成的含義與框架

8.4.2 集成自動化系統的體系結構

8.4.3 綜合自動化技術

8.5 分散式測控網路設計舉例

8.5.1 基於PIC的Profibus分散式測控網路

8.5.2 基於PC串列匯流排的測控網路

8.5.3 測控網路應用設計舉例

習題

第9章 計算機控制系統設計與實現

9.1 系統設計的原則與步驟

9.1.1 系統設計的原則

9.1.2 系統設計的步驟

9.2 系統的工程設計與實現

9.2.1 系統總體方案設計

9.2.2 硬體的工程設計與實現

9.2.3 軟體的工程設計與實現

9.2.4 系統的調試與運行

9.3 設計舉例——啤酒發酵過程計算機控制系統

9.3.1 啤酒發酵工藝及控制要求

9.3.2 系統總體方案的設計

9.3.3 系統硬體和軟體的設計

9.3.4 系統的安裝調試運行及 控制效果

9.4 設計舉例——機器人計算機控制系統

9.4.1 PUMA560機器人的結構原理

9.4.2 機器人運動學方程

9.4.3機器人動力學方程

9.4.4 機器人手臂的獨立關節位置伺服控制

參考文獻