計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

前言

自動(dòng)化學(xué)科有著光榮的歷史和重要的地位，20世紀(jì)50年代我國(guó)政府就十分重視自動(dòng)化學(xué)科的發(fā)展和自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)。五十多年來(lái)，自動(dòng)化科學(xué)技術(shù)在眾多領(lǐng)域發(fā)揮了重大作用，如航空、航天等，“兩彈一星”的偉大工程就包含了許多自動(dòng)化科學(xué)技術(shù)的成果。自動(dòng)化科學(xué)技術(shù)也改變了我國(guó)工業(yè)整體的面貌，不論是石油化工、電力、鋼鐵，還是輕工、建材、醫(yī)藥等領(lǐng)域都要用到自動(dòng)化手段，在國(guó)防工業(yè)中自動(dòng)化的作用更是巨大的?，F(xiàn)在，世界上有很多非常活躍的領(lǐng)域都離不開(kāi)自動(dòng)化技術(shù)，比如機(jī)器人、月球車(chē)等。另外，自動(dòng)化學(xué)科對(duì)一些交叉學(xué)科的發(fā)展同樣起到了積

內(nèi)容概要

本書(shū)是作者在清華大學(xué)自動(dòng)化系多年教學(xué)和科研的總結(jié)，系統(tǒng)地論述了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理、設(shè)計(jì)和應(yīng)用，既有理論分析也有應(yīng)用實(shí)例。全書(shū)共4篇17章，分別論述了直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC）、集散控制系統(tǒng)（DCS）、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)（FCS）和可編程控制器系統(tǒng)（PCS或PLC）。每篇層次分明，條理清晰，既自成體系又相互聯(lián)系，體現(xiàn)了系統(tǒng)性、先進(jìn)性、理論性和實(shí)用性。    本書(shū)可以作為高等院校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)、計(jì)算機(jī)控制專(zhuān)業(yè)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教材，也可以供有關(guān)科技人員參考。

作者簡(jiǎn)介

王錦標(biāo)，江蘇南通人。清華大學(xué)自動(dòng)化系教授，1970年清華大學(xué)畢業(yè)，留校任教。長(zhǎng)期從事計(jì)算機(jī)控制理論和方法的研究與教學(xué)工作。研究領(lǐng)域包括直接數(shù)字控制（DDC）、集散控制系統(tǒng)（DCS）、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)（FCS）、可編程控制器系統(tǒng)（PCS，PLC）和監(jiān)控組態(tài)軟件，并先后承擔(dān)了與

書(shū)籍目錄

第1篇　直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC）　第1章　DDC系統(tǒng)的概述  　1.1　DDC系統(tǒng)的形成和發(fā)展    　1.1.1  DDC系統(tǒng)的形成　    1.1.2　DDC系統(tǒng)的發(fā)展  　1.2　DDC系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)    　1.2.1  DDC系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)　    1.2.2　DDC系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)  　  1.2.3　DDC系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)　  本章小結(jié)　第2章　DDC系統(tǒng)的算法  　2.1　常規(guī)DDC算法    　2.1.1　數(shù)字PID控制算法　    2.1.2　數(shù)字PID控制算法的實(shí)現(xiàn)  　  2.1.3　數(shù)字PID控制算法的應(yīng)用　  2.2　現(xiàn)代DDC算法  　  2.2.1　最優(yōu)控制算法    　2.2.2　預(yù)測(cè)控制算法　  本章小結(jié)　第3章　DDO系統(tǒng)的硬件  　3.1　DDC系統(tǒng)的主機(jī)單元    　3.1.1  DDC系統(tǒng)的主機(jī)　    3.1.2　DDC系統(tǒng)的通信　  3.2　DDC系統(tǒng)的輸入輸出單元　    3.2.1　輸入輸出概述　    3.2.2　模擬量輸入輸出　    3.2.3　數(shù)字量輸入輸出　　3.3　DDC系統(tǒng)的人機(jī)接口單元    　3.3.1　操作顯示設(shè)備　    3.3.2　操作顯示接口　　3.4　DDC系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)    　3.4.1　干擾的抑制　    3.4.2　接地和供電　　本章小結(jié)　第4章　DDC系統(tǒng)的軟件  　4.1　DDC系統(tǒng)的控制運(yùn)算軟件    　4.1.1　DDC系統(tǒng)的控制軟件　    4.1.2　DDC系統(tǒng)的運(yùn)算軟件  　4.2　DDC系統(tǒng)的輸入輸出軟件　    4.2.1　DDC系統(tǒng)的輸入軟件  　  4.2.2　DDC系統(tǒng)的輸出軟件　  4.3　DDC系統(tǒng)的人機(jī)接口軟件  　  4.3.1　DDC系統(tǒng)的操作顯示軟件    　4.3.2　DDC系統(tǒng)的操作管理軟件　  4.4　DDC系統(tǒng)的監(jiān)控組態(tài)軟件  　  4.4.1　DDC系統(tǒng)的監(jiān)控組態(tài)軟件的結(jié)構(gòu)    　4.4.2　DDC系統(tǒng)的監(jiān)控組態(tài)軟件的應(yīng)用　  本章小結(jié)　第5章　DDC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用  　5.1　DDC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)    　5.1.1　DDC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則　    5.1.2　DDC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程  　  5.1.3　DDC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法　  5.2　DDC系統(tǒng)的應(yīng)用  　  5.2.1　DDC系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)　    5.2.2　DDC系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例  　本章小結(jié)　　第1篇小結(jié)  　第1篇習(xí)題與思考題第2篇　集散控制系統(tǒng)（DCS）　第6章　DCS的概述　　第7章　DCS的控制站　　第8章　DCS的操作員站　第9章　DCS的工程師站　第10章　DCS的應(yīng)用設(shè)計(jì)　第3篇　現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)（FCS）　第11章　FCS的概述　第12章　FCS的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)　　第13章　FCS的現(xiàn)場(chǎng)控制層　第14章　FCS的應(yīng)用設(shè)計(jì)　第4篇　可編程控制器系統(tǒng)（PCS）　第15章　PCS的概述　第16章　PCS的指令系統(tǒng)　　第17章　PCS的應(yīng)用設(shè)計(jì)　參考文獻(xiàn)附錄：縮寫(xiě)詞

章節(jié)摘錄

DDC系統(tǒng)的算法分為連續(xù)、邏輯和順序控制三類(lèi)算法，其中連續(xù)控制算法又分為兩類(lèi)，一類(lèi)是常規(guī)DDC算法，另一類(lèi)是現(xiàn)代DDC算法。前者是用經(jīng)典控制理論及算法構(gòu)成控制器，其中尤以PID控制器為代表，可以構(gòu)成各類(lèi)控制回路，常用的有單回路、串級(jí)、前饋、比值、選擇性、分程、純遲延補(bǔ)償和解耦控制回路等。后者是用現(xiàn)代控制理論及算法構(gòu)成控制器，常用的有最優(yōu)控制器、預(yù)測(cè)控制器、自適應(yīng)控制器等。這兩類(lèi)連續(xù)控制算法也適用于DCS、FCS、PCS或PLC，也就是說(shuō)，DDC、DCS、FCS、PCS或PLC的連續(xù)控制算法有其共性，所以本書(shū)僅在此章敘述連續(xù)控制算法，邏輯和順序控制算法將在DCS、PCS或PLC中敘述。本章敘述常規(guī)DDC算法和現(xiàn)代DDC算法。2．1常規(guī)DDC算法按被控量與設(shè)定值的偏差進(jìn)行比例（P）、積分（I）、微分（D）控制的PID控制器（亦稱(chēng)PID調(diào)節(jié)器）是應(yīng)用最為廣泛的一種常規(guī)控制器。它具有原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，魯棒性（robustness）強(qiáng)和適用面廣等優(yōu)點(diǎn)。在計(jì)算機(jī)用于生產(chǎn)過(guò)程之前，各種類(lèi)型的氣動(dòng)、液動(dòng)和電動(dòng)PID控制器幾乎一直占主導(dǎo)地位。計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)及其在生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用使這種情況有所改變。盡管現(xiàn)代控制理論應(yīng)用于工業(yè)控制后，相繼出現(xiàn)了一批復(fù)雜的只有計(jì)算機(jī)才能實(shí)現(xiàn)的控制算法。但是在計(jì)算機(jī)控制中，PID控制仍然是目前應(yīng)用最為廣泛的控制算法。不過(guò)，用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)PID控制，已不僅僅是簡(jiǎn)單地把：PID控制算法數(shù)字化，而是與計(jì)算機(jī)的邏輯判斷和運(yùn)算功能進(jìn)一步結(jié)合起來(lái)，使PID控制更加靈活多樣，更能滿(mǎn)足生產(chǎn)過(guò)程提出的各式各樣的要求。目前在DDC、DCS、FCS、PCS或PLC中，PID控制算法仍然占主導(dǎo)地位。為此，本節(jié)將詳細(xì)討論數(shù)字PID控制算法、數(shù)字PID控制算法的實(shí)現(xiàn)及數(shù)字PID控制算法的應(yīng)用。

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