計(jì)算機(jī)控制技術(shù)

內(nèi)容概要

　　本書(shū)注重理論聯(lián)系實(shí)際，突出工程應(yīng)用，闡述了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)及其工程實(shí)現(xiàn)方法。全書(shū)共分9章，內(nèi)容包括：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述、計(jì)算機(jī)控制過(guò)程通道、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制算法、控制系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)抗干擾技術(shù)、集散控制系統(tǒng)應(yīng)用概述、總線技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、控制系統(tǒng)組態(tài)軟件。
　　本書(shū)內(nèi)容廣泛涉及多學(xué)科交叉，綜合性強(qiáng)，體系完整。書(shū)中的實(shí)例大多來(lái)自工程實(shí)際，旨在體現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合的特點(diǎn)，可作為高等職業(yè)院校計(jì)算機(jī)應(yīng)用、自動(dòng)化、檢測(cè)技術(shù)、電子與電氣工程、機(jī)電一體化等專業(yè)的教材，還可供工程技術(shù)人員及對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)知識(shí)感興趣的讀者參考。

書(shū)籍目錄

前言
第1章 概述
 1.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概論
 1.1.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的概念
 1.1.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況
 1.1.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)
 1.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)
 1.2.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件組成
 1.2.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件組成
 1.2.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)
 1.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分類
 1.3.1 操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)
 1.3.2 直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC系統(tǒng)）
 1.3.3 計(jì)算機(jī)順序控制系統(tǒng)
 1.3.4 計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)（SCC系統(tǒng)）
 1.3.5 分布式控制系統(tǒng)（DCS系統(tǒng)）
第2章 輸入輸出過(guò)程通道
 2.1 數(shù)字量過(guò)程通道
 2.1.1 數(shù)字量輸入通道
 2.1.2 數(shù)字量輸出通道
 2.2 模擬量輸入通道
 2.2.1 模擬量輸入通道的結(jié)構(gòu)
 2.2.2 模擬量輸入通道的組成
 2.2.3 模擬量輸入通道的設(shè)計(jì)
 2.3 模擬量輸出通道
 2.3.1 模擬量輸出通道的作用
 2.3.2 模擬量輸出通道的組成
 2.3.3 模擬量輸出通道的設(shè)計(jì)
第3章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制算法
 3.1 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)方法
 3.1.1 模擬化設(shè)計(jì)方法
 3.1.2 模擬化設(shè)計(jì)步驟
 3.2 數(shù)字PID控制算法
 3.2.1 基本PID算法
 3.2.2 數(shù)字PID算法
 3.2.3 數(shù)字PID改進(jìn)算法
 3.3 數(shù)字PID調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定
 3.3.1 PID參數(shù)對(duì)系統(tǒng)控制性能的影響
 3.3.2 擴(kuò)充臨界比例度法整定PID參數(shù)
 3.3.3 擴(kuò)充響應(yīng)曲線法整定PID參數(shù).
 3.3.4 試湊法整定PID參數(shù)
 3.4 數(shù)字控制器的直接設(shè)計(jì)方法
 3.4.1 數(shù)字控制器的直接法設(shè)計(jì)步驟
 3.4.2 最少拍數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)
 3.4.3 最少拍無(wú)紋波數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)
 3.5 施密斯（Smith）預(yù)估控制
 3.5.1 施密斯預(yù)估控制原理
 3.5.2 具有純滯后Smith補(bǔ)償?shù)臄?shù)字控制器
 3.6 大林算法
 3.6.1 大林算法D（z）的基本形式
 3.6.2 振鈴現(xiàn)象
 3.6.3 振鈴幅度RA
 3.6.4 振鈴現(xiàn)象的消除
 3.6.5 大林算法的設(shè)計(jì)步驟
第4章 控制系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)
 4.1 應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的基本原則與方法
 4.1.1 應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的基本步驟
 4.1.2 應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的目標(biāo)及原則
 4.1.3 應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的方法
 4.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用
 4.2.1 基本術(shù)語(yǔ)
 4.2.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型
 4.2.3 數(shù)據(jù)查找技術(shù)
 4.2.4 數(shù)據(jù)排序技術(shù)
 4.3 測(cè)量數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)
 4.3.1 系統(tǒng)誤差的自動(dòng)校準(zhǔn)
 4.3.2 標(biāo)度變換
 4.3.3 線性化處理
 4.3.4 越限報(bào)警處理
第5章 控制系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)
 5.1 干擾的來(lái)源和分類
 5.1.1 干擾的來(lái)源
 5.1.2 干擾信號(hào)的耦合方式
 5.1.3 干擾的作用形式
 5.2 硬件抗干擾技術(shù)
 5.2.1 共模干擾的抑制
 5.2.2 串模干擾的抑制
 5.2.3 長(zhǎng)線傳輸干擾的抑制
 5.3 軟件抗干擾技術(shù)
 5.3.1 軟件出錯(cuò)對(duì)系統(tǒng)的危害及抗干擾對(duì)策
 5.3.2 數(shù)字濾波
 5.3.3 輸入，輸出軟件抗干擾措施
 5.3.4 軟件冗余技術(shù)
 5.3.5 程序運(yùn)行失常的軟件抗干擾
 5.4 接地技術(shù)
 5.4.1 微機(jī)控制系統(tǒng)中的地線
 5.4.2 常用的接地方法
 5.5 電源系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)
 5.5.1 抗干擾穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)
 5.5.2 電源系統(tǒng)的異常保護(hù)
 5.5.3 微機(jī)系統(tǒng)的掉電保護(hù)
 5.6 “看門(mén)狗”技術(shù)
 5.6.1 Watchdog的工作原理
 5.6.2 Watchdog的實(shí)現(xiàn)
 5.6.3 Watchdog的使用方法
 5.6.4 使用Watchdog的若干問(wèn)題
第6章 集散控制系統(tǒng)
 6.1 集散控制系統(tǒng)概述
 6.1.1 集散控制系統(tǒng)的發(fā)展
 6.1.2 DCS的特點(diǎn)
 6.2 集散控制系統(tǒng)的組成
 6.2.1 DCS的分散過(guò)程控制級(jí)
 6.2.2 DCS的集中操作監(jiān)控級(jí)
 6.2.3 DCS的綜合信息管理級(jí)
 6.3 集散控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信概要
 6.3.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
 6.3.2 訪問(wèn)控制方式
 6.3.3 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的性能評(píng)價(jià)和選型
 6.4 DCS在火電廠中的應(yīng)用
 6.4.1 DCS信號(hào)流程
 6.4.2 DCS應(yīng)用過(guò)程
 6.4.3 利用INFI.90實(shí)現(xiàn)主汽溫度控制
第7章 總線技術(shù)
 7.1 總線概述
 7.1.1 總線的產(chǎn)生與發(fā)展
 7.1.2 總線的分類
 7.2 現(xiàn)場(chǎng)總線
 7.2.1 現(xiàn)場(chǎng)總線簡(jiǎn)介
 7.2.2 現(xiàn)場(chǎng)總線的種類
 7.2.3 現(xiàn)場(chǎng)總線的未來(lái)
 7.2.4 現(xiàn)場(chǎng)總線在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用
 7.3 現(xiàn)場(chǎng)總線的原理和發(fā)展概況
 7.3.1 現(xiàn)場(chǎng)總線的實(shí)質(zhì)
 7.3.2 現(xiàn)場(chǎng)總線的結(jié)構(gòu)
 7.3.3 現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展概況
 7.3.4 現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)
 7.4 幾種典型的現(xiàn)場(chǎng)總線
 7.4.1 控制層現(xiàn)場(chǎng)總線ControlNet
 7.4.2 設(shè)備層現(xiàn)場(chǎng)總線DeviceNet
 7.4.3 Profibus協(xié)議
 7.4.4 FF總線
 7.4.5 LonWorks控制網(wǎng)絡(luò)和Lon總線
 7.4.6 CAN總線
 7.4.7 Modbus協(xié)議
 7.5 典型控制網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)
第8章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
 8.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則與步驟
 8.1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則
 8.1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟
 8.2 系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
 8.2.1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)
 8.2.2 硬件的工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
 8.2.3 軟件的工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
 8.2.4 系統(tǒng)的調(diào)試與運(yùn)行
 8.3 啤酒發(fā)酵過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
 8.3.1 啤酒發(fā)酵工藝及控制要求
 8.3.2 系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)
 8.3.3 系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)
 8.3.4 系統(tǒng)的安裝調(diào)試運(yùn)行及控制效果
第9章 控制系統(tǒng)組態(tài)軟件WinCC
 9.1 WinCC簡(jiǎn)介
 9.1.1 性能特點(diǎn)
 9.1.2 WinCC系統(tǒng)構(gòu)成
 9.1.3 WinCC與PIC之間的通信
 9.2 WinCC項(xiàng)目
 9.2.1 建立和編輯WinCC項(xiàng)目的一般過(guò)程
 9.2.2 WinCC項(xiàng)目管理器介紹
 9.2.3 建立一個(gè)新項(xiàng)目
 9.3 變量管理
 9.3.1 添加邏輯連接
 9.3.2 變量的類型
 9.3.3 建立內(nèi)部變量
 9.3.4 建立過(guò)程變量
 9.3.5 創(chuàng)建結(jié)構(gòu)類型和變量組
 9.4 畫(huà)面組態(tài)
 9.4.1 WinCC圖形編輯器
 9.4.2 圖形、對(duì)象和控件的使用
 9.4.3 創(chuàng)建過(guò)程畫(huà)面
 9.4.4 改變畫(huà)面的對(duì)象屬性
 9.4.5 指定WinCC運(yùn)行系統(tǒng)的屬性
 9.4.6 運(yùn)行工程
 9.4.7 使用變量模擬器測(cè)試畫(huà)面
 9.5 故障處理
 9.5.1 功能簡(jiǎn)介
 9.5.2 診斷功能
 9.6 系統(tǒng)的安全性
 9.6.1 用戶管理器的功能原則
 9.6.2 用戶管理器組態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：插圖：（1）不確定性的模型。傳統(tǒng)控制是基于模型的控制，模型包括控制對(duì)象和干擾模型。傳統(tǒng)控制通常認(rèn)為模型是已知的或經(jīng)過(guò)辨識(shí)可以得到的，對(duì)于不確定性的模型，傳統(tǒng)控制難以滿足要求。（2）高度非線性。在傳統(tǒng)的控制理論中，對(duì)于具有高度非線性的控制對(duì)象雖然也有一些非線性控制方法可供使用，但總的來(lái)說(shuō)，目前非線性控制理論還很不成熟，有些方法又過(guò)于復(fù)雜，無(wú)法廣泛應(yīng)用。（3）復(fù)雜的任務(wù)要求。在傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)中，控制任務(wù)往往要求輸出量為定值（調(diào)節(jié)系統(tǒng)）或者要求輸出量跟隨期望的運(yùn)動(dòng)軌跡（跟蹤系統(tǒng)），因此控制任務(wù)比較單一。但過(guò)于復(fù)雜的控制任務(wù)諸如智能機(jī)器人系統(tǒng)、復(fù)雜工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、航天航空控制系統(tǒng)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)管理系統(tǒng)、環(huán)保及能源系統(tǒng)等傳統(tǒng)的控制理論都無(wú)能為力。在上述情形下智能控制便應(yīng)運(yùn)而生了。智能控制是一類無(wú)需人的干預(yù)就能夠自主地驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)的過(guò)程，是用機(jī)器模擬人類智能的一個(gè)重要領(lǐng)域。智能控制包括學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)、分級(jí)遞階智能控制系統(tǒng)。專家系統(tǒng)、模糊控制系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)等。（1）分級(jí)遞階智能控制系統(tǒng)。分級(jí)遞階智能控制系統(tǒng)是在研究學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，從工程控制論的角度總結(jié)人工智能與自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)和自組織控制的關(guān)系之后而逐漸形成的。由saridis提出的分級(jí)遞階智能控制方法作為一種認(rèn)知和控制系統(tǒng)的統(tǒng)一方法論，其控制智能是根據(jù)分級(jí)管理系統(tǒng)中十分重要的“精度隨智能提高而降低”的原理而分級(jí)分配的。這種分級(jí)遞階智能控制系統(tǒng)是由組織級(jí)、協(xié)調(diào)級(jí)、執(zhí)行級(jí)三級(jí)組成的。（2）模糊控制系統(tǒng)。模糊控制是一類應(yīng)用模糊集合理論的控制方法。一方面模糊控制提供·種實(shí)現(xiàn)基于知識(shí)（規(guī)則）的甚至語(yǔ)言描述的控制規(guī)律的新機(jī)理；另一方面，模糊控制提供了一種改進(jìn)非線性控制器的替代方法，這種非線性控制器一般用于控制含有不確定性和難以用傳統(tǒng)非線性控制理論處理的裝置。（3）專家控制系統(tǒng)。專家控制系統(tǒng)所研究的問(wèn)題一般都具有不確定性，是以模仿人類智能為基礎(chǔ)的。工程控制論與專家系統(tǒng)的結(jié)合形成了專家控制系統(tǒng)。（4）學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)。學(xué)習(xí)是人類的主要智能之一。用機(jī)器來(lái)代替人類從事體力和腦力勞動(dòng)，就是用機(jī)器代替人的思維。學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)是一個(gè)能在其運(yùn)行過(guò)程中逐步獲得被控對(duì)象及環(huán)境的非預(yù)知信息，積累控制經(jīng)驗(yàn)，并在一定的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行估值、分類、決策和不斷改善系統(tǒng)品質(zhì)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。（5）神經(jīng)控制系統(tǒng)?；谌斯ど窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制簡(jiǎn)稱神經(jīng)控制，是智能控制的一個(gè)嶄新的研究方向。盡管我們尚無(wú)法肯定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制理論及其應(yīng)用研究將會(huì)有什么重大的突破性成果，但是可以確信，神經(jīng)控制是一個(gè)很有希望的研究方向。這不但是由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為神經(jīng)控制提供了基礎(chǔ)，而且還由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有一些適合于控制的特性和能力?，F(xiàn)在神經(jīng)控制的硬件尚未真正解決，對(duì)實(shí)用神經(jīng)控制系統(tǒng)的研究也有待繼續(xù)開(kāi)展與加強(qiáng)。

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《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》結(jié)合高等職業(yè)技術(shù)教育特點(diǎn)，以理論知識(shí)夠用為原則，從工程實(shí)用的角度出發(fā)，深入淺出地論述計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用和發(fā)展。詳細(xì)介紹常規(guī)和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的基本原理、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，突出實(shí)用性和應(yīng)用性，并編入了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的一些新理論、新技術(shù)和新成果。文字力求通俗簡(jiǎn)練、重點(diǎn)突出，內(nèi)容安排注重系統(tǒng)性和完整性，將軟件與硬件有機(jī)結(jié)合，幫助讀者建立計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的整體概念。

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