工业过程控制计算机系统PDF电子书下载

目录 1

第一章工业控制计算机系统概述 1

§1.1 计算机控制系统的组成与特点 1

1.1.1 自动控制系统的基本概念 1

1.1.2计算机控制系统的特点 2

1.1.3计算机控制系统的组成 3

§1.2计算机控制系统的分类 5

1.2.2直接数字控制系统（DDC） 6

1.2.1 生产过程的巡回检测与数据处理 6

1.2.3监督计算机控制（SCC） 7

1.2.4多级控制 8

1.2.5分散控制系统（DCS） 9

§1.3工业过程计算机控制的分析基础 11

1.3.1信号的变换 11

1.3.2 Z变换 14

1.3.3工业过程的数学模型 18

1.3.4控制系统的性能指标 28

1.3.5离散系统的稳定性 32

1.4.1工业控制计算机系统发展的要素 35

§1.4工业控制计算机系统的发展 35

1.4.2工业控制计算机系统的发展与趋势 38

第二章工业控制计算机的常规控制技术 39

§2.1工业过程控制的常用算法 39

2.1.1数字PID控制算法 39

2.1.2数字PID控制算法的改进 43

2.1.3数字PID调节器的参数整定 49

2.1.4纯滞后补偿PID控制系统 60

§2.2最少拍无纹波随动系统的设计 64

2.2.1最少拍随动系统的设计 65

2.2.2最少拍调节器的设计 69

2.2.3最少拍无纹波系统 71

2.2.4最少拍设计的改进 74

2.2.5 对象具有纯滞后的数字控制器的设计—大林算法 76

§2.3 DDC的复杂控制方式 82

2.3.1 串级控制 82

2.3.2 比值控制 84

2.3.3复合控制 87

§2.4数字控制器设计的讨论 89

2.4.1直接设计法 89

2.4.2串行设计法 91

2.4.3并联设计法 92

第三章工业控制计算机的现代控制技术 94

§3.1离散系统的可控、可达与可观性 94

3.1.1可控与可达性 94

3.1.2可观、可构造性 95

§3.2最优控制技术 97

3.2.1最优控制的数学模型 97

3.2.2最优控制规律 99

3.2.3状态估计器 104

3.2.4状态最优估计器（Kalman滤波器） 107

3.2.5最优控制器的设计 109

§3.3自适应控制技术 109

3.3.1 自适应控制的定义与分类 109

3.3.2模型参考自适应控制器 110

3.3.3 自校正调节器 111

§3.4工业过程的优化控制与管理 118

3.4.1概述 118

3.4.2线性规划LP 119

3.4.3动态规划 121

3.5.1智能控制的基本概念 122

§3.5智能控制技术 122

3.5.2分级递阶智能控制系统 123

3.5.3基于知识的专家控制 125

3.5.4仿人智能控制 128

3.5.5基于神经网络的控制系统 131

§3.6模糊控制技术 138

3.6.1模糊控制的基本原理与构成 138

3.6.2模糊控制器的设计 145

3.6.3模糊控制器的改进 149

4.1.1数据采集系统概述 155

§4.1输入系统 155

第四章工业控制机的接口技术 155

4.1.2输入传感器的作用，分类和特性 156

4.1.3数据的采样及保持 162

§4.2输入／输出接口 169

4.2.1 A/D转换器原理 169

4.2.2 A/D转换器与CPU的连接 174

4.2.3 D/A转换器原理 177

4.2.4 D/A转换器与CPU的连接 184

4.3.1 IBM-PC/XT/AT总线计算机测量及控制接口 185

§4.3计算机A/D，D/A接口板及数据采集系统 185

4.3.2工业控制计算机系统模入、模出接口板 193

4.3.3数据采集系统 197

4.3.4数据采集系统的发展 201

§4.4信号处理技术 202

4.4.1数字滤波 202

4.4.2几种常用的数字滤波方法 203

4.4.3非线性校正 206

§5.1总线结构的工控机系统的组成 212

5.1.1系统组成结构 212

第五章工业控制计算机的总线技术与软件结构 212

5.1.2总线结构 213

5.1.3总线标准的形成与发展趋势 214

§5.2常用的内部总线结构 215

5.2.1 PC（AT）总线 215

5.2.2 STD总线 218

5.2.3 VME总线 222

5.2.4 MULTIbus I总线（多总线） 225

§5.3外部总线 228

5.3.1 IEEE-488总线 228

5.3.2 RS-232-C总线 231

5.4.1操作系统的基本概念 234

§5.4实时操作系统 234

5.4.2实时多任务操作系统的各种管理 236

§5.5单任务的软件结构 245

5.5.1查询式结构 245

5.5.2中断式结构 246

5.5.3单任务软件的开发环境 246

§5.6工控机系统的通用软件结构 247

5.6.1 系统概述与任务的划分 247

5.6.3趋势与历史数据库 249

5.6.2实时数据的采集，存储与控制输出 249

5.6.4图形管理软件 250

5.6.5控制算法的实现 251

5.6.6人—机对话 251

第六章工业计算机控制系统设计与应用 253

§6.1计算机控制系统的实现 253

6.1.1通用微型计算机实现 253

6.1.2 STD总线工业控制计算机 257

6.2.1可编程序控制器的基本组成 263

§6.2可编程控制器的构成和工作原理 263

6.1.3专用微控制器—可编程序控制器实现 263

6.2.2可编程序控制器的工作原理 265

6.2.3可编程序控制器的使用 268

6.2.4高级可编程序控制器的使用 283

§6.3可编程序控制器在工业控制系统中的应用 287

6.3.1 X5-ZY-100A型注塑成型机对控制系统的要求 287

6.3.2注塑机的工艺流程 287

6.3.3注塑机的梯形图设计及编程 289

6.4.1微型计算机控制的随动系统及其指标 292

§6.4微型计算机控制的随动系统 292

6.4.2数字随动系统的结构及工作原理 293

6.4.3控制算法及其实现 299

6.4.4运行情况 305

§6.5纺织厂车间温湿度计算机自动监测系统 307

6.5.1纺织厂车间温湿度计算机自动监测系统的构成 307

6.5.2纺织厂车间温湿度计算机自动监测系统的软件结构 311

6.5.3运行情况 315

§7.1 DCS系统的结构 316

7.1.1系统的基本结构 316

第七章分散控制系统（DCS） 316

7.1.2系统的设计 320

§7.2 DCS系统的软件 322

7.2.1系统软件概况 322

7.2.2实时数据库的生成 322

7.2.3历史数据库的生成 323

7.2.4顺序控制的实现 324

7.2.5连续控制的实现 324

7.3.1数据通信基础 325

§7.3 DCS系统的通信 325

7.3.2网络结构 330

7.3.3通信接口 333

7.3.4通信网络协议 340

§7.4 DCS系统可靠性设计 347

7.4.1 系统可靠性的度量 348

7.4.2系统可靠性的计算 350

7.4.3系统可靠性的故障树分析 354

7.4.4 DCS系统可靠性设计 361

习题 363

参考文献 369