计算机控制系统PDF电子书下载

1 计算机控制系统概论 1

1.1 计算机控制系统分类 1

1.1.1 典型的计算机控制系统 1

1.1.2 计算机控制系统分类 4

1.1.3 计算机控制系统的特点 9

1.2 计算机控制系统原理和组成 9

1.2.1 计算机控制系统基本原理 10

1.2.2 计算机控制系统的硬件组成 11

1.2.3 计算机控制系统的软件组成 13

1.3 计算机控制系统的性能及其指标 13

1.3.1 计算机控制系统的性能指标 13

1.3.2 控制对象对控制性能的影响 14

1.3.3 控制系统的工业控制机特点 15

1.4 计算机控制的发展与展望 16

1.4.1 现代计算机控制系统概论 16

1.4.2 新型控制策略与计算机控制系统 17

1.4.3 计算机控制系统软件技术的新发展 19

1.4.4 计算机控制系统的发展趋势 20

思考题和习题 22

2 过程输入输出通道技术 23

2.1 过程输入输出通道概述 23

2.1.1 模拟量输入通道的一般结构 23

2.1.2 模拟量输出通道的基本结构 24

2.1.3 开关量(数字量)输入通道的基本结构 24

2.1.4 开关量(数字量)输出通道的基本结构 25

2.2 数字量输入输出通道 25

2.2.1 数字量输入输出接口技术 25

2.2.2 数字量输入通道 26

2.2.3 数字量输出通道 28

2.3 模拟量输出通道 29

2.3.1 D/A转换器概述 29

2.3.2 常用D/A转换器及其接口技术 31

2.3.3 D/A转换模板 35

2.4 模拟量输入输出通道 38

2.4.1 模拟量输入通道中的信号变换 38

2.4.2 A/D转换器 39

2.4.3 常用A/D转换器及其接口技术 42

2.4.4 A/D转换模板 47

2.5 数据采集系统实例 51

2.5.1 数据采集系统的组成及基本功能 51

2.5.2 数据采集系统设计举例 52

思考题和习题 56

3 数字控制器的设计 57

3.1 概述 57

3.1.1 模拟化设计方法 58

3.1.2 离散化设计方法 58

3.1.3 两种方法的比较 58

3.2 模拟控制器的离散化 59

3.2.1 Z变换法 59

3.2.2 带有零阶保持器的Z变换法 60

3.2.3 差分变换法 60

3.2.4 双线性变换法 61

3.2.5 各种离散化方法的比较 63

3.3 数字PID控制 64

3.3.1 理想微分PID控制 64

3.3.2 实际微分PID控制 65

3.3.3 控制算法实施中的具体问题 69

3.4 数字PID控制算式的改进 73

3.4.1 微分先行 73

3.4.2 带死区的PID算法 73

3.4.3 积分分离PID算法 74

3.4.4 IPD算法 75

3.5 数字PID参数整定方法 75

3.5.1 PID控制器参数对系统性能的影响 76

3.5.2 采样周期T的选择 76

3.5.3 控制规律的选择 78

3.5.4 扩充比例度法 78

3.5.5 扩充响应曲线法(动态特性法) 80

3.5.6 衰减曲线法 80

3.5.7 数字PID的变参数整定 80

3.5.8 数字PID参数的最优整定 81

3.6 数字控制器的直接设计方法 83

3.6.1 最少拍随动系统设计 83

3.6.2 最少拍无纹波随动系统的设计 86

3.6.3 大林控制算法 89

3.7 数字控制器的计算机实现 94

3.7.1 直接型(Ⅰ) 94

3.7.2 直接型(Ⅱ) 95

3.7.3 串联型实现 96

3.7.4 并联型的实现 98

3.7.5 控制算法实现举例 99

3.7.6 控制算法的程序实现 100

思考题和习题 102

4 工业控制计算机组成概述 103

4.1 工业控制计算机及发展演变 103

4.1.1 工业控制计算机的组成结构及特点 103

4.1.2 工业控制机总线结构 106

4.1.3 工业控制机进展 117

4.2 总线工控机产品 119

4.2.1 IPC工业控制机 119

4.2.2 外围接口部件 123

4.2.3 工业控制系统中的人-机接口技术 127

4.2.4 嵌入式PC机 131

4.2.5 ADAM5510“嵌入式”控制器 137

4.3 可编程逻辑控制器(PLC) 142

4.3.1 PLC发展及工控特点 142

4.3.2 PLC产品概览 145

4.3.3 西门子(SIEMENS)可编程控制器 145

4.4 硬件系统集成应用 151

4.4.1 硬件组态集成概述 151

4.4.2 系统集成举例 153

思考题和习题 157

5 控制系统应用程序设计 158

5.1 工控机软件组成 158

5.1.1 系统软件 158

5.1.2 开发工具软件 161

5.1.3 应用软件 165

5.2 控制环节的软件思路 166

5.2.1 数据结构及其应用 166

5.2.2 测量数据预处理技术 170

5.2.3 数字控制器的工程实现 174

5.2.4 系统的有限字长数值问题 175

5.2.5 软件抗干扰技术 178

5.3 控制环节程序范例 181

5.3.1 标度变换程序 181

5.3.2 数字滤波程序 183

5.3.3 数字PID算法程序 184

5.3.4 串行通信程序 189

5.4 监控组态软件 193

5.4.1 概述 193

5.4.2 组态软件的功能简介 193

5.4.3 世纪星组态软件简介 195

5.4.4 组态软件应用 198

思考题和习题 200

6 计算机控制策略与实现 201

6.1 串级控制 201

6.2 前馈控制 202

6.2.1 基本概念 202

6.2.2 应用的举例 205

6.3 大纯滞后控制 208

6.3.1 Smith预估时间补偿 209

6.3.2 纯滞后采样控制 211

6.4 计算指标控制 214

6.5 超驰控制系统 217

6.6 Bang-Bang控制 218

6.6.1 概念 218

6.6.2 开关曲线 219

6.6.3 双模调节 221

6.7 预测控制 223

6.7.1 预测控制的结构形式 223

6.7.2 模型算法控制 224

6.7.3 动态矩阵控制 226

6.7.4 预测控制的性质 232

思考题和习题 233

7 计算机控制系统设计与实现 234

7.1 控制系统的工程设计方法 234

7.1.1 系统设计的原则 234

7.1.2 工程项目的确定 236

7.1.3 工程项目的设计 237

7.1.4 项目仿真与调试 238

7.2 控制系统可靠性技术 239

7.2.1 工业控制机的可靠性措施 239

7.2.2 控制系统的抗干扰措施 241

7.2.3 软件设计的可靠性措施 245

7.3 控制系统的设计与实现 246

7.3.1 系统总体方案设计 246

7.3.2 硬件的工程设计与实现 247

7.3.3 软件的工程设计与实现 249

7.3.4 系统的调试与运行 252

7.4 控制系统经济式设计与实现范例 255

7.4.1 概述 255

7.4.2 方案设计 255

7.4.3 硬软件设计与调试 256

7.5 控制系统集成式设计与实现范例 260

7.5.1 范例对象描述与需求分析 261

7.5.2 方案设计系统集成 262

思考题和习题 268

8 网络集成式分散控制系统 269

8.1 数据通信与工业网络 269

8.1.1 概述 269

8.1.2 网络标准与通信协议 271

8.1.3 工业控制网络结构与数据收发控制方式 274

8.1.4 工业网络的性能评价和选型 274

8.2 集散控制系统 276

8.2.1 DCS概述 276

8.2.2 DCS的分散过程控制级 280

8.2.3 DCS的集中操作监控级 282

8.2.4 DCS的综合信息管理级 282

8.2.5 TDCS-3000集散控制系统简介 284

8.3 现场总线控制系统 285

8.3.1 现场总线概述 285

8.3.2 FCS体系结构 290

8.4 移动式混凝土厂拌设备FCS系统实例 292

8.4.1 概述 292

8.4.2 现场测控仪表设计与实现 294

8.4.3 控制系统及上位机设计 297

8.4.4 混凝土站网络集成式控制管理系统 299

思考题和习题 300

有关计算机控制系统的网站地址 301

参考文献 303