计算机控制 基础·技术·工具·实例PDF电子书下载

目录 2

第一篇 基础篇 2

第1章 引言 2

1.1 可能会面对什么样的计算机控制问题 2

1.1.1 引例：智能建筑（或小区）照明监控系统 2

1.1.2 计算机控制问题域分析 3

1.2 如何使用本书 5

1.3 小结与进一步学习指南 6

第2章 控制基础 7

2.1 控制的基本概念 7

2.1.1 引例：液位控制 7

2.1.2 几组重要概念 8

2.2.1 PID控制 15

2.2 控制器与控制算法 15

*2.2.2 现代控制与智能控制 20

2.3 控制结构 32

2.3.1 几种常用的多控制器结构 33

2.3.2 分层控制与分布式控制 40

2.4 采样系统理论基础 42

2.4.1 脉冲传递函数 42

2.4.2 采样系统的稳定性与动态响应分析 44

2.4.3 采样系统的两类设计方法 45

2.4.4 连续域间接设计——数字PID的实现 47

2.4.5 离散域直接设计法简介 54

2.5 小结与进一步学习指南 58

8.2.2 EMC与屏蔽技术 1 59

第3章 计算机基础 60

3.1.2 微机系统三个层次：微处理器、微机、微机系统 61

3.1.1 计算机理论的三个层次：体系结构、组成、实现；冯·诺依曼结构 61

3.1 计算机的基本概念 61

3.1.4 两种存储空间配置方式：普林斯顿结构、哈佛结构 62

3.1.5 多板机、单板机、单片机，通用机、专用机，嵌入式系统 62

3.1.3 两类指令集：RISC,CISC 62

3.1.6 与连接相关的概念：数据通信，接口、端口、过程通道，总线，网络 63

3.1.7 计算机与外设之间的数据传送方式 65

3.1.8 JTAG,系统重构、系统内可重构，静态重构、动态重构，IAP,ISP 66

3.1.9 其他常用概念 67

3.2 MCU类计算机 69

3.2.1 MCU概述 69

3.2.2 MCU的选择与应用 73

3.2.3 ARM简介 78

3.3 DSP简介 78

3.3.1 DSP概述 78

3.3.2 DSP的选择与应用 81

3.4 可编程ASIC简介 85

3.5 小结与进一步学习指南 86

第4章 传感器与执行元件基础 88

4.1 传感器基础 88

4.1.1 传感器概述 88

4.1.2 常用传感器的选择与应用 91

4.2 执行元件基础 102

4.2.1 执行元件概述 102

4.2.2 常用执行元件的选择与应用 103

4.3 小结与进一步学习指南 106

习题与思考题一 107

5.1.1 过程通道信号种类 110

5.1 过程通道的基本概念 110

第5章 过程通道技术 110

第二篇 技术篇 110

5.1.2 过程通道的编址方式与地址译码技术 111

5.1.3 过程通道电路设计应考虑的典型问题 112

5.1.4 多通道的结构方案与器件复用 113

5.2 数字量输入输出通道 115

5.2.1 概述 115

5.2.2 数字量输入通道 115

5.2.3 数字量输出通道 117

5.3 模拟量输入通道 119

5.3.1 模拟量输入通道的构成 119

5.3.2 模拟小信号放大电路及采样保持电路 119

5.3.3 ADC的选型与使用 120

5.4.2 DAC的选型与使用 123

5.4.1 模拟量输出通道的构成 123

5.4 模拟量输出通道 123

5.5 小结与进一步学习指南 125

第6章 数据处理技术 126

6.1 数字滤波 126

6.1.1 中值滤波 126

6.1.2 平均值滤波 127

6.1.3 程序判断滤波 129

6.1.4 一阶惯性滤波 130

6.1.5 滤波方法的比较与选择 130

6.2 标度变换 131

6.2.1 标度变换的定义 131

6.2.2 标度变换的方法 131

6.3 线性化 132

6.3.3 插值法 133

6.3.2 查表法 133

6.3.1 公式计算法 133

6.4 小结与进一步学习指南 134

第7章 控制网络技术 136

7.1 网络基础 136

7.1.1 基本概念 136

7.1.2 常用的网络体系结构模型 137

7.1.3 信息网与控制网 141

7.2 现场总线技术 142

7.2.1 现场总线技术简介 142

7.2.2 有代表性的现场总线解决方案 144

7.3 工业以太网 147

7.3.1 工业以太网简介 147

7.3.2 有代表性的工业以太网解决方案 148

7.4 小结与进一步学习指南 149

8.1.1 可靠性指标 151

第8章 可靠性技术 151

8.1 可靠性的基本概念 151

8.1.2 可靠性模型 152

8.1.3 可靠性设计的基本内容 153

8.1.4 计算机控制系统干扰分析 157

8.2 电子系统硬件可靠性技术简介 158

8.2.1 接地技术 158

8.2.3 PCB相关技术 160

8.3 小结与进一步学习指南 162

习题与思考题二 163

9.1.2 控制系统仿真的分类 166

9.1.1 控制系统仿真的概念 166

9.1 控制系统的仿真 166

第三篇 工具篇 166

第9章 数据处理与仿真工具 166

9.1.3 控制系统仿真的过程 167

9.2 MATLAB简介 167

9.2.1 MATLAB数据处理功能简介 167

9.2.2 MA.TLAB绘图功能简介 170

9.2.3 MATLAB程序设计入门 172

9.2.4 SIMULINK仿真环境 173

9.2.5 MATLAB工具箱简介 178

9.3 MATLAB在控制中的应用实例 178

9.3.1 线性控制系统校正 178

*9.3.2 现代控制与智能控制实例 181

9.4 小结与进一步学习指南 189

10.1.1 组态软件概述 192

第10章 其他常用工具简介 192

10.1 组态软件简介 192

10.1.2 PCAuto简介 194

10.2 虚拟仪器简介 195

10.2.1 虚拟仪器概述 195

10.2.2 LabVIEW简介 198

10.3 小结与进一步学习指南 199

习题与思考题三 199

第四篇 实例篇 205

第11章 可编程序控制器系统专题 205

11.1 可编程序控制器简介 205

11.1.1 PLC概述 205

11.1.2 PLC的分类与选择 208

11.2.1 程序设计语言 210

11.2 可编程序控制器的程序设计 210

11.2.2 PLC程序设计的一般过程 211

11.3 可编程序控制器系统实例 212

11.3.1 基于PLC的DDC 212

11.3.2 基于PLC的SCC 214

第12章 嵌入式系统专题 217

12.1 嵌入式系统开发入门 217

12.1.1 总体设计 217

12.1.2 软件设计 218

12.1.3 系统调试 218

12.2 嵌入式控制产品设计实例 219

12.2.1 基于现场总线的智能数据采集器 219

12.2.2 基于可编程器件的简易逻辑分析仪 221

13.1.1 器件的选用 232

13.1 基于MCU的直流电机调速 232

第13章 机电一体化专题 232

13.1.2 功能分配 233

13.1.3 系统框图 233

13.1.4 MCU与CPLD的程序说明 233

13.1.5 PCB的设计 235

13.1.6 设计小结 235

13.2 机器人 235

13.2.1 概述 235

13.2.2 典型的工业机器人——PUMA560 236

13.2.3 典型的移动服务机器人——TUTE03-A 237

13.2.4 典型的遥操作机器人——TTRP-01 240

13.2.5 典型的教育机器人——派尔博（PALBO）机器人平台 245

13.3 数控机床及其应用 245

13.3.1 数控机床基础 245

13.3.2 现代机械制造系统 251

14.1 CIMS的基本概念及典型实例 253

14.1.1 CIMS的基本概念 253

14.1.2 流程工业CIMS的典型解决方案 253

第14章 综合自动化与分布式控制专题 253

14.2 流程工业综合自动化的基本概念及典型实例 254

14.3 第四代DCS的基本概念及典型实例 256

14.3.1 第四代DCS的基本概念 256

14.3.2 HOLL？AS工业工程控制系统 258

14.4 基于智能微节点的无线传感器网络 260

14.4.1 基于智能微节点的无线传感器网络的基本概念 260

14.4.2 传感器网络系统和智能微节点的结构 260

14.4.3 基于智能微节点的无线传感器网络的价值和影响 261

附录A 术语表 263

附录篇 263

附录B 常用数学公式 269

B1 拉普拉斯（Laplace）变换 269

B1.1 拉普拉斯变换与拉普拉斯反变换的定义 269

B1.2 拉氏变换的性质 269

B1.3 拉氏反变换的方法 270

B2 z变换 271

B2.1 z变换与z反变换的定义 271

B2.2 z变换的性质 272

B2.3 z变换的计算方法 273

B2.4 z反变换的计算方法 273

B3 常用拉氏变换与z变换对照表 274

C1.1 绝对误差 276

C1.2 相对误差 276

C1 误差的基本概念 276

附录C 误差与不确定度的基本概念 276

C1.3 误差的分类 277

C2 测量不确定度 277

C2.1 测量不确定度与测量误差 277

C2.2 测量不确定度的评定 278

C3 误差积分准则 279

C3.1 IE准则 279

C3.2 LAE准则 280

C3.3 ISE准则 280

C3.4 ITAE准则与ITSE准则 280

附录D 常用信息资源 281

D1 常用网络资源 281

D2.1 常用英文杂志 282

D2 常用杂志 282

D2.2 常用中文核心期刊名录 283

附录E 常用封装和器件 284

E1 常见封装 284

E2 几个常用芯片的管脚图 285

E3 常用热电偶的主要性能与使用环境 287

参考文献 289

综合类 289

现代控制与智能控制相关 290

传感器与执行元件相关 291

计算机相关 291

网络相关 292

可靠性相关 292

控制软件相关 292

应用领域相关 293

误差与不确定度相关 294