计算机控制系统的原理与方法PDF电子书下载

1.1 控制系统的基本概念 1

1.1.1 控制系统的发展 1

第1章 绪论 1

1.1.2 控制系统的体系结构 3

1.1.3 开环控制和闭环控制 5

1.2 分布式控制系统 8

1.2.1 分布式控制系统的基本结构 9

1.2.2 I/O通道 10

1.3 分布式控制系统的实例 10

1.3.1 EPICS 10

1.3.2 SCADA 16

习题 17

1.4 小结 17

参考文献 18

第2章 总线与I/O接口 19

2.1 概要 19

2.2 总线的基本知识 19

2.2.1 背板总线 19

2.2.2 数据传输模式 20

2.2.3 数据传输的控制机制 21

2.2.4 总线仲裁机制 23

2.2.5 总线的机械结构 24

2.3 VME总线 25

2.3.1 VMEbus基本特性 25

2.3.3 VMEbus中的菊花链 26

2.3.2 VMEbus数据传输的时间关系 26

2.3.4 地址修正码 28

2.3.5 VME总线的发展 28

2.3.6 VME与CPCI总线比较 29

2.4 I/O系统与I/O接口 31

2.4.1 I/O系统 32

2.4.2 I/O接口模块 35

2.5 并行数字I/O接口 38

2.5.1 简单数字I/O接口 38

2.5.2 高速突发方式数字I/O 40

2.6 小结 41

参考文献 42

习题 42

第3章 采样数据转换器 43

3.1 概要 43

3.2 基本知识回顾 43

3.2.1 采样原理 43

3.2.2 欠采样 44

3.2.3 量化误差和信噪比 46

3.2.4 dither技术 47

3.2.5 过采样 49

3.3 模数／数模转换器原理 50

3.3.1 逐次比较型模数转换 50

3.3.2 闪速型模数转换 50

3.3.3 流水线型模数转换器 51

3.3.5 ∑-△型模数转换器 53

3.3.4 积分型模数转换 53

3.3.6 数模转换器 58

3.4 模数及数模转换中的精度问题 60

3.4.1 ADC的性能指标 60

3.4.2 DAC的性能指标 65

3.4.3 ADC和DAC的精度 68

3.5 小结 72

习题 72

参考文献 72

4.2 通过空间电磁波耦合的干扰 74

4.2.1 空间电磁干扰的来源 74

4.1 概要 74

第4章 电磁兼容与接地 74

4.2.2 空间电磁干扰的特点 75

4.2.3 屏蔽技术 75

4.3 通过导线传输耦合的干扰 77

4.3.1 差模干扰 77

4.3.2 共模干扰 78

4.3.3 克服共模干扰的方法 80

4.3.4 克服常模干扰的方法 81

4.3.5 电源引入的干扰 81

4.4 瞬态干扰 83

4.4.1 浪涌 83

4.4.2 ESD 84

4.5.1 地的基本概念 85

4.5 接地基本知识 85

4.5.2 电力系统的接地 86

4.5.3 设备地和电路地 89

4.6 接地方式 89

4.6.1 电路中的单点接地方式 90

4.6.2 设备中的单点接地方式 91

4.6.3 设备之间的接地方式 91

4.7 地回路 93

4.7.1 地回路和地线噪声 93

4.7.2 克服地回路干扰的方法 94

4.7.3 设备之间信号电缆的屏蔽层接地问题 95

4.8 信号隔离 97

4.8.1 数字信号隔离技术 98

4.8.2 模拟信号隔离技术 99

4.9 小结 102

习题 103

参考文献 103

第5章 网络与数据通信 104

5.1 概要 104

5.2 基本知识回顾 104

5.2.1 网络的基本知识 104

5.2.2 数据通信基本知识 110

5.3 经典的数据通信协议 118

5.3.1 RS-232 118

5.3.2 RS-485 120

5.4.1 现场总线的基本知识 125

5.4 现场总线 125

5.4.2 CAN 128

5.4.3 DeviceNet 132

5.5 以太网 139

5.5.1 共享方式以太网 140

5.5.2 交换式以太网 144

5.5.3 快速以太网和千兆以太网 146

5.5.4 以太网和TCP/IP协议 148

5.5.5 EPICS中的分布式通信 152

5.5.6 工业以太网 155

习题 157

参考文献 157

5.6 小结 157

第6章 时间信息的获取与传输 159

6.1 概要 159

6.2 定时信号 159

6.2.1 定时技术 159

6.2.2 定时的误差来源 162

6.3 时间信息的测量 163

6.3.1 时间的数字化测量 163

6.3.2 时间／数字转换器 163

6.4 时间信息在系统中的传播 170

6.4.1 时间系统的分类 170

6.4.2 定时系统 171

6.4.3 定时系统的误差 173

6.4.4 时间同步系统 175

6.5 小结 181

习题 182

参考文献 182

第7章 实时多任务系统 183

7.1 概要 183

7.2 实时系统和实时操作系统 183

7.2.1 实时系统 183

7.2.2 实时操作系统 184

7.3 运行多任务的简单系统 186

7.3.1 前台／后台系统 186

7.3.2 循环调度系统 187

7.4.1 任务及任务切换 189

7.4 实时多任务系统 189

7.4.2 实时任务调度 191

7.4.3 中断处理 195

7.4.4 任务调度策略 197

7.5 多任务之间的相互关系 201

7.5.1 任务间通信机制 201

7.5.2 任务的同步和互斥 203

7.5.3 优先级反转 207

7.6 实时通信 209

7.6.1 实时通信对时间的要求 210

7.6.2 具有实时性的介质访问控制 210

7.6.3 流量控制 213

参考文献 215

7.7 小结 215

习题 215

第8章 控制软件设计 217

8.1 概要 217

8.2 软件设计的基本知识 217

8.2.1 软件设计的策略和目标 217

8.2.2 软件设计的过程和方法 219

8.2.3 结构化设计方法 219

8.2.4 面向对象的设计方法和UML 221

8.2.5 顺序逻辑系统的设计方法 226

8.2.6 模块设计的若干概念 231

8.3 任务 234

8.3.1 任务的一般描述 234

8.3.2 多任务的实现模型 235

8.3.3 任务的结构设计 237

8.3.4 任务的聚合 239

8.3.5 任务间的相互关系 239

8.4 设备驱动器 241

8.4.1 设备驱动器基本概念 241

8.4.2 设备驱动器开发策略 243

8.4.3 设备驱动器的结构设计 246

8.4.4 设备驱动器的初始化 251

8.5 小结 253

习题 253

参考文献 254

9.2 靠性的基本知识 255

第9章 高可靠性系统 255

9.1 概要 255

9.2.1 可靠性系统中的基本概念 256

9.2.2 高可靠性系统的分类 257

9.2.3 故障的分类和定义 259

9.2.4 实现可靠性系统的基本方法 260

9.3 硬件的可靠性 261

9.3.1 硬件可靠性的评估 261

9.3.2 保证硬件可靠性的基本途径 264

9.3.3 机箱系统的热管理 265

9.4 容障系统 267

9.4.1 容障系统中的基本概念 267

9.4.2 表决方式容障系统 269

9.4.3 备份式容障系统 272

9.4.4 高可用性系统 275

9.4.5 看门狗技术 277

9.4.6 软件分区 281

9.5 系统的核查和验证 285

9.5.1 核查 285

9.5.2 验证与故障注入 286

9.6 小结 290

习题 291

参考文献 291

索引 293