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第1章 绪论 1

1.1 过程控制的基本概念 1

1.1.1 过程控制系统的基本组成 1

1.1.2 过程控制系统的过渡过程 2

1.2 计算机过程控制系统的一般组成 4

1.2.1 硬件组成 4

1.2.2 软件组成 5

1.3 计算机过程控制系统的一般类型 6

1.3.1 计算机过程控制系统的发展 6

1.3.2 计算机过程控制系统的分类 7

小结与讨论 9

习题 11

第2章 计算机过程控制技术的理论基础 12

2.1 信号的采样与复现 12

2.1.1 连续信号的采样 12

2.1.2 采样定理 13

2.1.3 信号的复现与保持 15

2.2 Z变换 16

2.2.1 Z变换的定义 16

2.2.2 Z变换定理 20

2.2.3 用Z变换解线性常系数差分方程 23

2.2.4 Z反变换 25

2.2.5 线性离散系统的脉冲传递函数 31

小结与讨论 34

习题 35

第3章 信号转换 37

3.1 D/A转换器 37

3.1.1 线性D/A转换原理 37

3.1.2 集成化D/A转换器 41

3.2.1 频率/数字转换 44

3.2 准数字信号的数字转换 44

3.2.2 周期、脉宽及时间间隔/数字转换 45

3.2.3 频率比fg/fA测量 47

3.3 逐次逼近式A/D转换器 48

3.3.1 逐次逼近式A/D转换原理 48

3.3.2 集成化逐次逼近式A/D转换器 51

3.4 双积分式A/D转换器 57

3.4.1 双积分式A/D转换原理与特性 57

3.4.2 双积分式A/D转换的特性与参数选择 60

3.4.3 集成化双积分式A/D转换器 63

3.5 电压/频率转换式A/D转换器 69

3.5.1 电荷平衡式V/f转换工作原理 70

3.5.2 集成化V/f转换器 71

小结与讨论 72

习题 73

第4章 简单控制系统及数字PID控制算法 75

4.1 简单控制系统 75

4.1.1 被控对象的特性分析 76

4.1.2 简单控制系统的设计原则 86

4.2 数字PID控制算法 88

4.2.1 PID控制原理 89

4.2.2 数字PID控制算法 90

4.2.3 改进的PID控制算法 94

4.3 PID参数整定 99

4.3.1 参数整定方法 100

4.3.2 数字PID参数整定 102

4.4 简单控制系统应用实例——直线电机的数字PID控制 102

4.4.1 控制系统的硬件组成 103

4.4.2 系统的软件组成 103

4.4.4 PID参数的自整定 104

4.4.3 PID控制算法的选取 104

小结和讨论 105

习题 106

第5章 复杂控制系统 108

5.1 串级控制系统 108

5.1.1 串级控制系统的基本概念 108

5.1.2 串级控制系统的工作过程 110

5.1.3 串级控制系统的特性分析 111

5.1.4 串级控制系统的设计原则 114

5.1.5 串级控制系统的控制参数整定 116

5.2 比值控制系统 117

5.2.1 常见比值控制系统 118

5.2.2 比值控制系统的设计 120

5.2.3 比值控制系统的参数整定 122

5.3 前馈控制系统 122

5.3.1 前馈控制系统的基本概念 122

5.3.2 前馈控制系统的设计 123

5.3.3 前馈-反馈控制系统 125

5.4 其它复杂控制系统简介 127

5.4.1 史密斯(Smith)预估补偿法 127

5.4.2 解耦控制系统简介 129

小结和讨论 130

习题 131

第6章 集散系统及现场总线控制系统 133

6.1 集散系统 133

6.1.1 集散系统发展概况 133

6.1.2 集散系统的特点 134

6.1.3 集散系统的过程控制级 135

6.1.4 集散系统的控制管理级 155

6.1.5 集散系统的生产经营管理级 161

6.2 现场总线控制系统 162

6.2.2 现场总线的优点 163

6.2.1 现场总线的本质含义 163

6.2.3 现场总线产生的历程 165

6.2.4 几种典型的现场总线 166

6.2.5 现场总线控制系统的应用——乙腈废水处理系统 169

小结与讨论 173

习题 174

第7章 智能控制系统 175

7.1 模糊控制系统 175

7.1.1 模糊控制系统与模糊控制器的组成及工作原理 175

7.1.2 模糊控制器的结构 184

7.1.3 模糊控制器设计的基本方法 192

7.2 人工神经网络与神经网络控制系统 214

7.2.1 人工神经网络 214

7.2.2 BP网络及BP网络控制系统 223

小结与讨论 232

习题 233

第8章 计算机控制系统的设计与实现 234

8.1 计算机控制系统的研制过程 234

8.1.1 系统论证 234

8.1.2 系统设计 236

8.1.3 系统的模拟调试 237

8.1.4 系统的现场联调与运行 237

8.2 计算机过程控制系统软件设计 238

8.2.1 软件开发平台 238

8.2.2 数据采集及控制输出程序 238

8.2.3 数据的存贮与读取 239

8.2.4 通讯程序 239

8.2.5 控制系统中多任务结构的实现 241

8.3 计算机过程控制系统设计的实例分析 241

8.3.1 功能规范 241

8.3.2 性能规定 242

8.3.3 系统设计 243

小结与讨论 245

习题 246

第9章 计算机过程控制系统的抗干扰技术 247

9.1 干扰的分类及来源 247

9.1.1 差模干扰(串模干扰、常模干扰) 247

9.1.2 共模干扰(共式干扰、共态干扰) 247

9.2 常用的抗干扰器件 248

9.2.1 隔离变压器 248

9.2.2 光电耦合器 249

9.2.3 隔离放大器 250

9.2.4 滤波器 252

9.2.5 DC-DC转换器 252

9.3 常用抗干扰技术 253

9.3.1 硬件抗干扰 253

9.3.2 软件抗干扰 254

9.3.3 计算机过程控制系统抗干扰设计实例 256

小结与讨论 258

习题 259

10.1.1 光电雷达系统介绍 260

10.1 计算机测试诊断系统——某型飞机光电雷达性能检测及故障诊断系统 260

第10章 计算机过程控制系统典型实例 260

10.1.2 硬件设计 261

10.1.3 具体硬件配置 262

10.1.4 系统软件设计 262

10.2 直接数字控制系统(DDC)——电厂化学中和池废水处理计算机控制系统 266

10.2.1 工艺介绍 266

10.2.2 系统硬件 267

10.2.3 系统的软件设计 268

10.2.4 技术难点及解决办法 269

10.3.1 工艺概述 270

10.3 分散型控制系统——TDC-3000实现的水泥熟料生产线集散控制系统 270

10.3.2 系统配置 271

10.3.3 过程控制功能 273

10.3.4 用户界面设计 275

10.4 智能控制系统 275

10.4.1 煤气混合流量配比及热值串级模糊控制系统 275

10.4.2 基于神经网络的钢包精炼炉控制系统 279

小结与讨论 286

习题 286

参考文献 288