微型计算机工业控制PDF电子书下载

第一章 微型计算机工业控制概述 1

第一节 微型计算机工业控制发展概况 1

第二节 微机工业控制系统的组成 2

一、控制硬件 2

二、控制软件 3

第三节 微机工业控制系统的分类 4

一、生产过程巡回检测和数据处理系统 5

二、直接数字控制系统（DDC） 6

三、监督控制系统（SCC） 6

四、集散型控制系统 7

第四节 对微机控制系统的要求 8

一、对系统的要求 8

二、典型的系统输入信号 9

三、系统的性能 11

第二章 被控系统数学模型的建立 13

第一节 控制系统的数学基础 13

一、微分方程和拉普拉斯变换 14

二、用拉氏变换求解线性常微分方程 16

三、差分方程 17

四、Z变换和Z反变换 18

五、用Z变换求解线性差分方程 21

六、状态方程 22

七、传递函数 23

八、系统方块图和传递函数 27

九、脉冲传递函数 29

第二节 建立被控对象数学模型的一般方法和步骤 32

一、建立被控对象数学模型的一般方法 32

二、建立被控对象数学模型的一般步骤 33

第三节 用解析法建立确定性控制系统模型 34

一、热交换系统模型的建立 34

二、轧钢生产过程的模型建立 35

第四节 连续变化的被控对象传递函数的离散化方法 40

一、Z变换法 40

二、带有零阶保持器系统的Z变换 41

三、差分反演法 41

四、双线性变换法 42

五、带有频率歪扭的双线性变换 42

六、根匹配法 44

七、修正的根匹配法 45

第五节 从连续时间模型确定离散时间模型 45

第六节 用实验法确定或识别系统的数学模型 47

一、最小二乘法 47

二、决定纯滞后τ0 49

三、用最小二乘法确定高阶差分方程系数 49

四、多输入变量系统的动态方程识别 51

第七节 用相关分析法确定或识别随机控制系统的数学模型 54

一、随机信号的性质与自相关函数、互相关函数和谱密度函数的关系 54

二、用互相关函数法测定对象的脉冲响应函数 56

三、准随机信号——伪随机码 58

四、用伪随机码识别系统的步骤 59

五、从脉冲响应建立离散系统的状态方程 65

习题和思考题 67

第三章 信号转换和传感器 67

第一节 传感器的作用和构成方法 67

第二节 传感器的分类 69

一、按被测物理量分类 70

二、按工作原理分类 70

三、按能量传递方式分类 70

第三节 温度测量及温度传感器 70

一、热电式温度传感器——热电偶 71

二、热电偶测温线路 76

三、热阻式温度传感器 78

四、晶体管和集成电路温度传感器 82

五、热辐射传感器及其测温方法 84

第四节 压力传感器及压力测量 85

一、电阻式应变传感器及测量电路 86

二、电容式压力传感器及测量电路 91

第五节 流量测量技术及流量传感器 97

一、流量测量原理 97

二、孔板流量传感器 98

三、涡轮流量传感器 99

四、超声波流速传感器 100

第六节 液面测量及液面传感器 101

一、电容式液面传感器 102

二、放射线式液面传感器 102

第七节 模拟量／模拟量转换器 103

一、I/V转换器 104

二、V/I转换器 105

三、光电隔离器 106

四、V/F和F/V变换器及其在模拟信号传送中的应用 112

习题和思考题 118

第四章 微机控制系统接口技术 118

第一节 微型计算机的接口类型 118

一、总线的一般概念 119

二、微机内部接口总线类型 120

三、8080/8085微处理器I/O接口结构 126

四、16位微机I/O结构 127

五、智能I/O接口 134

第二节 接口信息交换方式与控制 137

一、存储器和I/O的映射方式 138

二、并行I/O方式 139

三、串行I/O方式 143

四、I/O数据传送控制方法 145

第三节 接口电路与微机的连接方法 149

一、I/O接口电路的寻址 149

二、I/O接口电路与CPU总线时序的关系 151

第四节 总线技术及标准 153

一、STD总线 153

二、APPLEⅡ总线 157

三、IBM-PC总线 159

第五节 APPLEⅡ总线应用举例 162

一、128路传感器选择电路 162

二、A/D转换接口控制电路 162

习题和思考题 165

第五章 A/D、D/A转换技术及模拟量输入输出通道 165

第一节 微机控制的模／数、数／模通道一般形式 165

第二节 D/A转换原理和IC D/A转换芯片 166

一、D/A转换器基本原理 166

二、单片数模转换器DAC0832及其应用 170

三、单片D/A转换器与CUP的接口 175

四、串行数据输入12位D/A转换器AD7543 177

五、D/A转换器的应用举例 180

第三节 A/D转换原理和IC A/D转换芯片 181

一、A/D转换器工作原理 182

二、模数转换器ADC0809及应用 186

三、A/D转换器与微机系统的连接 189

四、ICL7135精密的4 1/2位单片A/D转换器 191

五、ADC芯片应用举例 196

第四节 采样保持电路 198

一、采样保持的作用及过程 198

二、常用的采样保持器集成芯片AD582 199

三、采样保持器的主要参数 201

第五节 多路模拟开关 201

一、多路模拟开关集成芯片 201

二、常用模拟多路开关的参数 203

第六节 微机系统中A/D、D/A通道具体设计 204

一、A/D通道的几种具体结构形式 205

二、D/A通道的几种具体结构形式 206

三、A/D、D/A通道设计步骤 207

习题和思考题 213

第六章 微机开环数值控制 213

第一节 微机顺序控制器 213

一、单板微机顺序控制器 213

二、PC机顺序控制器 219

三、通用算法的可编程序高级顺序控制器 223

四、群控 226

第二节 开环数值插补控制 227

一、数值插补控制的基本原理 227

二、四方向逐点比较法线性插补原理 228

三、八方向逐点比较法线性插补原理 232

四、四方向任意二次曲线逐点比较法插补原理 236

五、三次曲线的直接插补 242

第三节 数据采集系统 245

一、采样与采样定理 245

二、数据采集系统设计 246

习题和思考题 248

第七章 数字PID控制算法和数字控制器的直接设计 248

第一节 模拟PID调节器简介 249

一、比例调节器 249

二、比例积分调节器 250

三、比例积分微分调节器 251

第二节 PID算法的数字实现 251

一、PID控制算式的数字化 252

二、PID算法程序设计 254

三、PID控制算法的几种发展 260

第三节 具有最快响应的无波纹控制系统………………………………………………（265 ） 266

一、直接数字控制系统的脉冲传递函数 266

二、被控对象为一阶环节时D（Z）的设计 266

三、被控对象为二阶环节时D（Z）的设计 268

第四节 具有纯滞后的数字控制系统的设计——达林算法 271

一、达林算法的D（Z）基本形式 271

二、振铃现象及消除方法 273

第五节 控制算法在微机上的实现 275

一、实现D（Z）的几种计算方法 275

二、D（Z）算法的微机程序设计 279

第六节 数字控制系统参数的整定 287

一、采样周期T的确定 287

二、扩充临界比例度法 288

三、扩充响应曲线法 288

四、优选法 289

第七节 APPLE-Ⅱ（微型机）控制的多路温度PID控制系统 290

一、概述 290

二、八路温度控制系统的硬件设计 290

三、软件设计 296

习题和思考题 302

第八章 微机自动检测技术 302

第一节 微机检测装置的结构 303

第二节 被检测信号的统一及其处理方法 304

一、由现场前置放大器统一输出信号 304

二、使用统一信号输出的传送仪表 304

三、将微弱信号直接输入微机的问题 306

第三节 多路检测系统中微弱电平模拟输入电路的设计方法 307

一、微弱电平信号多路切换器的使用问题 307

二、继电器式多路转换器 309

三、无噪声故障的飞渡电容器式继电器多路转换器 309

四、提高继电器多路转换器扫描速度的方法 311

五、理想的变压器隔离式半导体多路转换器 311

六、多路转换器与微机的接口 312

第四节 微机线性化技术 313

一、一次插入法的线性化方法 313

二、对传感器特性进行高次多项式的近似模拟 316

第五节 检测系统中的抗干扰措施 324

一、串模干扰和共模干扰 324

二、串模干扰抑制 325

三、共模干扰抑制 326

习题和思考题 329

第九章 执行器及应用技术 329

第一节 执行器的分类及电动执行器的工作原理 330

一、执行器的分类及组成 330

二、电动执行器的组成及分类 331

三、电动执行器机构的主要技术要求 332

四、电动执行机构的一般构成原理 332

第二节 功率驱动器——可控硅及其应用 333

一、单向可控硅的工作原理及其特性 334

二、双向可控硅 337

三、可控硅在工业控制系统中的应用 338

第三节 电动机（马达）及其在工业控制系统中的应用 345

一、单相感应电动机及其控制 345

二、三相感应电动机 347

三、伺服马达 348

第四节 步进电机及其控制 350

一、步进电机的工作方式 350

二、步进电机的脉冲分配程序 351

三、步进电机的速度控制程序 353

四、微机控制四相步进电机的实例 355

第五节 电磁线圈及其使用方法 356

第六节 液压驱动方式的执行部件及其控制方法 357

习题与思考题 360

附录A 360

附录B 363

参考文献 365