第1章 概论 1
1.1 控制理论在工程中的发展 1
1.1.1 经典控制算法 1
1.1.2 现代控制理论 2
1.1.3 智能控制理论 3
1.2 控制系统相关概念 4
1.2.1 控制系统结构及基本组成 4
1.2.2 控制系统设计要求 6
1.2.3 控制系统设计的步骤 6
第2章 工业控制常用软硬件及其应用 8
2.1 PC/104与C语言 8
2.1.1 PC/104总线与PC/104主板 8
2.1.2 PC/104总线结构的功能扩展模块 10
2.1.3 操作系统 11
2.1.4 C语言与Turbo C编译环境 12
2.1.5 基于C语言的PC/104应用程序设计 13
2.1.6 应用实例 16
2.2 工业控制计算机与VC++ 18
2.2.1 工控机与数据采集卡 18
2.2.2 C++语言与VC++集成开发环境 20
2.2.3 应用实例 22
2.3 DSP与CCS 23
2.3.1 DSP概述 23
2.3.2 CCS软件 29
2.3.3 应用实例 31
2.4 MATLAB/Simulink与自动控制 33
2.4.1 MATLAB基础知识 33
2.4.2 MATLAB与自动控制 35
2.4.3 Simulink与控制系统仿真 42
2.4.4 应用实例 51
2.5 RTW与控制系统开发 51
2.5.1 RTW简介 52
2.5.2 RTW基本概念及工作流程 52
2.5.3 RTW的安装与设置 54
2.5.4 RTW与xPC目标环境 56
2.5.5 RTW与CCS 69
第3章 直流电动机控制系统设计 74
3.1 直流电动机控制实验系统概述 74
3.2 直流电动机及其数学模型 75
3.2.1 直流电动机对象 75
3.2.2 电动机对象的数学模型 76
3.3 直流电动机速度控制器设计及验证 79
3.3.1 PID控制器概述 79
3.3.2 PID控制器设计及验证 81
3.4 直流电动机位置控制器设计及验证 85
3.4.1 根轨迹法及验证 86
3.4.2 PV控制器设计及验证 88
3.4.3 频率校正控制器设计及验证 90
第4章 倒立摆控制系统设计研究 94
4.1 倒立摆控制系统概述 94
4.2 直线一级倒立摆平衡控制 95
4.2.1 直线一级倒立摆建模 95
4.2.2 基于极点配置的倒立摆状态反馈控制器设计 99
4.2.3 倒立摆状态反馈控制器验证 102
4.3 环形二级倒立摆平衡控制 103
4.3.1 环形二级倒立摆的物理模型 103
4.3.2 LQR控制算法 107
4.3.3 环形二级倒立摆的LQR控制器设计及验证 108
第5章 DCS控制系统设计 111
5.1 DCS的体系结构 111
5.1.1 DCS的概念 111
5.1.2 DCS的基本组成 111
5.1.3 DCS的硬件 116
5.1.4 DCS的软件 118
5.1.5 DCS的网络结构 123
5.2 典型DCS系统简介 125
5.2.1 Honeywell公司的TDC—3000系统 125
5.2.2 和利时公司的HOLLiAS MACS系统 125
5.2.3 西门子公司的SIMATIC PCS7系统 126
5.3 HOLLiAS MACS在催化裂化联合装置的应用 127
5.3.1 工艺简介 127
5.3.2 催化联合装置生产线的特点和控制范围 129
5.3.3 某催化裂化联合装置的系统结构和配置 130
5.3.4 过程控制方案 132
5.3.5 控制方案实现 135
5.4 PCS7在锅炉系统换热器温度控制中的应用 141
5.4.1 锅炉系统工艺流程及换热器温度控制系统建模 141
5.4.2 PCS7组态 144
5.4.3 换热器热流出口的温度控制系统的设计与组态 146