在現代工業過程中,計算機控制系統已成為不可或缺的部分。本書系《計算機控制系統》一書的第三版,比較全面地闡述了構成計算機控制系統的各方面的理論知識與技術基礎。
本書在精選第二版主要內容的基礎上,修訂與增補了新的內容,全書共分十章。主要內容有:計算機控制系統的一般知識與概述;計算機控制系統的基礎;計算機控制系統中的總線技術;輸入輸出接口技術;數據通信技術;網絡技術(包括計算機網絡的基礎知識、無線通信網絡、控制網絡與現場總線技術等);控制策略、模型預測控制和模糊控制,并對工程上的實現也作了介紹;軟件技術(包括數據庫技術、應用軟件以及商品化的工業控制軟件等)。在介紹了基本的理論知識與技術基礎后,本書還詳盡地介紹了典型的計算機控制系統設計技術、方法以及不同規模的計算機控制系統應用實例,最后介紹了流程工業企業綜合自動化系統(現代集成制造系統)。
本書深入淺出,內容豐富,系統性強,不僅適合于高等院校自動化、電氣工程及其自動化、機電一體化及計算機應用等相關專業高年級本科生或研究生作為“計算機控制系統”或相近課程的教材,同時也可供從事工業控制及相關領域工作人員參考。
本書作者為了方便教學,已制作出可供電子教學用的投影版軟件。
第一章 緒論
第一節 計算機控制系統的一般概念
一、計算機控制系統概述
二、計算機控制系統的組成
三、計算機控制系統的效益
第二節 計算機控制系統的分類
一、計算機巡回檢測和操作指導系統
二、計算機直接數字控制系統DDC
三、計算機監督控制系統SCC
四、計算機集散控制系統DCS
五、現場總線控制系統FCS
六、工業過程的計算機集成制造系統(流程CIMS)
第三節 計算機控制系統的設計與實現
一、設計與實施計算機控制系統的一般步驟
二、計算機控制系統的設計方法
第一章 緒論
第一節 計算機控制系統的一般概念
一、計算機控制系統概述
二、計算機控制系統的組成
三、計算機控制系統的效益
第二節 計算機控制系統的分類
一、計算機巡回檢測和操作指導系統
二、計算機直接數字控制系統DDC
三、計算機監督控制系統SCC
四、計算機集散控制系統DCS
五、現場總線控制系統FCS
六、工業過程的計算機集成制造系統(流程CIMS)
第三節 計算機控制系統的設計與實現
一、設計與實施計算機控制系統的一般步驟
二、計算機控制系統的設計方法
第四節 過程計算機控制系統的發展概況及趨勢
思考題與習題
第二章 計算機控制系統基礎
第一節 計算機控制系統的采樣及信號特點
一、計算機控制系統的信號形式
二、信號的采樣、采樣周期和采樣定理
三、信號的保持
第二節 計算機控制系統的數學模型
一、Z變換
二、計算機控制系統的數學模型
第三節 離散控制系統的分析
一、系統的穩定性
二、系統的可控性、可達性和可觀性、可檢測性
三、系統的靈敏性和魯棒性
思考題與習題
第三章 計算機控制系統中的總線技術
第一節 總線技術概論
一、總線的概念
二、總線的分類
三、總線的模板化結構
四、總線的體系結構
五、總線的控制方式
第二節 RS?232總線
一、RS?232標準的功能特性
二、RS?232標準的電氣特性
三、RS?232的機械特性
四、RS?232的常用連接方法
第三節 RS?449、RS?422、RS?423及RS?485標準
一、RS?449標準接口
二、RS?422標準接口
三、RS?423標準接口
四、RS?485標準接口
第四節 SPI總線
一、SPI總線的組成
二、SPI總線的時序
三、SPI示例電路
第五節 I2C總線
一、I2C總線的特點
二、I2C總線的工作原理
三、I2C示例電路
思考題與習題
第四章 計算機的輸入輸出接口技術
第一節 模擬量輸出接口
一、D/A轉換器原理及器件
二、D/A轉換器接口與隔離技術
三、D/A轉換模板的標準化設計
第二節 模擬量輸入接口
一、A/D轉換原理及器件
二、A/D轉換器接口與隔離技術
三、A/D轉換模板的標準化設計
第三節 開關量輸入輸出接口
一、開關量的概念及種類
二、開關量輸入接口
三、開關量輸出接口
四、開關量輸入輸出模板的標準化設計
第四節 人機交互接口
一、鍵盤接口
二、顯示器接口
三、打印機接口
四、其他人機接口
思考題與習題
第五章 計算機控制系統中的數據通信技術
第一節 數據通信的基礎知識
一、數據通信概述
二、數據傳輸方式
三、多路復用技術
四、數據交換技術
第二節 數據通信設備
一、通信適配器
二、調制解調器
三、通信介質(媒質)
第三節 數據通信中的檢錯與糾錯
一、奇/偶校驗
二、循環冗余校驗CRC
三、恒比碼
思考題與習題
第六章 計算機控制系統中的網絡技術
第一節 概述
一、計算機網絡的定義
二、計算機網絡的主要功能
三、計算機網絡的分類
四、計算機網絡的基本協議
第二節 計算機局域網絡
一、局域網絡和拓撲結構
二、網絡操作系統
第三節 計算機網絡互連及其協議
一、概述
二、網絡互連方法
三、網絡互連部件
四、廣域網和遠程網
五、 Internet
第四節 控制網絡與現場總線
一、控制網絡
二、現場總線概述
三、現場總線標準
四、具有代表性的現場總線
第五節 無線網絡通信
一、 Zigbee技術
二、藍牙技術
三、 WiFi技術
四、幾種無線通信技術的比較
第六節 控制網絡與企業網絡
一、控制系統中計算機網絡體系結構
二、企業的網絡管理
三、實施案例
思考題與習題
第七章 計算機控制系統中的控制策略
第一節 數字濾波和數據處理
一、采樣數據的合理性判別及報警
二、數字濾波
三、數據處理
第二節 數字PID控制算法
一、標準數字PID控制算法
二、數字PID控制算法的改進
三、數字PID控制的參數整定
四、PID控制回路的性能評估
第三節 基于數字PID控制的多回路控制系統
一、串級控制系統
二、前饋控制系統
三、純滯后補償控制系統
第四節 模型預測控制
一、模型預測控制的基本原理
二、動態矩陣控制(DMC)
三、模型算法控制(MAC)
四、廣義預測控制(GPC)
五、小結
第五節 模糊控制
一、預備知識
二、模糊控制的基本原理
三、模糊控制器的設計
四、模糊控制器的改進
五、模糊控制器的工業應用舉例
第六節 控制策略的工程實現
一、給定值處理
二、被控量處理
三、偏差處理
四、控制策略的實現
五、控制量處理
六、自動/手動切換
思考題與習題
第八章 計算機控制系統軟件技術基礎
第一節 概述
一、計算機控制系統軟件技術基礎
二、計算機控制系統軟件構成
三、計算機控制系統軟件特點
第二節 面向計算機控制的操作系統
一、操作系統的功能和任務
二、操作系統的分類
三、實時操作系統
四、嵌入式操作系統
第三節 計算機控制系統中的數據庫
一、數據庫系統概述
二、實時數據庫
三、分布式實時數據庫
第四節 數據庫的接口設計
第五節 計算機控制系統的應用軟件
一、計算機控制系統應用軟件的需求
二、應用軟件設計技術
三、應用軟件開發環境及平臺
四、計算機控制系統應用軟件設計
五、商品化的工業控制軟件
思考題與習題
第九章 計算機控制系統的設計與實施
第一節 計算機控制系統設計原則和步驟
一、計算機控制系統設計原則
二、設計與實施過程計算機控制系統的步驟
第二節 計算機控制系統的設計與實施
一、計算機控制系統的總體方案設計
二、硬件的工程設計與實現
三、軟件的工程設計與實現
四、控制系統的調試與投運
第三節 過程計算機控制系統的抗干擾與
可靠性技術
一、計算機控制系統的抗干擾技術
二、系統供電與接地技術
三、看門狗及其電源掉電檢測技術
第四節 計算機控制系統的應用實例
一、典型長網紙機的計算機控制系統設計實例
二、基于RTLinux和PC/104的微型無人空間飛行器控制系統
三、以工業控制計算機為核心的鍋爐控制系統
四、基于PLC與DCS的大中型計算機控制系統
五、結論
思考題與習題
第十章 流程工業企業綜合自動化系統
第一節 概述
一、CIMS的概念與發展
二、流程工業CIMS與離散工業CIMS之比較
第二節 流程工業CIMS的體系結構
一、流程工業CIMS的功能結構及遞階控制層次
二、流程工業CIMS的體系結構模型
三、基于三層結構的流程工業現代集成制造體系結構
四、間歇生產方式對流程工業CIMS的影響
第三節 流程工業CIMS的核心問題及關鍵技術
一、系統集成
二、系統優化
三、建立CIMS集成環境的關鍵技術
四、實現流程工業CIMS功能集成的關鍵技術
第四節 流程工業CIMS設計示例
一、CIMS的體系結構
二、實施效果
思考題與習題
附錄 ASCII碼
一、非打印ASCII碼(控制代碼)
二、可打印ASCII碼(控制代碼)
三、按字節 計算CRC的C語言程序示例
參考文獻