計算機控制系統(tǒng)

第1章緒論11.1計算機控制系統(tǒng)概述11.1.1計算機控制系統(tǒng)及其特點11.1.2計算機控制系統(tǒng)組成31.2計算機控制系統(tǒng)應(yīng)用類型41.2.1計算機監(jiān)測與操作指導(dǎo)系統(tǒng)41.2.2順序控制系統(tǒng)51.2.3直接數(shù)字控制系統(tǒng)51.2.4監(jiān)督控制系統(tǒng)61.2.5集散控制系統(tǒng)61.3計算機控制系統(tǒng)發(fā)展與應(yīng)用71.3.1計算機控制系統(tǒng)發(fā)展歷史71.3.2計算機控制系統(tǒng)應(yīng)用趨勢81.4計算機控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)問題91.4.1計算機控制系統(tǒng)設(shè)計步驟91.4.2計算機控制系統(tǒng)實現(xiàn)注意問題10第2章計算機控制系統(tǒng)信號基礎(chǔ)122.1計算機控制系統(tǒng)信號類型122.1.1信號類型122.1.2計算機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)132.2模數(shù)轉(zhuǎn)換理論基礎(chǔ)142.2.1采樣過程142.2.2采樣信號的數(shù)學描述與采樣定理152.2.3采樣信號的量化與編碼182.3數(shù)模轉(zhuǎn)換理論基礎(chǔ)192.3.1模擬信號理想恢復(fù)過程192.3.2非理想恢復(fù)過程202.3.3零階保持器202.3.4一階保持器22習題與思考題23第3章計算機控制系統(tǒng)數(shù)學描述243.1時域描述差分方程243.1.1什么是差分243.1.2差分方程243.1.3差分方程的求解253.2z域描述——脈沖傳遞函數(shù)263.2.1z變換定義及表達式273.2.2z反變換283.2.3脈沖傳遞函數(shù)313.3計算機控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析333.3.1s平面與z平面的映射關(guān)系343.3.2計算機控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性353.3.3穩(wěn)態(tài)誤差38習題與思考題38第4章數(shù)字控制器模擬化設(shè)計方法404.1模擬化設(shè)計的基本理論404.1.1模擬化設(shè)計基本原理404.1.2離散控制器模擬化的數(shù)學描述404.1.3數(shù)字控制器模擬化設(shè)計步驟424.2連續(xù)域控制器離散化方法424.2.1z變換法424.2.2前向差分法434.2.3雙線性變換法454.2.4階躍響應(yīng)不變法474.3數(shù)字PID控制器設(shè)計484.3.1PID控制規(guī)律及其作用484.3.2模擬PID控制器離散化504.3.3數(shù)字PID控制算法改進524.3.4PID調(diào)節(jié)參數(shù)整定564.3.5采樣周期的選擇59習題與思考題60第5章數(shù)字控制器離散直接設(shè)計方法615.1脈沖傳遞函數(shù)解析設(shè)計原理615.1.1數(shù)字控制器D(z)的一般形式615.1.2D(z)在物理上的可實現(xiàn)性625.1.3閉環(huán)穩(wěn)定性要求635.1.4離散直接設(shè)計一般步驟635.2最少拍控制系統(tǒng)設(shè)計645.2.1最少拍無差系統(tǒng)645.2.2最少拍無差系統(tǒng)閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)確定655.2.3最少拍控制器D(z)的確定655.2.4最少拍控制系統(tǒng)數(shù)字控制器的設(shè)計665.3純滯后對象的控制算法——史密斯預(yù)估器685.3.1純滯后對系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響685.3.2史密斯補償控制原理695.3.3史密斯補償器的計算機實現(xiàn)705.4純滯后對象的控制算法——大林算法725.4.1大林算法基本原理725.4.2大林算法數(shù)字控制器的基本形式735.4.3振鈴現(xiàn)象及消除方法745.4.4大林算法的設(shè)計步驟765.5數(shù)字控制器的程序?qū)崿F(xiàn)775.5.1直接程序設(shè)計法775.5.2串行程序設(shè)計法785.5.3并行程序設(shè)計法79習題與思考題80第6章控制技術(shù)中計算機主機簡介816.1工業(yè)控制計算機816.1.1工控機的特點816.1.2工控機的組成836.2可編程控制器(PLC)846.2.1可編程控制器的特點846.2.2可編程控制器的組成846.2.3可編程控制器的工作原理856.3單片機866.3.1單片機的特點866.3.2單片機的組成876.3.3單片機的組成896.4數(shù)字信號處理器(DSP)916.4.1DSP的特點916.4.2DSP的基本結(jié)構(gòu)916.4.3TMS320LF2407簡介926.5ARM處理器946.5.1ARM處理器簡介946.5.2ARM處理器體系結(jié)構(gòu)946.5.3ARM7處理器簡介95習題與思考題97第7章控制系統(tǒng)接口技術(shù)——輸入輸出通道987.1模擬量輸入接口技術(shù)987.1.1模擬量輸入通道結(jié)構(gòu)987.1.2信號調(diào)理987.1.3多路開關(guān)997.1.4前置放大器997.1.5采樣保持器1007.1.6A/D轉(zhuǎn)換器1007.2模擬量輸出接口技術(shù)1037.2.1模擬量輸出通道結(jié)構(gòu)1047.2.2D/A轉(zhuǎn)換器及其接口1047.3開關(guān)量輸入接口技術(shù)1077.3.1開關(guān)量輸入通道一般結(jié)構(gòu)1077.3.2開關(guān)量輸入信號的調(diào)理1087.4開關(guān)量輸出接口技術(shù)1097.4.1開關(guān)量輸出通道一般結(jié)構(gòu)1097.4.2開關(guān)量輸出驅(qū)動電路1097.5人機接口1107.5.1鍵盤接口技術(shù)1107.5.2顯示器接口技術(shù)1117.6執(zhí)行器1147.6.1繼電器1147.6.2固態(tài)繼電器1157.6.3電動機執(zhí)行器116習題與思考題118第8章計算機控制系統(tǒng)程序設(shè)計1208.1應(yīng)用軟件設(shè)計1208.1.1計算機控制系統(tǒng)的應(yīng)用軟件1208.1.2應(yīng)用軟件設(shè)計方法1218.1.3控制軟件的設(shè)計1238.2計算機控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法1248.2.1數(shù)據(jù)線性化處理和非線性補償1248.2.2標度變換1278.2.3查表法1288.3數(shù)字濾波130習題與思考題133第9章計算機控制系統(tǒng)抗干擾技術(shù)1349.1干擾的來源1349.1.1干擾的來源1349.1.2干擾的作用形式1359.1.3干擾的傳播途徑1369.1.4系統(tǒng)抗干擾措施1379.2空間電磁抗干擾措施1379.2.1屏蔽技術(shù)1379.2.2電氣線路屏蔽1389.3傳導(dǎo)抗干擾措施1399.3.1差模干擾抑制1409.3.2共模干擾抑制1409.4系統(tǒng)供電與接地的抗干擾措施1429.4.1系統(tǒng)供電的抗干擾措施1439.4.2系統(tǒng)接地的抗干擾措施1459.4.3PCB板抗干擾措施1479.5軟件抗干擾與冗余技術(shù)1489.5.1程序的抗干擾技術(shù)1499.5.2開關(guān)量（數(shù)字量）信號輸入輸出的軟件抗干擾技術(shù)1509.6提高計算機控制系統(tǒng)可靠性方法1509.6.1硬件可靠性設(shè)計1509.6.2軟件可靠性設(shè)計151第10章計算機控制系統(tǒng)的整體設(shè)計與實施15310.1計算機控制系統(tǒng)設(shè)計原則15310.1.1計算機控制系統(tǒng)設(shè)計原則15310.1.2計算機控制系統(tǒng)設(shè)計步驟15510.2計算機控制系統(tǒng)工程設(shè)計與實施15810.2.1需求調(diào)查15910.2.2可行性分析15910.2.3總體方案設(shè)計15910.2.4硬件的工程實現(xiàn)16010.2.5軟件的工程實現(xiàn)16210.2.6系統(tǒng)調(diào)試與現(xiàn)場運行164第11章太陽能電子秤單片機控制系統(tǒng)設(shè)計16611.1電子秤及其控制要求16611.1.1概述16611.1.2控制要求16611.2系統(tǒng)總體方案設(shè)計16711.2.1系統(tǒng)組成及工作原理16711.2.2稱重模塊的數(shù)據(jù)處理16811.3系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計16811.3.1硬件電路設(shè)計16811.3.2軟件設(shè)計17011.4系統(tǒng)抗干擾設(shè)計171第12章數(shù)控加工中心操作面板的設(shè)計與PLC實現(xiàn)17212.1加工中心操作面板及其控制要求17212.1.1概述17212.1.2操作面板特性17212.2系統(tǒng)總體方案設(shè)計和組成17312.3系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計17412.3.1硬件電路設(shè)計17412.3.2軟件設(shè)計177參考文獻183