作者：丁建强,任晓,卢亚平编著
页数：365
出版社：清华大学出版社
出版日期：2017
ISBN：9787302459903
电子书格式：pdf/epub/txt
内容简介
本书集作者多年计算机控制技术的教学和应用实践经验，本着“学以致用”的教学理念，通过基础篇、技术篇和应用篇系统阐述了计算机控制系统原理—技术—应用。本书作为精品课程建设的组成部分，力求通过教材及课件、实验指导书、参考资料、思考题与习题的指导信息等资源，构建“立体化教学平台”，提供公开的网络资源，包括①教学大纲；②精心制作的各章教学课件；③实验指导书；④参考资料；⑤思考题与习题的指导信息等。
作者简介
目录基础篇溯本而求源，温故而知新第1章概述1.1自动控制的基本概念1.1.1自动控制的引例1.1.2自动控制中的基本问题1.2计算机控制系统1.2.1计算机控制系统的结构1.2.2计算机控制系统的分类1.2.3计算机控制技术及其发展1.3课程的研究内容和学习方法1.3.1研究内容1.3.2学习方法本章知识点思考题与习题第2章计算机控制系统的理论基础2.1控制系统的数学模型2.1.1控制系统的描述方法2.1.2用微分方程表示的系统模型2.1.3用脉冲响应表示的系统模型2.1.4拉普拉斯变换2.1.5用传递函数表示的系统模型2.1.6系统的方框图2.1.7状态空间概念和模型框图2.2连续系统的分析和设计2.2.1连续系统的性能指标2.2.2连续系统的分析和设计方法回顾2.3离散系统的描述方法2.3.1离散系统与连续系统的关系2.3.2采样过程和采样定理2.3.3序列和差分方程2.3.4用脉冲响应表示的离散系统模型2.3.5z变换及其性质2.3.6脉冲传递函数 2.3.7离散系统的状态空间描述2.3.8离散系统的其他描述方法2.4离散系统的分析2.4.1s平面和z平面之间的映射2.4.2稳定性分析2.4.3静态误差分析2.4.4动态特性分析本章知识点思考题与习题第3章数字控制器的设计与实现3.1数字控制器的设计方法3.1.1近似设计法3.1.2解析设计法3.2离散化方法3.2.1积分变换法3.2.2零极点匹配法 3.2.3等效变换法3.2.4离散化方法比较3.3PID控制3.3.1PID控制的原理3.3.2数字PID控制算法3.3.3数字PID控制的参数整定3.4最少拍随动系统3.4.1最少拍随动系统的原理3.4.2最少拍随动系统的设计3.4.3最少拍无纹波随动系统的设计3.5控制算法的实现3.5.1实现框图与算法3.5.2串行实现与并行实现本章知识点思考题与习题技术篇工欲善其事，必先利其器第4章控制系统中的计算机及其接口技术4.1工业控制计算机4.1.1工业控制计算机的特点和结构4.1.2嵌入式系统与单片机4.1.3典型工业控制计算机的产品4.2控制系统中的接口技术4.2.1接口与总线4.2.2并行接口4.2.3串行接口4.2.4现场总线4.3控制系统中的人机交互技术4.3.1人机交互及其要求4.3.2人机交互的设计技术4.4工业控制计算机软件系统简介4.4.1系统软件4.4.2应用软件本章知识点思考题与习题第5章计算机控制系统中的过程通道5.1传感器与执行器5.1.1传感器和变送器5.1.2IEEE 1451智能变换器标准5.1.3执行器及其分类5.1.4伺服电机和步进电机5.1.5变频器与电动执行器5.2输入通道5.2.1控制系统中的信号种类及特点5.2.2数字量信号处理方式5.2.3模拟量信号处理方式5.2.4数据采集的原理和实现5.3输出通道5.3.1输出通道的基本结构5.3.2输出通道中的开关信号驱动5.3.3输出通道中的模拟信号驱动5.3.4电机控制本章知识点思考题与习题第6章控制系统的可靠性与抗干扰技术6.1可靠性与抗干扰技术的基本概念6.1.1可靠性的概念6.1.2电磁兼容性6.1.3噪声的分类和耦合方式6.1.4控制系统可靠性设计的基本途径6.2硬件的可靠性与抗干扰技术6.2.1元器件与系统结构6.2.2滤波与去耦电路6.2.3隔离与屏蔽技术6.2.4电源干扰的抑制与接地技术6.2.5电源管理和热插拔技术6.2.6Watchdog技术6.2.7印制板的抗干扰措施 6.3软件的可靠性与抗干扰技术6.3.1存储空间分配和程序结构的设计6.3.2数字滤波技术6.3.3数据的检错和纠错6.3.4开机自检与故障诊断本章知识点思考题与习题第7章控制系统的组态软件7.1工控组态软件概述7.1.1组态软件及其特点7.1.2组态软件的功能7.1.3组态软件的发展7.2MCGS组态软件7.2.1MCGS组态软件的特点和组成7.2.2MCGS工程构成7.2.3MCGS组态过程7.3组态王组态软件7.3.1组态王软件的特点和组成7.3.2组态王软件的构成7.3.3组态王组态过程7.4力控监控组态软件7.4.1力控软件的特点和组成7.4.2力控软件的构成7.4.3力控组态过程本章知识点思考题与习题第8章集散控制系统8.1DCS的产生与发展8.1.1DCS的产生8.1.2DCS的发展8.1.3EPA现场总线8.2DCS的体系结构8.2.1DCS的分层结构8.2.2DCS的硬件结构8.2.3DCS的网络结构8.2.4DCS的软件结构8.3WebField JX300XP控制系统8.3.1概述8.3.2JX300XP系统的组成8.3.3JX300XP系统的硬件8.3.4JX300XP系统的软件本章知识点思考题与习题应用篇学以致用，用学相长第9章计算机控制系统的解决方案9.1基于嵌入式系统的解决方案9.1.1组成和特点9.1.2案例1： 由嵌入式系统控制的全自动洗衣机9.2基于智能控制仪表的解决方案9.2.1组成和特点9.2.2案例2： 基于智能控制仪表的电阻炉温度控制系统9.3基于可编程逻辑控制器的解决方案9.3.1组成和特点9.3.2案例3： PLC控制的工业洗衣机9.4基于分布式数据采集与控制模块的解决方案9.4.1组成和特点9.4.2案例4： 潮流水槽计算机检测与控制系统9.5基于可编程自动化控制器的解决方案9.5.1组成和特点9.5.2案例5： PAC在桥梁健康检测系统中的应用本章知识点思考题与习题第10章计算机控制技术在简单过程控制中的应用10.1实例1： 水箱液位控制10.1.1被控对象和控制方案10.1.2硬件组成10.1.3组态过程10.1.4PID整定实验过程10.2实例2： 锅炉温度控制10.2.1被控对象和控制方案10.2.2硬件组成10.2.3组态过程10.2.4PID算法设计10.2.5PID整定实验过程本章知识点思考题与习题第11章计算机控制技术在流程工业自动化中的应用11.1DCS在循环流化床锅炉中的应用11.1.1工艺介绍11.1.2系统设计11.1.3系统组态11.1.4控制流程11.1.5系统运行11.2DCS在大中型氮肥装置中的应用11.2.1工艺介绍11.2.2系统设计11.2.3系统组态11.2.4控制流程11.2.5系统运行本章知识点思考题与习题附录有关工业自动化产品及企业网址参考文献
本书特色
本书分为基础篇、技术篇和应用篇。基础篇介绍了计算机控制系统的理论基础，包括系统数学模型的描述方法、连续系统分析设计方法的回顾、离散系统的分析、数字控制器的设计与实现等内容。技术篇介绍了工业控制计算机及其接口技术、过程通道技术、可靠性和抗干扰技术、控制系统中的软件技术——组态软件，以及集成了计算机控制系统许多关键技术的集散控制系统DCS。应用篇介绍了计算机控制技术应用的具体模式和实例，包括计算机控制系统的多种解决方案及案例分析、计算机控制技术在简单过程控制和流程工业自动化中的应用实例。为方便教学和自学，所有章节都有引言和小结，配有思考题与习题。其中，小结以知识点提要列出，以方便慕课、微课、微视频、翻转课堂等现代教学资源的制作。
本书作为精品课程建设的组成部分，提供了公开的网络资源，包括各章的教学课件、参考文献和有关思考题与习题的指导信息，以便于广大师生使用。
本书可作为电子信息科学与技术、计算机科学与技术、电子信息工程、电气工程及自动化、测控技术与仪器等专业的教材和有关工程技术人员的参考资料。
目录
基础篇溯本而求源，温故而知新
第1章概述
1.1自动控制的基本概念
1.1.1自动控制的引例
1.1.2自动控制中的基本问题
1.2计算机控制系统
1.2.1计算机控制系统的结构
1.2.2计算机控制系统的分类
1.2.3计算机控制技术及其发展
1.3课程的研究内容和学习方法
1.3.1研究内容
1.3.2学习方法
本章知识点
思考题与习题
第2章计算机控制系统的理论基础
2.1控制系统的数学模型
2.1.1控制系统的描述方法
2.1.2用微分方程表示的系统模型
2.1.3用脉冲响应表示的系统模型
2.1.4拉普拉斯变换
2.1.5用传递函数表示的系统模型
2.1.6系统的方框图
2.1.7状态空间概念和模型框图
2.2连续系统的分析和设计
2.2.1连续系统的性能指标
2.2.2连续系统的分析和设计方法回顾
2.3离散系统的描述方法
2.3.1离散系统与连续系统的关系
2.3.2采样过程和采样定理
2.3.3序列和差分方程
2.3.4用脉冲响应表示的离散系统模型
2.3.5z变换及其性质
2.3.6脉冲传递函数
2.3.7离散系统的状态空间描述
2.3.8离散系统的其他描述方法
2.4离散系统的分析
2.4.1s平面和z平面之间的映射
2.4.2稳定性分析
2.4.3静态误差分析
2.4.4动态特性分析
本章知识点
思考题与习题
第3章数字控制器的设计与实现
3.1数字控制器的设计方法
3.1.1近似设计法
3.1.2解析设计法
3.2离散化方法
3.2.1积分变换法
3.2.2零极点匹配法
3.2.3等效变换法
3.2.4离散化方法比较
3.3PID控制
3.3.1PID控制的原理
3.3.2数字PID控制算法
3.3.3数字PID控制的参数整定
3.4最少拍随动系统
3.4.1最少拍随动系统的原理
3.4.2最少拍随动系统的设计
3.4.3最少拍无纹波随动系统的设计
3.5控制算法的实现
3.5.1实现框图与算法
3.5.2串行实现与并行实现
本章知识点
思考题与习题
技术篇工欲善其事，必先利其器
第4章控制系统中的计算机及其接口技术
4.1工业控制计算机
4.1.1工业控制计算机的特点和结构
4.1.2嵌入式系统与单片机
4.1.3典型工业控制计算机的产品
4.2控制系统中的接口技术
4.2.1接口与总线
4.2.2并行接口
4.2.3串行接口
4.2.4现场总线
4.3控制系统中的人机交互技术
4.3.1人机交互及其要求
4.3.2人机交互的设计技术
4.4工业控制计算机软件系统简介
4.4.1系统软件
4.4.2应用软件
本章知识点
思考题与习题
第5章计算机控制系统中的过程通道
5.1传感器与执行器
5.1.1传感器和变送器
5.1.2IEEE 1451智能变换器标准
5.1.3执行器及其分类
5.1.4伺服电机和步进电机
5.1.5变频器与电动执行器
5.2输入通道
5.2.1控制系统中的信号种类及特点
5.2.2数字量信号处理方式
5.2.3模拟量信号处理方式
5.2.4数据采集的原理和实现
5.3输出通道
5.3.1输出通道的基本结构
5.3.2输出通道中的开关信号驱动
5.3.3输出通道中的模拟信号驱动
5.3.4电机控制
本章知识点
思考题与习题
第6章控制系统的可靠性与抗干扰技术
6.1可靠性与抗干扰技术的基本概念
6.1.1可靠性的概念
6.1.2电磁兼容性
6.1.3噪声的分类和耦合方式
6.1.4控制系统可靠性设计的基本途径
6.2硬件的可靠性与抗干扰技术
6.2.1元器件与系统结构
6.2.2滤波与去耦电路
6.2.3隔离与屏蔽技术
6.2.4电源干扰的抑制与接地技术
6.2.5电源管理和热插拔技术
6.2.6Watchdog技术
6.2.7印制板的抗干扰措施
6.3软件的可靠性与抗干扰技术
6.3.1存储空间分配和程序结构的设计
6.3.2数字滤波技术
6.3.3数据的检错和纠错
6.3.4开机自检与故障诊断
本章知识点
思考题与习题
第7章控制系统的组态软件
7.1工控组态软件概述
7.1.1组态软件及其特点
7.1.2组态软件的功能
7.1.3组态软件的发展
7.2MCGS组态软件
7.2.1MCGS组态软件的特点和组成
7.2.2MCGS工程构成
7.2.3MCGS组态过程
7.3组态王组态软件
7.3.1组态王软件的特点和组成
7.3.2组态王软件的构成
7.3.3组态王组态过程
7.4力控监控组态软件
7.4.1力控软件的特点和组成
7.4.2力控软件的构成
7.4.3力控组态过程
本章知识点
思考题与习题
第8章集散控制系统
8.1DCS的产生与发展
8.1.1DCS的产生
8.1.2DCS的发展
8.1.3EPA现场总线
8.2DCS的体系结构
8.2.1DCS的分层结构
8.2.2DCS的硬件结构
8.2.3DCS的网络结构
8.2.4DCS的软件结构
8.3WebField JX300XP控制系统
8.3.1概述
8.3.2JX300XP系统的组成
8.3.3JX300XP系统的硬件
8.3.4JX300XP系统的软件
本章知识点
思考题与习题
应用篇学以致用，用学相长
第9章计算机控制系统的解决方案
9.1基于嵌入式系统的解决方案
9.1.1组成和特点
9.1.2案例1： 由嵌入式系统控制的全自动洗衣机
9.2基于智能控制仪表的解决方案
9.2.1组成和特点
9.2.2案例2： 基于智能控制仪表的电阻炉温度控制系统
9.3基于可编程逻辑控制器的解决方案
9.3.1组成和特点
9.3.2案例3： PLC控制的工业洗衣机
9.4基于分布式数据采集与控制模块的解决方案
9.4.1组成和特点
9.4.2案例4： 潮流水槽计算机检测与控制系统
9.5基于可编程自动化控制器的解决方案
9.5.1组成和特点
9.5.2案例5： PAC在桥梁健康检测系统中的应用
本章知识点
思考题与习题
第10章计算机控制技术在简单过程控制中的应用
10.1实例1： 水箱液位控制
10.1.1被控对象和控制方案
10.1.2硬件组成
10.1.3组态过程
10.1.4PID整定实验过程
10.2实例2： 锅炉温度控制
10.2.1被控对象和控制方案
10.2.2硬件组成
10.2.3组态过程
10.2.4PID算法设计
10.2.5PID整定实验过程
本章知识点
思考题与习题
第11章计算机控制技术在流程工业自动化中的应用
11.1DCS在循环流化床锅炉中的应用
11.1.1工艺介绍
11.1.2系统设计
11.1.3系统组态
11.1.4控制流程
11.1.5系统运行
11.2DCS在大中型氮肥装置中的应用
11.2.1工艺介绍
11.2.2系统设计
11.2.3系统组态
11.2.4控制流程
11.2.5系统运行
本章知识点
思考题与习题
附录有关工业自动化产品及企业网址
参考文献
