定 價:35 元
叢書名:卓越工程師教育培養(yǎng)計劃配套教材·機械工程系列
- 作者:周志峰,吳建民,茅健
- 出版時間:2014/1/1
- ISBN:9787302349747
- 出 版 社:清華大學出版社
- 中圖法分類:TP273
- 頁碼:250
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16K
《計算機控制技術/卓越工程師教育培養(yǎng)計劃配套教材·機械工程系列》較系統(tǒng)地闡述了計算機控制系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)方法,其內(nèi)容包括:計算機控制系統(tǒng)概述、計算機測控通道設計、常見控制器件和驅動元件、數(shù)字控制器設計、控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)抗干擾技術、控制網(wǎng)絡技術。
《計算機控制技術/卓越工程師教育培養(yǎng)計劃配套教材·機械工程系列》可作為高等院校機械自動化、機電一體化、測控技術、自動化等專業(yè)本科生的教材或教學參考書,也可作為計算機控制技術的工程技術人員的參考書或培訓教材。
周志峰等編著的《計算機控制技術》共7章,圍繞計算機控制系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)展開。第1章介紹計算機控制系統(tǒng)的組成、特征、分類、發(fā)展過程及趨勢,以及常見的控制計算機; 第2章介紹計算機測控通道的設計,包括數(shù)字I/O通道、模擬量輸入通道、模擬量輸出通道、人 機接口設計、單元電路的級聯(lián)和匹配以及邏輯電平的轉換; 第3章介紹常用控制器件和驅動元件,包括繼電器、接觸器、電磁閥、電力電子器件的基本原理,常用步進電機和伺服電動機工作原理及控制驅動電路; 第4章介紹數(shù)字控制器設計,包括 Z變換基礎、數(shù)字控制器的模擬化設計、PID控制算法、控制器離散化設計和大林算法; 第5章介紹計算機控制系統(tǒng)常見的數(shù)據(jù)處理方法,包括程序設計基礎、數(shù)據(jù)預處理、查表和排序、數(shù)字濾波等; 第6章介紹計算機控制系統(tǒng)抗干擾技術,包括干擾噪聲的形成、硬件抗干擾和軟件抗干擾; 第7章介紹計算機控制網(wǎng)絡技術,包括工業(yè)控制網(wǎng)絡概述、網(wǎng)絡技術基礎、工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線。
隨著科技和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,機械學科和計算機、電子電氣、自動控制等學科的結合越來越緊密,高等院校機械類專業(yè)開設計算機控制技術課程已成趨勢。由于專業(yè)原因,機械類專業(yè)學生在計算機基礎、控制理論、電工電子、程序開發(fā)等方面的基礎相對薄弱,而目前大部分計算機控制技術方面的教材主要是面向計算機、自動化、電力電子等專業(yè),在內(nèi)容上側重計算機控制理論、控制方法等方面的講授,并不適合機械類專業(yè)學生的學習,因此編寫一本面向機械類專業(yè)或近機械類專業(yè)的計算機控制技術教材具有積極的意義和作用。
教材編寫大綱的組織和設計參考了國內(nèi)多所高等院校機械專業(yè)的培養(yǎng)方案和課程體系,力求教材體系完整和新穎,能較好地面向機械類專業(yè),注重系統(tǒng)性和實踐性,較充分地考慮機械類專業(yè)學生在計算機控制技術方面的基礎,有利于學生的學習和自學。通過該課程的學習,學生能把“微機原理及應用”、“機械工程控制基礎”、“電工電子”、“C程序設計”等相關課程進行回顧、總結和提高,促進學生綜合應用所學課程知識能力的提高,使學生較系統(tǒng)地掌握計算機控制系統(tǒng)相關知識,具備獨立設計和實現(xiàn)基于單片機的計算機控制系統(tǒng)的能力。
全書共7章,圍繞計算機控制系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)展開。第1章介紹計算機控制系統(tǒng)的組成、特征、分類、發(fā)展過程及趨勢,以及常見的控制計算機; 第2章介紹計算機測控通道的設計,包括數(shù)字I/O通道、模擬量輸入通道、模擬量輸出通道、人機接口設計、單元電路的級聯(lián)和匹配以及邏輯電平的轉換; 第3章介紹常用控制器件和驅動元件,包括繼電器、接觸器、電磁閥、電力電子器件的基本原理,常用步進電機和伺服電動機工作原理及控制驅動電路; 第4章介紹數(shù)字控制器設計,包括 Z變換基礎、數(shù)字控制器的模擬化設計、PID控制算法、控制器離散化設計和大林算法; 第5章介紹計算機控制系統(tǒng)常見的數(shù)據(jù)處理方法,包括程序設計基礎、數(shù)據(jù)預處理、查表和排序、數(shù)字濾波等; 第6章介紹計算機控制系統(tǒng)抗干擾技術,包括干擾噪聲的形成、硬件抗干擾和軟件抗干擾; 第7章介紹計算機控制網(wǎng)絡技術,包括工業(yè)控制網(wǎng)絡概述、網(wǎng)絡技術基礎、工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線。
本書由周志峰主編,并負責第1、2、3、5、6章內(nèi)容的編寫; 吳建民負責第4章的編寫; 茅健負責第7章的編寫。陳寧、陳康、宋春月等研究生在編寫資料的整理方面做了大量工作。
由于作者學識水平有限,疏漏之處在所難免,敬請廣大讀者批評指正。
編者2014年1月
第1章 計算機控制系統(tǒng)概述
1.1 計算機控制系統(tǒng)的特征和組成
1.1.1 計算機控制系統(tǒng)的特征和工作原理
1.1.2 計算機控制系統(tǒng)的硬件組成
1.1.3 計算機控制系統(tǒng)的軟件
1.2 計算機控制系統(tǒng)的分類
1.2.1 操作指導控制系統(tǒng)
1.2.2 直接數(shù)字控制系統(tǒng)
1.2.3 監(jiān)督計算機控制系統(tǒng)
1.2.4 集散控制系統(tǒng)
1.2.5 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)
1.2.6 計算機集成制造系統(tǒng)
1.3 計算機控制的發(fā)展概況和趨勢
1.3.1 計算機控制的發(fā)展過程
1.3.2 計算機控制理論和新型控制策略
1.3.3 計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
1.4 常見的工業(yè)控制計算機
1.4.1 單片微型計算機
1.4.2 可編程控制器(PLC)
1.4.3 工控機
習題與思考題
第2章 計算機測控通道設計
2.1 開關量輸入/輸出通道
2.1.1 開關量輸入通道
2.1.2 開關量輸出通道
2.1.3 開關量輸入/輸出通道設計
2.2 模擬輸入通道
2.2.1 模擬信號數(shù)字化
2.2.2 輸入通道組成
2.2.3 信號調(diào)理
2.2.4 模擬多路開關
2.2.5 采樣/保持器
2.2.6 A/D轉換器及接口設計
2.2.7 模擬輸入通道設計舉例
2.3 模擬輸出通道
2.3.1 模擬輸出通道的基本理論
2.3.2 輸出通道組成
2.3.3 D/A轉換器及接口設計
2.4 人?機接口設計
2.4.1 鍵盤
2.4.2 LED數(shù)碼管
2.5 單元電路的級聯(lián)和匹配
2.5.1 電氣性能的匹配
2.5.2 信號耦合和時序配合
2.5.3 電平轉換接口
習題與思考題
第3章 常用控制器件和驅動元件
3.1 繼電器和接觸器
3.1.1 繼電器
3.1.2 接觸器
3.2 電磁閥
3.3 電力電子器件
3.3.1 普通晶閘管(單向可控硅)
3.3.2 雙向晶閘管(雙向可控硅)
3.3.3 單結晶體管及觸發(fā)電路
3.3.4 全控型器件
3.4 固態(tài)繼電器
3.4.1 交直流固態(tài)繼電器
3.4.2 參數(shù)固態(tài)繼電器
3.5 步進電機
3.5.1 結構和工作原理
3.5.2 類型及結構
3.5.3 基本特性
3.5.4 步進電機控制
3.6 直流伺服電動機
3.6.1 結構和工作原理
3.6.2 基本特性和技術參數(shù)
3.6.3 工作狀態(tài)
3.7 交流伺服電動機
習題與思考題
第4章 數(shù)字控制器設計
4.1 Z變換基礎
4.1.1 Z變換的定義
4.1.2 基本序列的Z變換
4.1.3 單邊Z變換的性質(zhì)
4.2 數(shù)字控制器的模擬化設計
4.3 PID控制算法
4.3.1 PID控制器原理
4.3.2 數(shù)字PID控制器
4.3.3 數(shù)字PID控制算法的改進
4.3.4 數(shù)字PID控制器參數(shù)的整定
4.4 控制器離散化設計
4.4.1 離散化設計步驟
4.4.2 最少拍控制器設計
4.4.3 最少拍無紋波控制器設計
4.5 大林算法及振鈴現(xiàn)象
4.5.1 大林算法
4.5.2 振鈴現(xiàn)象及其消除方法
習題與思考題
第5章 控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理
5.1 程序設計技術
5.1.1 程序設計的步驟與方法
5.1.2 工業(yè)控制組態(tài)軟件
5.2 測量數(shù)據(jù)預處理技術
5.2.1 系統(tǒng)誤差的自動校準
5.2.2 線性化處理
5.2.3 量程變換
5.2.4 標度變換
5.2.5 插值算法
5.2.6 越限報警處理
5.3 查表及數(shù)據(jù)排序技術
5.3.1 數(shù)據(jù)排序技術
5.3.2 查表技術
5.4 數(shù)字濾波技術
5.4.1 限幅濾波和中值濾波
5.4.2 平均值濾波
5.4.3 低通數(shù)字濾波
5.4.4 復合數(shù)字濾波
習題與思考題
第6章 抗干擾技術
6.1 干擾噪聲的形成
6.1.1 噪聲源
6.1.2 噪聲的耦合方式
6.1.3 噪聲的干擾模式
6.2 硬件抗干擾技術
6.2.1 電源系統(tǒng)抗干擾
6.2.2 接地技術
6.2.3 過程通道抗干擾
6.2.4 印刷電路板抗干擾
6.3 軟件抗干擾技術
6.3.1 軟件冗余技術
6.3.2 軟件陷阱技術
6.3.3 數(shù)字量傳輸通道軟件抗干擾技術
6.3.4 看門狗技術
習題與思考題
第7章 控制網(wǎng)絡技術
7.1 工業(yè)控制網(wǎng)絡概述
7.1.1 企業(yè)信息化
7.1.2 控制網(wǎng)絡的特點
7.1.3 控制網(wǎng)絡的類型
7.2 網(wǎng)絡技術基礎
7.2.1 網(wǎng)絡拓撲結構
7.2.2 介質(zhì)訪問控制技術
7.2.3 差錯控制技術
7.2.4 TCP/IP參考模型
7.3 工業(yè)以太網(wǎng)
7.3.1 工業(yè)以太網(wǎng)與以太網(wǎng)
7.3.2 以太網(wǎng)的優(yōu)勢
7.3.3 工業(yè)以太網(wǎng)的關鍵技術
7.3.4 常見工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議
7.4 現(xiàn)場總線
7.4.1 現(xiàn)場總線概述
7.4.2 典型現(xiàn)場總線
習題與思考題
參考文獻