本書共8章,內(nèi)容分別為計算機控制系統(tǒng)概述、過程輸入/輸出通道、數(shù)字程序控制技術、計算機控制系統(tǒng)的數(shù)學模型、數(shù)字控制器的設計、抗干擾技術、計算機網(wǎng)絡控制技術、計算機控制系統(tǒng)設計。本書編寫力求反映應用型本科的要求和工科專業(yè)的教學特點,內(nèi)容由淺入深、循序漸進、通俗易懂,基本概念和基本知識的解釋準確清晰,計算機控制技術的說明簡明扼要、重點突出(重點包括計算機控制系統(tǒng)的組成、數(shù)學模型的建立及數(shù)字控制器的連續(xù)化和離散化設計),注重將計算機的硬件和軟件設計有機地結合起來,并且特別注意以形象直觀的形式來配合文字表述,以幫助讀者掌握計算機控制技術的主要內(nèi)容。本書可供不同層次的讀者選用,既可作為高等院校工科相關專業(yè)的本科教材,也可供各類工程技術人員參考。
隨著現(xiàn)代生產(chǎn)過程復雜性與集成化程度的增加,計算機控制系統(tǒng)在生產(chǎn)中已成為不可或缺的部分。這要求從事自動控制的研究人員和工程技術人員在掌握生產(chǎn)工藝流程原理和自動控制原理的同時,也必須掌握計算機控制系統(tǒng)相關的硬件、軟件、通信、網(wǎng)絡技術等多方面的專門知識與技術。這樣不但能分析和應用,也能設計并實施滿足工業(yè)生產(chǎn)過程需要的計算機控制系統(tǒng)。計算機控制技術是我國高校自動化、電氣工程及自動化、計算機應用、機電一體化等專業(yè)的主干課程。
計算機控制技術是研究自動控制理論和計算機技術如何應用于生產(chǎn)自動化過程的專業(yè)技術。計算機控制技術是一門綜合技術,涉及控制理論、控制算法、計算機接口、計算機軟件、電子技術等。作為應用型本科教材,本書略去了難度大、不實用的內(nèi)容,增加了一些實用技術,體現(xiàn)出了應用特色。本書沒有過多地涉及具體的軟件編程和算法,著重于建立學生對計算機控制系統(tǒng)的整體概念,培養(yǎng)學生對計算機控制系統(tǒng)的設計能力。
本書通過計算機控制系統(tǒng)的實例來加強對有關技術的理解,同時盡量做到重點突出、層次分明、條理清楚,便于教學和自學。
全書分為8章。
第1章闡述了計算機控制系統(tǒng)的概念、組成、分類、控制規(guī)律以及工業(yè)控制計算機和MATLAB軟件。
第2章介紹了過程輸入/輸出通道,包括模擬量輸入通道、模擬量輸出通道、數(shù)字量輸入通道和數(shù)字量輸出通道。
第3章介紹了數(shù)字程序控制技術,包括數(shù)字程序控制、步進電動機控制技術和伺服電機。
第4章介紹了計算機控制系統(tǒng)的數(shù)學模型,包括數(shù)學模型的建立、計算機控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型、計算機控制系統(tǒng)的時域模型、計算機控制系統(tǒng)的頻域模型和MATLAB實例仿真。
第5章介紹了數(shù)字控制器的連續(xù)化和離散化設計,包括數(shù)字控制器的連續(xù)化設計步驟、數(shù)字PID控制器的設計、史密斯預估器的設計、數(shù)字控制器的離散化設計、最少拍隨動系統(tǒng)的設計和最少拍無紋波隨動系統(tǒng)的設計。
第6章介紹了抗干擾技術,包括干擾的來源與傳播途徑、干擾的作用形式、硬件抗干擾措施和軟件抗干擾措施。
第7章介紹了計算機網(wǎng)絡控制技術,包括計算機網(wǎng)絡基礎、集散控制系統(tǒng)、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)和以太網(wǎng)控制系統(tǒng)。
第8章介紹了計算機控制系統(tǒng)設計,包括控制系統(tǒng)設計的原則與步驟、系統(tǒng)的工程設計和實現(xiàn)、基于單片機的語音溫度計和電阻爐溫度控制系統(tǒng)。
為培養(yǎng)學生較強的實際動手能力,強調技術方法和使用特性也是本書的一個側重點。為方便教學,本書在重點章節(jié)增加了MATLAB仿真。
本書的主要特色如下:
(1) 每章開始部分以教學提示、教學要求和本章知識結構為切入點,總結本章重點內(nèi)容,起到提綱挈領的作用,使學生在初學時能夠了解每章的主要內(nèi)容,在復習時能通過知識結構圖迅速把握該章的重點和難點。
(2) 每章都由所學知識的切入點引出該章內(nèi)容。從學生感興趣、熟悉的基本知識出發(fā),激發(fā)他們的求知欲,以達到事半功倍的效果。
(3) 每章末尾都有小結,使學生在學習結束時對該章整體內(nèi)容有一個全面的把握,同時可使所學知識前后銜接、融會貫通,達到系統(tǒng)掌握之目的。
本書不僅可以作為普通高等院校電氣工程及自動化、自動化、機電一體化、計算機應用等專業(yè)的教材,還可以作為工業(yè)控制及相關領域研究人員和技術人員的參考書。
本書第1章~第6章由上海工程技術大學童東兵編寫,第7章和第8章由上海立信會計學院陳巧玉編寫, 全書由童東兵統(tǒng)稿。本書的編寫得到了西安電子科技大學出版社的支持和幫助,在此表示感謝!
此外,本書在編寫過程中還得到了上海工程技術大學電子電氣工程學院相關領導的關心與支持,在此表示衷心的感謝!在編寫本書的過程中,碩士研究生畢灶榮、楊洋、閆雪超、王堯、徐聰、黃玥程、時慧等協(xié)助做了部分插圖繪制和書稿錄入工作,在此一并向他們表示感謝!
由于計算機控制技術發(fā)展快速且相關理論不斷更新,加之編者水平有限,編寫時間倉促,書中難免會有一些不妥之處,在此殷切希望廣大讀者批評指正,以便使本書的內(nèi)容得到進一步完善。
童東兵2018年5月于程園