計(jì)算機(jī)控制技術(shù)（第4版）

目 錄
第1章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述 1
1．1 自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作原理 1
1．1．1 自動(dòng)控制系統(tǒng)的任務(wù) 1
1．1．2 自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作原理 2
1．1．3 自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成 2
1．1．4 自動(dòng)控制系統(tǒng)的類(lèi)型 3
1．2 被控對(duì)象的特性 4
1．2．1 被控對(duì)象特性的類(lèi)型 4
1．2．2 被控對(duì)象特性的一般分析 6
1．3 對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求 10
1．3．1 控制系統(tǒng)的典型外作用函數(shù) 10
1．3．2 閉環(huán)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程 12
1．3．3 閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制指標(biāo) 12
1．3．4 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的綜合控制指標(biāo) 13
1．4 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成和分類(lèi) 14
1．4．1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的一般概念 14
1．4．2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件組成 15
1．4．3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件組成 16
1．4．4 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分類(lèi) 17
本章小結(jié) 21
練習(xí)1 22
第2章 傳感器 23
2．1 傳感器概述 23
2．1．1 傳感器的作用及組成 23
2．1．2 傳感器的分類(lèi) 23
2．1．3 對(duì)傳感器的主要技術(shù)要求 24
2．1．4 不同領(lǐng)域使用的傳感器 24
2．1．5 用于機(jī)器人的傳感器 25
2．1．6 家用設(shè)施所需的傳感器 25
2．1．7 醫(yī)療衛(wèi)生保健領(lǐng)域使用的主要傳感器 26
?
2．2 機(jī)械量傳感器 27
2．2．1 壓電式壓力傳感器 27
2．2．2 電感式接近傳感器 29
2．2．3 光柵位移傳感器 30
2．3 熱工量傳感器 33
2．3．1 集成溫度傳感器 33
2．3．2 高分子材料濕度傳感器 37
2．3．3 渦流流量傳感器 39
2．4 光傳感器 41
2．4．1 光電式傳感器 41
2．4．2 紅外光傳感器 50
2．4．3 紫外線傳感器 52
2．5 其他傳感器 54
2．5．1 氣敏傳感器 54
2．5．2 超聲波傳感器 56
2．5．3 霍爾傳感器 58
2．5．4 數(shù)字式傳感器 60
本章小結(jié) 63
練習(xí)2 63
第3章 執(zhí)行器 64
3．1 執(zhí)行器概述 64
3．1．1 執(zhí)行器應(yīng)具備的主要技術(shù)特征 64
3．1．2 執(zhí)行器的分類(lèi)及特點(diǎn) 64
3．2 氣動(dòng)執(zhí)行器 65
3．2．1 氣動(dòng)執(zhí)行器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 65
3．2．2 氣動(dòng)執(zhí)行器與計(jì)算機(jī)的連接 66
3．3 電動(dòng)執(zhí)行器 66
3．3．1 伺服電動(dòng)機(jī) 67
3．3．2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 68
3．3．3 調(diào)節(jié)閥 70
3．3．4 電磁閥 71
3．3．5 固態(tài)繼電器 72
3．4 液壓執(zhí)行器 74
3．5 防爆柵和自動(dòng)/手動(dòng)、無(wú)擾動(dòng)切換 75
3．5．1 防爆柵 75
3．5．2 自動(dòng)/手動(dòng)、無(wú)擾動(dòng)切換 76
?
本章小結(jié) 77
練習(xí)3 78
第4章 計(jì)算機(jī)過(guò)程輸入/輸出技術(shù) 79
4．1 模擬量輸入通道 79
4．1．1 輸入信號(hào)的處理 79
4．1．2 模擬多路開(kāi)關(guān) 84
4．1．3 程控增益放大器 86
4．1．4 采樣和采樣定理 91
4．1．5 A/D轉(zhuǎn)換器及其和中央處理器（CPU）的連接 95
4．2 模擬量輸出通道 100
4．2．1 模擬量輸出通道的結(jié)構(gòu)形式 100
4．2．2 D/A轉(zhuǎn)換器和CPU的連接 101
4．2．3 D/A轉(zhuǎn)換器的輸出方式 105
4．2．4 D/A轉(zhuǎn)換模板的通用性 107
4．3 開(kāi)關(guān)量輸入/輸出通道 108
4．3．1 數(shù)字量輸入接口 108
4．3．2 數(shù)字量輸出接口 109
本章小結(jié) 109
練習(xí)4 110
第5章 數(shù)據(jù)處理技術(shù) 111
5．1 數(shù)字濾波 111
5．1．1 慣性濾波法 111
5．1．2 算術(shù)平均值濾波法 113
5．1．3 加權(quán)平均濾波法 114
5．1．4 中值濾波法 115
5．1．5 防脈沖干擾平均值法（復(fù)合濾波法） 116
5．1．6 滑動(dòng)平均濾波法 116
5．1．7 程序判斷濾波法 116
5．2 標(biāo)度變換與線性化處理 117
5．2．1 標(biāo)度變換 117
5．2．2 線性化處理 118
5．3 查表技術(shù) 121
5．3．1 順序查表法 122
5．3．2 折半查表法 122
5．3．3 計(jì)算查表法 122
5．4 報(bào)警處理 123
5．4．1 越限報(bào)警 123
5．4．2 聲、光和語(yǔ)音報(bào)警 124
本章小結(jié) 128
練習(xí)5 129
第6章 抗干擾技術(shù) 130
6．1 干擾的來(lái)源和傳播途徑 130
6．1．1 干擾的種類(lèi) 130
6．1．2 干擾的傳播途徑 131
6．2 干擾抑制的基本原則 131
6．3 干擾抑制技術(shù) 132
6．3．1 電源系統(tǒng)的抗干擾措施 132
6．3．2 接地系統(tǒng)的抗干擾措施 134
6．3．3 I/O接口的抗干擾措施 137
6．3．4 輸入/輸出傳輸線的抗干擾措施 140
6．3．5 靜電和電磁的抗干擾措施 143
6．3．6 軟件的抗干擾措施 143
本章小結(jié) 146
練習(xí)6 146
第7章 數(shù)字PID控制 147
7．1 數(shù)字PID控制算法 147
7．1．1 連續(xù)控制系統(tǒng)的PID控制規(guī)律 147
7．1．2 位置式PID算法 148
7．1．3 增量式PID算法 149
7．1．4 設(shè)計(jì)PID程序時(shí)應(yīng)考慮的若干問(wèn)題 150
7．2 積分飽和及其抑制 151
7．2．1 積分飽和的原因及其影響 151
7．2．2 積分飽和的抑制 151
7．3 數(shù)字PID控制算法的改進(jìn) 154
7．3．1 對(duì)微分項(xiàng)的改進(jìn) 154
7．3．2 帶死區(qū)的PID控制算法 156
7．3．3 給定值突變時(shí)的改進(jìn)算法 156
7．3．4 砰砰-PID復(fù)合控制算法 156
7．4 PID調(diào)節(jié)器參數(shù)的確定與在線修改 157
7．4．1 擴(kuò)充臨界比例度法 157
7．4．2 PID參數(shù)的在線修改 158
本章小結(jié) 159
練習(xí)7 159
第8章 可編程序控制器 160
8．1 PLC的工作原理與硬件組成 160
8．1．1 PLC的基本組成部件 160
8．1．2 PLC的特點(diǎn) 161
8．1．3 PLC的應(yīng)用 161
8．1．4 PLC的工作原理 162
8．1．5 PLC的硬件 163
8．2 PLC的編程語(yǔ)言及軟件設(shè)計(jì) 164
8．2．1 梯形圖編程語(yǔ)言 164
8．2．2 順序功能圖編程語(yǔ)言 170
8．3 PLC控制注塑機(jī) 175
8．3．1 注塑機(jī)的工藝流程 175
8．3．2 確定I/O點(diǎn)及分配I/O地址 176
8．3．3 控制系統(tǒng)梯形圖 176
8．3．4 梯形圖指令表 178
本章小結(jié) 179
練習(xí)8 179
第9章 集散系統(tǒng)和CIMS系統(tǒng)簡(jiǎn)介 180
9．1 集散系統(tǒng) 180
9．1．1 DCS的主要特點(diǎn) 180
9．1．2 DCS的基本組成部件 181
9．1．3 DCS的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 182
9．1．4 DCS的體系結(jié)構(gòu) 183
9．1．5 典型DCS的簡(jiǎn)介 184
9．2 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）簡(jiǎn)介 186
9．2．1 CIMS追求生產(chǎn)活動(dòng)的整體優(yōu)化 186
9．2．2 CIMS的組成 187
9．2．3 CIMS的基礎(chǔ)技術(shù) 188
9．2．4 CIMS的結(jié)構(gòu) 190
本章小結(jié) 192
練習(xí)9 192
第10章 飛速發(fā)展的機(jī)器人技術(shù) 193
10．1 機(jī)器人原則和定義 193
10．1．1 機(jī)器人原則 193
10．1．2 機(jī)器人定義 193
10．1．3 機(jī)器人系統(tǒng)的基本組成 194
?
10．2 機(jī)器人的分類(lèi) 195
10．2．1 工業(yè)機(jī)器人的分類(lèi) 195
10．2．2 特種機(jī)器人的分類(lèi) 197
10．3 機(jī)器人技術(shù)的主要內(nèi)容 197
10．3．1 工業(yè)機(jī)器人主要涉及的技術(shù) 197
10．3．2 機(jī)器人行業(yè)中的十大前沿技術(shù) 198
10．4 機(jī)器人常用的傳感器 199
10．4．1 內(nèi)部傳感器和外部傳感器 199
10．4．2 機(jī)器人常用的外部傳感器 200
10．5 機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 202
10．5．1 傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器 202
10．5．2 新型驅(qū)動(dòng)器 202
10．6 機(jī)器人控制系統(tǒng) 205
10．6．1 機(jī)器人控制系統(tǒng)的基本概念 205
10．6．2 機(jī)器人控制系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制方式 206
10．7 機(jī)器人的發(fā)展歷史和發(fā)展趨勢(shì) 207
10．7．1 機(jī)器人的發(fā)展歷史 207
10．7．2 我國(guó)機(jī)器人行業(yè)的現(xiàn)狀和前景 208
10．7．3 國(guó)內(nèi)外機(jī)器人領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì) 209
本章小結(jié) 210
練習(xí)10 210
第11章 計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)實(shí)例 211
11．1 計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則與步驟 211
11．1．1 計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則 211
11．1．2 計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟 212
11．2 基于PIC16C72單片機(jī)的空調(diào)控制系統(tǒng) 214
11．2．1 空調(diào)控制系統(tǒng)的原理 214
11．2．2 硬件設(shè)計(jì) 214
11．2．3 軟件設(shè)計(jì) 217
11．3 物料傳送帶送料裝車(chē)PLC控制系統(tǒng) 217
11．3．1 傳送帶的工藝流程和控制要求 217
11．3．2 確定I/O點(diǎn)和分配I/O地址 218
11．3．3 控制系統(tǒng)梯形圖 219
11．3．4 物料自動(dòng)傳送裝車(chē)控制系統(tǒng)的指令 220
11．4 高檔PLC電廠輸煤程控系統(tǒng) 221
11．4．1 系統(tǒng)要求 221
11．4．2 PLC選擇 221
11．4．3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 221
11．4．4 上位機(jī) 222
11．4．5 系統(tǒng)組態(tài)圖 222
11．5 CO2送肥系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 224
11．5．1 CO2對(duì)農(nóng)作物生產(chǎn)的重要意義 224
11．5．2 CO2送肥系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備 224
11．5．3 紅外CO2測(cè)試儀的設(shè)計(jì) 225
11．5．4 CO2發(fā)生器的選擇 228
11．5．5 單片機(jī)采樣控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 228
11．5．6 單片機(jī)采樣控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 229
11．6 數(shù)控機(jī)床 232
11．6．1 車(chē)床數(shù)字控制器的主要任務(wù) 232
11．6．2 逐點(diǎn)比較法的插補(bǔ)原理 233
11．6．3 數(shù)字控制中的其他重要概念 236
本章小結(jié) 238
練習(xí)11 239
參考文獻(xiàn) 240