艦船機(jī)械計算機(jī)控制技術(shù)

第１ 章　緒論……………………………………………………………………………… １
１?? １　計算機(jī)控制系統(tǒng)概述…………………………………………………………… １
１?? １?? １　計算機(jī)控制系統(tǒng)的一般概念………………………………………………… ２
１?? １?? ２　計算機(jī)控制系統(tǒng)的組成……………………………………………………… ３
１?? １?? ３　計算機(jī)控制系統(tǒng)的分類……………………………………………………… ５
１?? １?? ４　計算機(jī)控制系統(tǒng)的特點……………………………………………………… ７
１?? ２　計算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展概況與趨勢……………………………………………… ８
１?? ２?? １　計算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展概況…………………………………………………… ８
１?? ２?? ２　計算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢………………………………………………… ９
思考題及習(xí)題………………………………………………………………………… １０
第２ 章　計算機(jī)控制理論基礎(chǔ)…………………………………………………………… １１
２?? １　信號的采樣與保持…………………………………………………………… １１
２?? １?? １　連續(xù)控制系統(tǒng)與計算機(jī)控制系統(tǒng)的區(qū)別…………………………………… １１
２?? １?? ２　采樣過程…………………………………………………………………… １２
２?? １?? ３　信號保持…………………………………………………………………… １４
２?? １?? ４　采樣定理…………………………………………………………………… １５
２?? ２?。?變換…………………………………………………………………………… １９
２?? ２?? １?。?變換的定義……………………………………………………………… １９
２?? ２?? ２　常用函數(shù)的Ｚ 變換………………………………………………………… ２０
２?? ２?? ３　Ｚ 變換的性質(zhì)……………………………………………………………… ２２
２?? ２?? ４?。?反變換…………………………………………………………………… ２６
２?? ３　計算機(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述………………………………………………… ２９
２?? ３?? １　差分方程…………………………………………………………………… ２９
２?? ３?? ２　脈沖傳遞函數(shù)……………………………………………………………… ３４
２?? ４　計算機(jī)控制系統(tǒng)的分析……………………………………………………… ４０
２?? ４?? １　計算機(jī)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析……………………………………………… ４０
２?? ４?? ２　計算機(jī)控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析…………………………………………… ４５
２?? ４?? ３　計算機(jī)控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)………………………………………………… ４７
思考題及習(xí)題………………………………………………………………………… ４８
第３ 章　計算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計…………………………………………………………… ５１
３?? １　計算機(jī)控制系統(tǒng)模擬化設(shè)計………………………………………………… ５１
３?? １?? １　模擬控制器的離散化方法…………………………………………………… ５２
３?? １?? ２　數(shù)字ＰＩＤ 控制……………………………………………………………… ５５
３?? １?? ３　數(shù)字ＰＩＤ 控制算法的改進(jìn)…………………………………………………… ６０
３?? １?? ４?。校桑?控制參數(shù)的整定……………………………………………………… ６４
３?? ２　基于離散化的設(shè)計方法……………………………………………………… ６７
３?? ２?? １　最少拍計算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計……………………………………………… ６８
３?? ２?? ２　任意廣義對象的最少拍控制器設(shè)計………………………………………… ７３
３?? ２?? ３　無波紋最少拍計算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計……………………………………… ７５
３?? ３　計算機(jī)控制常用算法………………………………………………………… ７８
３?? ３?? １　大林算法…………………………………………………………………… ７８
３?? ３?? ２　多回路串級控制…………………………………………………………… ８１
３?? ３?? ３　預(yù)測控制…………………………………………………………………… ８４
思考題及習(xí)題………………………………………………………………………… ９１
第４ 章　單片機(jī)及其在艦船機(jī)械控制中的應(yīng)用………………………………………… ９３
４?? １　單片機(jī)概述…………………………………………………………………… ９３
４?? １?? １　單片機(jī)的發(fā)展……………………………………………………………… ９３
４?? １?? ２　單片機(jī)的特點……………………………………………………………… ９４
４?? １?? ３　單片機(jī)的應(yīng)用……………………………………………………………… ９４
４?? １?? ４?。停茫樱担?系列單片機(jī)………………………………………………………… ９５
４?? １?? ５　單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)流程…………………………………………………… ９６
４?? ２?。停茫樱担?系列單片機(jī)結(jié)構(gòu)與原理……………………………………………… ９７
４?? ２?? １?。停茫樱担?單片機(jī)的組成與結(jié)構(gòu)……………………………………………… ９７
４?? ２?? ２　ＭＣＳ－５１ 單片機(jī)的引腳……………………………………………………… ９８
４?? ２?? ３?。停茫樱担?單片機(jī)存儲器配置………………………………………………… １００
４?? ２?? ４?。停茫樱担?單片機(jī)時鐘電路與時序…………………………………………… １０３
４?? ２?? ５　ＭＣＳ－５１ 單片機(jī)復(fù)位電路………………………………………………… １０４
４?? ３　單片機(jī)編程基礎(chǔ)……………………………………………………………… １０６
４?? ３?? １?。茫担?程序概述……………………………………………………………… １０６
４?? ３?? ２?。茫担?的數(shù)據(jù)類型與存儲類型……………………………………………… １０９
４?? ３?? ３?。茫担?變量與常量…………………………………………………………… １１３
４?? ３?? ４　Ｃ５１ 常用庫函數(shù)…………………………………………………………… １１５
４?? ４　單片機(jī)的定時／計數(shù)器……………………………………………………… １１８
４?? ４?? １?。停茫樱担?單片機(jī)定時／計數(shù)器的結(jié)構(gòu)………………………………………… １１８
４?? ４?? ２　ＭＣＳ－５１ 單片機(jī)定時／計數(shù)器工作方式……………………………………… １２０
４?? ４?? ３　單片機(jī)定時／計數(shù)應(yīng)用…………………………………………………… １２２
４?? ５　單片機(jī)中斷…………………………………………………………………… １２３
４?? ５?? １　中斷的概念……………………………………………………………… １２３
４?? ５?? ２　中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)……………………………………………………………… １２４
４?? ５?? ３　中斷的控制……………………………………………………………… １２６
４?? ５?? ４　中斷響應(yīng)………………………………………………………………… １２７
４?? ５?? ５　中斷編程實例……………………………………………………………… １２９
４?? ６　單片機(jī)串行通信技術(shù)………………………………………………………… １３０
４?? ６?? １　計算機(jī)通信的基本概念…………………………………………………… １３０
４?? ６?? ２?。停茫樱担?單片機(jī)串行接口………………………………………………… １３２
４?? ６?? ３　ＭＣＳ－５１ 單片機(jī)串行口應(yīng)用范例…………………………………………… １３６
４?? ７　基于單片機(jī)的艦船機(jī)械監(jiān)控裝置…………………………………………… １３８
４?? ７?? １　艦船軸功率測量裝置……………………………………………………… １３８
４?? ７?? ２　艦船柴油機(jī)相繼增壓控制裝置…………………………………………… １４０
?Ⅱ? 艦船機(jī)械計算機(jī)控制技術(shù)
４?? ８　單片機(jī)控制系統(tǒng)綜合設(shè)計…………………………………………………… １４０
４?? ８?? １　總體設(shè)計………………………………………………………………… １４１
４?? ８?? ２　硬件電路設(shè)計……………………………………………………………… １４１
４?? ８?? ３　軟件設(shè)計………………………………………………………………… １４４
４?? ８?? ４　設(shè)計總結(jié)及功能擴(kuò)展……………………………………………………… １６６
思考題及習(xí)題……………………………………………………………………… １６７
第５ 章　可編程控制器及其在艦船機(jī)械控制中的應(yīng)用……………………………… １６９
５?? １?。校蹋?概述……………………………………………………………………… １６９
５?? １?? １　ＰＬＣ 的基本概念…………………………………………………………… １６９
５?? １?? ２　可編程控制器的特點……………………………………………………… １６９
５?? １?? ３　可編程控制器的應(yīng)用……………………………………………………… １７０
５?? ２?。校蹋?的組成與工作原理……………………………………………………… １７１
５?? ２?? １?。校蹋?的結(jié)構(gòu)類型…………………………………………………………… １７１
５?? ２?? ２?。茫校?模塊………………………………………………………………… １７２
５?? ２?? ３　ＰＬＣ 的擴(kuò)展模塊…………………………………………………………… １７４
５?? ２?? ４　ＰＬＣ 的工作原理…………………………………………………………… １７７
５?? ２?? ５?。桑?Ｏ 模塊地址分配………………………………………………………… １８０
５?? ３?。校蹋?程序設(shè)計基礎(chǔ)…………………………………………………………… １８１
５?? ３?? １?。校蹋?的編程語言與程序結(jié)構(gòu)……………………………………………… １８１
５?? ３?? ２　存儲器的數(shù)據(jù)類型與尋址方式…………………………………………… １８３
５?? ３?? ３?。樱罚玻埃?ＰＬＣ 的程序開發(fā)環(huán)境與開發(fā)過程…………………………………… １８８
５?? ４?。樱罚玻埃?ＰＬＣ 的指令系統(tǒng)…………………………………………………… １９１
５?? ４?? １　位操作類指令……………………………………………………………… １９１
５?? ４?? ２　定時器指令……………………………………………………………… １９６
５?? ４?? ３　計數(shù)器指令……………………………………………………………… １９９
５?? ４?? ４　數(shù)據(jù)處理指令……………………………………………………………… ２０１
５?? ４?? ５　移位操作指令……………………………………………………………… ２０３
５?? ４?? ６　數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換指令……………………………………………………………… ２０５
５?? ４?? ７　數(shù)據(jù)運算指令……………………………………………………………… ２０９
５?? ４?? ８　表功能指令……………………………………………………………… ２１４
５?? ４?? ９　程序控制類指令…………………………………………………………… ２１５
５?? ４?? １０　時鐘指令………………………………………………………………… ２１８
５?? ４?? １１　中斷指令………………………………………………………………… ２１９
５?? ４?? １２　高速計數(shù)器與高速脈沖輸出指令………………………………………… ２２２
５?? ４?? １３　ＰＩＤ 指令………………………………………………………………… ２３０
５?? ５?。校蹋?程序設(shè)計方法…………………………………………………………… ２３２
５?? ５?? １　梯形圖的經(jīng)驗設(shè)計法……………………………………………………… ２３２
５?? ５?? ２　順序控制設(shè)計法…………………………………………………………… ２３７
５?? ６　基于ＰＬＣ 的艦船機(jī)械裝置控制……………………………………………… ２４３
５?? ６?? １　變頻恒壓供水裝置………………………………………………………… ２４３
５?? ６?? ２　調(diào)距槳裝置……………………………………………………………… ２４６
思考題及習(xí)題……………………………………………………………………… ２４７
目　　錄?Ⅲ?
第６ 章　控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)………………………………………………………………… ２４８
６?? １　控制網(wǎng)絡(luò)概述………………………………………………………………… ２４８
６?? １?? １　網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)……………………………………………………………… ２５１
６?? １?? ２　介質(zhì)訪問控制技術(shù)………………………………………………………… ２５２
６?? １?? ３　差錯控制技術(shù)……………………………………………………………… ２５４
６?? １?? ４　網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及其層次結(jié)構(gòu)…………………………………………………… ２５５
６?? ２　現(xiàn)場總線ＣＡＮ ……………………………………………………………… ２５５
６?? ２?? １?。茫粒?的通信模型…………………………………………………………… ２５６
６?? ２?? ２?。茫粒?的報文及結(jié)構(gòu)………………………………………………………… ２５７
６?? ２?? ３　錯誤類型與界定…………………………………………………………… ２６２
６?? ２?? ４　位定時與同步要求………………………………………………………… ２６３
６?? ２?? ５　ＣＡＮ 總線系統(tǒng)位數(shù)值表示與通信距離……………………………………… ２６５
６?? ３?。茫粒?總線及其在艦船控制中的應(yīng)用………………………………………… ２６６
６?? ３?? １　艦船控制常用ＣＡＮ 總線器件……………………………………………… ２６６
６?? ３?? ２　艦船控制典型ＣＡＮ 總線節(jié)點設(shè)計………………………………………… ２７２
６?? ４　工業(yè)以太網(wǎng)…………………………………………………………………… ２７６
６?? ４?? １　工業(yè)以太網(wǎng)概述…………………………………………………………… ２７６
６?? ４?? ２　工業(yè)以太網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)……………………………………………………… ２７９
６?? ４?? ３　工業(yè)以太網(wǎng)基本特性……………………………………………………… ２９３
６?? ５　艦船綜合平臺管理系統(tǒng)……………………………………………………… ２９８
６?? ５?? １　系統(tǒng)功能與組成…………………………………………………………… ２９８
６?? ５?? ２　系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)組成……………………………………………………………… ２９９
６?? ５?? ３　工作原理………………………………………………………………… ２９９
思考題及習(xí)題……………………………………………………………………… ３０１
附錄Ａ?。停茫樱担?指令表……………………………………………………………… ３０２
附錄Ｂ　西門子ＰＬＣ 常用指令………………………………………………………… ３０７
參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………… ３１１