計算機控制技術(shù)（第4版）

目 錄
第1章 計算機控制系統(tǒng)概述 1
1．1 自動控制系統(tǒng)的工作原理 1
1．1．1 自動控制系統(tǒng)的任務(wù) 1
1．1．2 自動控制系統(tǒng)的工作原理 2
1．1．3 自動控制系統(tǒng)的組成 2
1．1．4 自動控制系統(tǒng)的類型 3
1．2 被控對象的特性 4
1．2．1 被控對象特性的類型 4
1．2．2 被控對象特性的一般分析 6
1．3 對控制系統(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)的過渡過程 12
1．3．3 閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制指標(biāo) 12
1．3．4 計算機控制系統(tǒng)的綜合控制指標(biāo) 13
1．4 計算機控制系統(tǒng)的組成和分類 14
1．4．1 計算機控制系統(tǒng)的一般概念 14
1．4．2 計算機控制系統(tǒng)的硬件組成 15
1．4．3 計算機控制系統(tǒng)的軟件組成 16
1．4．4 計算機控制系統(tǒng)的分類 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 23
2．1．3 對傳感器的主要技術(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
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2．2 機械量傳感器 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)行器的分類及特點 64
3．2 氣動執(zhí)行器 65
3．2．1 氣動執(zhí)行器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 65
3．2．2 氣動執(zhí)行器與計算機的連接 66
3．3 電動執(zhí)行器 66
3．3．1 伺服電動機 67
3．3．2 步進電動機 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/手動、無擾動切換 75
3．5．1 防爆柵 75
3．5．2 自動/手動、無擾動切換 76
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本章小結(jié) 77
練習(xí)3 78
第4章 計算機過程輸入/輸出技術(shù) 79
4．1 模擬量輸入通道 79
4．1．1 輸入信號的處理 79
4．1．2 模擬多路開關(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 計算查表法 122
5．4 報警處理 123
5．4．1 越限報警 123
5．4．2 聲、光和語音報警 124
本章小結(jié) 128
練習(xí)5 129
第6章 抗干擾技術(shù) 130
6．1 干擾的來源和傳播途徑 130
6．1．1 干擾的種類 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PID程序時應(yīng)考慮的若干問題 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 154
7．3．1 對微分項的改進 154
7．3．2 帶死區(qū)的PID控制算法 156
7．3．3 給定值突變時的改進算法 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 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的編程語言及軟件設(shè)計 164
8．2．1 梯形圖編程語言 164
8．2．2 順序功能圖編程語言 170
8．3 PLC控制注塑機 175
8．3．1 注塑機的工藝流程 175
8．3．2 確定I/O點及分配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)簡介 180
9．1 集散系統(tǒng) 180
9．1．1 DCS的主要特點 180
9．1．2 DCS的基本組成部件 181
9．1．3 DCS的結(jié)構(gòu)特點 182
9．1．4 DCS的體系結(jié)構(gòu) 183
9．1．5 典型DCS的簡介 184
9．2 計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）簡介 186
9．2．1 CIMS追求生產(chǎn)活動的整體優(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)展的機器人技術(shù) 193
10．1 機器人原則和定義 193
10．1．1 機器人原則 193
10．1．2 機器人定義 193
10．1．3 機器人系統(tǒng)的基本組成 194
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10．2 機器人的分類 195
10．2．1 工業(yè)機器人的分類 195
10．2．2 特種機器人的分類 197
10．3 機器人技術(shù)的主要內(nèi)容 197
10．3．1 工業(yè)機器人主要涉及的技術(shù) 197
10．3．2 機器人行業(yè)中的十大前沿技術(shù) 198
10．4 機器人常用的傳感器 199
10．4．1 內(nèi)部傳感器和外部傳感器 199
10．4．2 機器人常用的外部傳感器 200
10．5 機器人的驅(qū)動系統(tǒng) 202
10．5．1 傳統(tǒng)驅(qū)動器 202
10．5．2 新型驅(qū)動器 202
10．6 機器人控制系統(tǒng) 205
10．6．1 機器人控制系統(tǒng)的基本概念 205
10．6．2 機器人控制系統(tǒng)的運動控制方式 206
10．7 機器人的發(fā)展歷史和發(fā)展趨勢 207
10．7．1 機器人的發(fā)展歷史 207
10．7．2 我國機器人行業(yè)的現(xiàn)狀和前景 208
10．7．3 國內(nèi)外機器人領(lǐng)域的發(fā)展趨勢 209
本章小結(jié) 210
練習(xí)10 210
第11章 計算機測控系統(tǒng)實例 211
11．1 計算機測控系統(tǒng)設(shè)計的原則與步驟 211
11．1．1 計算機測控系統(tǒng)設(shè)計的原則 211
11．1．2 計算機測控系統(tǒng)設(shè)計的步驟 212
11．2 基于PIC16C72單片機的空調(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 214
11．2．3 軟件設(shè)計 217
11．3 物料傳送帶送料裝車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 物料自動傳送裝車控制系統(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 222
11．4．5 系統(tǒng)組態(tài)圖 222
11．5 CO2送肥系統(tǒng)的設(shè)計 224
11．5．1 CO2對農(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測試儀的設(shè)計 225
11．5．4 CO2發(fā)生器的選擇 228
11．5．5 單片機采樣控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 228
11．5．6 單片機采樣控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 229
11．6 數(shù)控機床 232
11．6．1 車床數(shù)字控制器的主要任務(wù) 232
11．6．2 逐點比較法的插補原理 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 240