计算机控制系统

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出版者:高等教育出版社
作者:席爱民编
出品人:
页数:255
译者:
出版时间:2004-7
价格:21.20元
装帧:
isbn号码:9787040145588
丛书系列:
图书标签:
  • 电子信息
  • 计算机控制
  • 自动控制
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  • PLC
  • 工业控制
  • 控制理论
  • 系统工程
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具体描述

《计算机控制系统》为“教育科学‘十五’国家规划课题研究成果”。从工程的角度出发,系统地介绍计算机控制系统的最基本理论,重点突出,简明易懂。与MATLAB紧密结合。书中的每道例题都经过MATLAB仿真并给出仿真结果,具有严谨性和可信性。全书共9章,分别是:绪论,计算机控制系统的信号特征,Z变换,计算机控制系统的数学描述及脉冲传递函数,计算机控制系统特性分析,计算机控制系统连续域-离散化设计方法,计算机控制系统的直接设计方法,数字控制器的实现,线性离散系统的离散状态空间分析、设计方法。《计算机控制系统》适用于高等院校电气信息类专业,也可供职业技术学院、专科学校、成人高校相关专业学生参考。

《现代工业自动化:理论、技术与实践》 内容简介 本书旨在全面、深入地探讨现代工业自动化领域的核心理论、关键技术及其在实际工业生产中的应用。它不仅系统梳理了自动化系统的基本构成与工作原理,更紧密结合当前工业4.0、智能制造的发展趋势,为读者提供一个从基础概念到前沿应用的完整知识体系。 本书共分为五大部分,共十五章,结构严谨,内容翔实,力求理论的深度与工程实践的广度并重。 --- 第一部分:自动化系统基础与概述 本部分作为全书的基石,首先界定了工业自动化的概念、发展历程及其在当代制造业中的战略地位。 第一章:工业自动化的演进与蓝图 本章详细回顾了从继电器控制到可编程逻辑控制器(PLC),再到分布式控制系统(DCS)和现场总线技术的发展脉络。重点分析了工业自动化如何驱动生产力变革,并阐述了智能制造与工业互联网(IIoT)对传统自动化范式的重塑。本章强调了“信息流”与“控制流”在现代工厂集成中的重要性。 第二章:自动控制系统基本原理 本章回归经典控制理论,但侧重于工程应用视角。深入讲解了系统的动态特性(时域与频域分析),传递函数、脉冲响应和频率响应的概念。详细阐述了反馈控制的必要性、作用机理,并引入了系统的稳定性判据(如奈奎斯特稳定判据)。同时,对开环与闭环系统的性能指标(如超调量、调节时间、稳态误差)进行了量化分析,为后续设计奠定理论基础。 --- 第二部分:核心控制元件与接口技术 本部分聚焦于构成自动化系统的“神经元”和“肌肉”——传感器、执行器以及它们之间的数据交换技术。 第三章:工业测量与传感技术 本章详尽介绍了各类工业传感器的工作原理、选型原则和误差分析。内容涵盖了传统的温度、压力、流量、液位测量技术,并重点拓展至现代的机器视觉、激光测距和力矩传感等高精度、非接触式测量方法。特别讨论了传感器信号的调理、线性化处理和抗干扰措施,确保采集数据的准确性与可靠性。 第四章:执行机构与驱动系统 本章探讨如何将控制器的指令转化为实际的物理动作。详细分析了电机驱动技术,包括步进电机、伺服电机和直流/交流电机的特性及选型。对气动和液压执行器的结构、优缺点及其在不同负载条件下的适用性进行了对比分析。同时,涵盖了功率电子驱动器(如变频器、伺服驱动器)的控制策略和安全保护机制。 第五章:工业通信与现场总线技术 本章深入解析了确保自动化设备间高效、可靠通信的技术标准。详细对比了传统串行通信(如RS-232/485)与现代工业以太网(如Profinet, EtherCAT, Ethernet/IP)的架构、实时性差异和网络拓扑结构。重点讲解了现场总线(如Profibus, CANopen)的帧结构、仲裁机制和在复杂系统中的网络规划与故障诊断。 --- 第三部分:可编程控制器(PLC)与分布式控制系统(DCS) 本部分是实现逻辑控制和流程控制的核心载体,着重介绍主流控制平台的编程、配置与应用。 第六章:可编程逻辑控制器(PLC)详解 本章基于IEC 61131-3标准,系统介绍五种主流编程语言:梯形图(LD)、指令表(IL)、结构化文本(ST)、功能块图(FBD)和顺序功能图(SFC)。通过大量工程实例,讲解了数据处理、定时器、计数器的高级应用,以及如何实现安全联锁和故障报警逻辑。本章还涉及PLC的硬件选型、模块化扩展和冗余配置。 第七章:人机界面(HMI)与SCADA系统 本章阐述了操作员与控制系统交互的技术。详细介绍了HMI的设计原则,包括信息可视化、报警管理和趋势显示。随后,扩展至监控与数据采集(SCADA)系统,讲解其数据采集架构、历史数据库管理、远程监控能力以及在能源、水处理等大型设施中的部署策略。 第八章:分布式控制系统(DCS)架构与应用 针对流程工业(如化工、石化),本章详细介绍了DCS的集中式监控与分散式控制的特点。分析了DCS中的控制站、工程师站、操作员站的层次结构,以及如何利用其强大的回路控制能力、先进过程控制(APC)模块和高可靠性设计来管理复杂的、连续性的生产过程。 --- 第四部分:先进控制技术与优化策略 本部分将读者的视角从基础逻辑控制提升至系统性能的优化层面,介绍现代工业中应用的先进算法。 第九章:经典PID控制器的深度剖析与整定 本章不再停留于“P、I、D”的简单公式,而是深入探讨了数字PID的实现、抗积分饱和、死区补偿等工程问题。系统性地介绍了Ziegler-Nichols、IMC(内部模型控制)等多种PID参数整定方法,并讨论了串级控制、前馈控制等复杂控制结构的设计。 第十g章:状态空间法与现代控制理论 本章引入线性系统理论的现代视角。讲解了系统的状态空间表示法、可控性与可观测性分析。重点阐述了极点配置(Pole Placement)技术以及如何利用LQR(线性二次调节器)设计最优反馈控制器,适用于需要精确动态响应的伺服和高精度机械系统中。 第十一g章:模型预测控制(MPC)导论 作为先进控制技术的前沿,本章详细介绍了MPC的基本原理:基于系统模型、滚动优化、有限时域预测。解释了如何处理多变量耦合、约束条件(输入约束与状态约束),并结合实际案例展示MPC在优化生产率和节能方面的巨大潜力。 --- 第五部分:集成化、智能化与未来趋势 本部分将目光投向未来,探讨了系统集成、网络安全和新兴技术在自动化领域中的融合。 第十二章:工业机器人与自动化生产线集成 本章关注离散制造业的自动化核心。深入分析了串联、并联机器人的运动学与动力学基础,重点讲解了机器人与PLC、视觉系统的集成方法。讨论了柔性制造系统(FMS)的构建理念,以及如何通过自动化单元实现高效的装配、焊接与检测任务。 第十三g章:工业网络安全与系统可靠性 随着系统联网程度的加深,网络安全成为至关重要的一环。本章系统介绍了OT(操作技术)环境中的安全威胁模型,并提出了纵深防御策略,包括物理隔离、VLAN划分、入侵检测系统(IDS)在工业网络中的部署,以及对PLC/DCS固件更新的安全管理流程。 第十四g章:工业物联网(IIoT)与边缘计算 本章探讨了如何利用IIoT架构解决海量数据处理的挑战。讲解了边缘计算在控制系统中的优势,例如实时数据预处理、本地决策能力,以减轻云端负载并降低控制延迟。讨论了MQTT、OPC UA等面向IIoT的关键通信协议。 第十五g章:数据驱动的智能维护与质量控制 本章聚焦于自动化系统向“智能”转化的最新实践。详细介绍了基于传感器数据和历史运行记录的设备健康管理(PHM)。阐述了如何应用机器学习算法进行早期故障预测、剩余寿命评估(RUL),以及如何利用过程数据优化产品质量,实现从被动维护向预测性维护的转变。 --- 本书内容覆盖了从电气基础、传感器接口到高级控制算法、网络安全策略的全方位知识体系,是自动化工程技术人员、系统集成商以及相关专业学生进行深入学习和工程实践的必备参考书。

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读后感

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用户评价

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我必须说,这本书的排版和设计真是让人眼前一亮。拿到手上的时候,那种沉甸甸的质感和精美的封面就让我心生喜爱。翻开来,每一页都经过了精心设计,图文并茂,代码示例也清晰易懂,标注详细,这一点对于我这种喜欢动手实践的人来说,简直是福音。我特别欣赏书中那些精美的插图,它们不仅仅是装饰,更是对复杂概念的直观阐释,让我能够迅速抓住核心要点,避免了枯燥的文字阅读。而且,我注意到作者在讲解每一个算法或模型时,都尽可能地提供了多种理解角度,有时候是用数学公式,有时候是用流程图,有时候又是用生动的比喻,这种多元化的讲解方式,极大地满足了不同学习习惯的读者。我在阅读过程中,时不时会停下来,对着插图和代码思考,仿佛置身于一个大型的实验室,手里拿着工具,面前摆放着各种元器件,准备开始一场激动人心的探索。书中的一些章节,还巧妙地融入了一些历史发展脉络的介绍,让我了解了这些控制理论是如何一步步演进至今的,这种宏观的视角,让我对整个领域有了更深刻的认识。总之,这是一本既有深度又不失趣味性的技术书籍,我完全可以想象到,很多人会因为它精良的制作和严谨的内容,而成为其忠实的拥趸。

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这本书,我读着读着,脑子里就充满了各种各样的“如果”。如果我早几年看到它,或许我的人生轨迹会大不相同。当我翻开第一页,那股扑面而来的专业气息就让我精神为之一振。我不是科班出身,但书里的内容却一点也不晦涩难懂,作者用了一种极其巧妙的方式,将那些看似高深莫测的理论,拆解成一个个可以理解的概念,然后层层递进,引人入胜。我尤其喜欢其中关于“反馈回路”的讲解,那种从简单到复杂,从静态到动态的演变过程,让我感觉自己像是在亲手搭建一个精密复杂的机器,每一个齿轮的咬合,每一次信号的传递,都充满了智慧的光芒。而且,书中穿插的那些实际案例,更是让我大开眼界,原来我们生活中那些习以为常的自动化现象,背后竟然隐藏着如此精妙的工程设计。我常常一边读,一边在脑海中勾勒出那些控制系统在现实中的应用场景,比如智能家居如何感知我们的需求,又比如工业生产线如何精确无误地完成任务。这本书不仅仅是知识的传授,更是一种思维方式的启迪,它让我开始用一种全新的视角去观察和理解这个日益智能化的世界。我迫不及待地想把书里的知识应用到我的业余项目上,虽然我还没有具体的计划,但感觉脑袋里已经有了一幅清晰的蓝图,充满了无限可能。

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这本书给我带来的最大冲击,是它所揭示的“智能”背后的逻辑。在此之前,我总觉得自动化设备和智能系统是某种神秘的力量在运作,而这本书,则像一把钥匙,为我打开了通往这扇门的大锁。作者用一种非常引人入胜的方式,将那些看似抽象的控制理论,与我们日常生活中随处可见的现象联系起来。比如,我一直对自动驾驶汽车感到好奇,这本书就为我详细解读了其中的关键技术,从传感器的数据融合,到路径规划,再到执行器的精准控制,每一个环节都清晰可见,让我仿佛看到了一个庞大的信息处理和决策系统在背后默默运转。更让我着迷的是,书中并没有止步于纯粹的技术讲解,而是深入探讨了这些控制系统在伦理、安全以及未来发展方面所面临的挑战和机遇。我深刻地意识到,一个看似简单的自动化功能,背后可能蕴含着复杂的权衡和考量。这本书让我开始重新审视科技与社会的关系,思考如何在追求效率和便利的同时,确保系统的可靠性和安全性。我甚至开始想象,未来我们生活的方方面面,都会被这些精妙的控制系统所渗透,而这本书,就是了解这一切的绝佳起点。

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这本书简直是一场酣畅淋漓的思想盛宴。作者的叙述逻辑严谨,层层递进,仿佛在带领我进行一场精密的思想实验。我特别欣赏其中关于“稳定性分析”的章节,作者通过清晰的数学推导和直观的图形展示,将那些抽象的数学模型变得易于理解,让我能够深刻地理解一个控制系统为何会稳定,又为何会失控。这种严谨的论证过程,让我对科学研究的严谨性有了更深的认识。而且,我注意到书中在讨论每一个理论时,都力求做到“知其然,更知其所以然”,不仅仅是告诉我们“是什么”,更深入地解释了“为什么是这样”。这种探究式的讲解方式,让我感觉自己不是在被动地接受知识,而是在主动地参与到知识的构建过程中。我甚至会一边读,一边在脑海中尝试着去推导那些公式,去验证那些结论,这种互动式的阅读体验,让我对书中的内容印象深刻。此外,书中对于一些经典控制问题的分析,也让我受益匪浅,它不仅仅教会了我如何解决问题,更教会了我如何去思考问题,如何去分析问题,如何去构建一个有效的解决方案。这本书,无疑是提升我逻辑思维能力和解决问题能力的一本宝典。

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说实话,我之前对这个领域了解不多,甚至有些畏惧,总觉得是那些高智商的“极客”才玩得转的东西。但这本书,彻底改变了我的看法。作者的文笔十分平易近人,没有过多地堆砌那些晦涩难懂的术语,而是用一种非常通俗易懂的语言,将那些核心概念娓娓道来。我最喜欢的一点是,书中在介绍每一个概念时,都会辅以大量的图示和实例,这些图示不仅仅是为了美观,更是为了帮助我这个初学者更好地理解抽象的概念。我记得其中有一个关于“PID控制器”的章节,作者用了一个非常形象的比喻,将它比作一个人在调整水龙头的水流大小,来达到期望的水温。这个比喻虽然简单,却让我瞬间明白了PID控制器是如何通过比例、积分和微分这三个参数来工作的,并且深刻体会到它在实际应用中的重要性。读完之后,我感觉自己仿佛在一夜之间,对那些复杂的工业自动化设备和家用电器中的“智能”部分,有了一种豁然开朗的认识。这本书让我觉得,即使我不是这个领域的专家,也能窥探到其中奥妙,并且激发了我进一步学习的兴趣。

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