物联网控制技术

物联网工程是计算机、控制、通信等学科交叉的跨学科专业。本书主要从物联网中所需要的控制技术、计算机控制的基础知识、过程控制的理论技术和方法以及基于各种实际控制系统应用背景的工程分析与设计等方面，带领读者深入浅出地体会物联网控制技术的过程。本书语言简明，注重应用，理论与实际相结合，遵循“理论-扩展-应用”的过程，章节中对应地方都有公式、定理辅佐，有利于学习。 本书可作为高等院校物联网工程专业“物联网控制技术”课程的教材，也可作为计算机、电子信息、机械类专业本科生学习自动控制技术的参考书。

高等院校教师

前言 第1章　物联网控制基础1 1.1　概述1 1.2　线性系统的时域分析法4 1.2.1　时域分析法介绍4 1.2.2　时域性能指标5 1.2.3　一阶系统的动态响应7 1.2.4　二阶系统的动态响应9 1.2.5　高阶系统的动态响应和简化分析12 1.2.6　自动控制系统的稳定性分析及代数判据13 1.2.7　控制系统的稳态误差分析17 1.3　线性系统频域分析法27 1.3.1　频域特性的基本概念27 1.3.2　频率特性的表示方法28 1.3.3　典型环节的频率特性30 1.3.4　控制系统的开环频率特性37 1.3.5　控制系统的稳定性分析38 1.3.6　频域分析法中的系统性能指标41 1.4　线性系统的校正法42 1.4.1　校正的基本概念42 1.4.2　串联校正典型环节特性45 1.4.3　频域法设计串联校正环节46 习题47 第2章　计算机控制系统48 2.1　计算机控制系统概述48 2.1.1　计算机控制系统组成48 2.1.2　计算机控制系统特点49 2.2　常规及复杂控制技术54 2.2.1　数字控制器的连续化设计步骤54 2.2.2　数字控制器的离散化设计技术58 2.2.3　PID控制62 2.2.4　纯滞后系统控制70 2.3　分散型测控网络技术74 2.3.1　分散型控制系统74 2.3.2　现场总线控制系统76 2.3.3　计算机集成制造系统79 2.4　计算机控制系统设计与实施81 2.4.1　计算机控制系统设计原则82 2.4.2　计算机控制系统设计步骤84 习题86 第3章　电气控制87 3.1　低压电器87 3.1.1　接触器87 3.1.2　继电器91 3.1.3　熔断器94 3.1.4　低压开关和低压断路器95 3.2　电气控制电路的基本原则和基本环节99 3.2.1　电气控制电路的绘制99 3.2.2　三相异步电动机的起动控制105 3.2.3　三相异步电动机的转动方向及转速控制109 3.2.4　三相异步电动机的制动控制112 3.2.5　其他典型控制环节114 3.3　可编程控制器116 3.3.1　可编程控制器的产生与发展116 3.3.2　可编程控制器的特点和分类117 3.3.3　S7-200系列PLC内部元器件119 3.3.4　S7-200系列PLC的编程语言122 3.4　现场总线控制124 3.4.1　概述124 3.4.2　现场总线控制系统的设计和组态126 3.4.3　现场总线控制系统的应用134 习题136 第4章　运动控制137 4.1　运动控制系统概述137 4.2　电机组成和控制原理138 4.2.1　直流电动机组成的系统及其控制原理138 4.2.2　晶闸管整流器-直流电动机系统138 4.2.3　PWM变换器-电动机系统141 4.2.4　不可逆PWM变换器-电动机系统142 4.2.5　可逆PWM变换器-电动机系统144 4.2.6　有静差的转速闭环直流调速145 4.2.7　无静差的转速闭环直流调速151 4.2.8　转速、电流双闭环直流调速系统的组成156 4.2.9　晶闸管-直流电动机系统的可逆电路160 4.2.10　晶闸管-电动机系统的回馈制动161 4.2.11　基于异步电机稳态模型的变压变频调速系统163 4.2.12　转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统163 4.3　运动控制系统设计166 4.3.1　反馈控制闭环直流调速系统的稳态分析与设计166 4.3.2　反馈控制闭环直流调速系统的动态分析与设计168 习题171 第5章　过程控制172 5.1　过程控制的基本概念172 5.1.1　过程控制系统的概念和设计目标172 5.1.2　过程控制系统组成173 5.1.3　控制系统分类173 5.1.4　常用控制算法175 5.2　过程控制特性175 5.2.1　被控过程的分类175 5.2.2　过程建模方法176 5.2.3　描述过程特性的关键参数177 5.2.4　控制阀178 5.2.5　控制器的“正反作用”179 5.2.6　过程控制系统的性能指标180 5.3　过程控制方法182 5.3.1　串级控制182 5.3.2　比值控制186 5.3.3　均匀控制188 5.3.4　选择控制189 5.3.5　分程控制190 5.4　过程控制系统设计191 习题193 第6章　物联网控制系统案例分析194 6.1　智能家居系统194 6.1.1　智能家居系统的设计194 6.1.2　智能家居系统的功能199 6.2　智能制造-间歇反应过程控制方案设计201 6.2.1　被控对象工艺流程简介201 6.2.2　自动控制系统设计203 6.2.3　自控方案设计205 6.3　智慧交通-AGV控制调度系统216 6.3.1　概述216 6.3.2　系统总体方案与设计218 6.4　智慧物流分拣系统224 6.4.1　概述224 6.4.2　分拣系统的RFID设计225 6.4.3　电动机及变频器的选取和工作原理226 6.4.4　通信协议229 参考文献230