计算机控制实用技术

《计算机控制实用技术》编辑推荐：《计算机控制实用技术》是作者精心为广大读者朋友们编写而成的此书。《计算机控制实用技术》是面向大中专院校各类自动化、电气工程及其自动化、机电类专业以及相关工程技术人员的一本入门型技术指导书。《计算机控制实用技术》与同类教材相比，偏重实用性和应用

计算机控制技术是从事自动化专业技术人员应该掌握的实用技术，但是由于计算机控制技术中涉及的技术问题很多，初学者很难上手。本书是一本应用型的指导书，通过本书的学习，旨在使读者能够掌握计算机控制系统的基本设计方法。本书共6章，内容包括计算机控制系统概述、工业控制计算机、计算机控制系统中接口技术与I/O设备、组态王简明教程、计算机控制算法，以及计算机控制系统设计与实例。
本书可作为自动化、电气自动化、计算机控制类专业的教材，也可作为控制类工程技术人员入门与提高的学习参考。

前言
第1章 计算机控制系统概述
1.1 计算机控制系统的组成及特点
1.1.1 典型的计算机控制系统
1.1.2 计算机控制系统原理框图
1.1.3 计算机控制系统的软／硬件组成及作用
1.1.4 计算机控制系统特点
1.2 计算机控制系统的典型应用形式
1.2.1 操作指导控制系统（OIS）
1.2.2 直接数字控制系统（DDC）
1.2.3 计算机监督系统（SCC）
1.2.4 分级计算机控制系统（DCS）
1.2.5 现场总线控制系统（FCS）
1.3 计算机控制系统的发展趋势
1.3.1 可编程控制器（PLC）
1.3.2 集散控制系统
1.3.3 人工智能
1.3.4 神经网络控制系统
习题与思考题
第2章 工业控制计算机
2.1 工业控制计算机的特点
2.1.1 工业控制计算机的发展历史
2.1.2 工业控制计算机的概念
2.1.3 工业控制计算机的特点
2.2 工业控制计算机的分类
2.2.1 分类
2.2.2 PC总线工控机
2.2.3 STD总线工控机
2.2.4 可编程控制器（PLC）
2.3 工业控制计算机的组成
2.3.1 PC总线工业控制机的体系结构
2.3.2 PC总线工业控制机的机械结构
2.3.3 工控机的机箱电源简介
2.3.4 工控机的底板
2.3.5 工控机的主板
2.4 工业控制计算机的发展趋势
习题与思考题
第3章 计算机控制系统中接口技术与I／O设备
3.1 计算机控制中的接口技术概述
3.2 并行通信中的接口技术
3.2.1 ISA总线接口技术
3.2.2 PCI总线接口技术
3.3 串行通信中的接口技术与通信协议
3.3.1 RS—232C与RS一485总线接口技术
3.3.2 ModBus通信协议
3.4 信号输入／输出通道
3.4.1 模拟量输出通道
3.4.2 模拟量输入通道
3.4.3 开关量输入通道
3.4.4 开关量输出通道
3.5 输入／输出设备
3.5.1 PC6320模拟量输入／输出卡
3.5.2 研华PCL724 ISA总线I／O数据采集卡
3.5.3 PCI—1711／1711L多功能PCI总线数据采集卡
3.5.4 ADAM4017模拟量输入模块
3.5.5 ADAM4024模块
3.5.6 ADAM4050模块
3.5.7 西门子S7—200系列PLC
3.5.8 富士变频器
3.5.9 智能调节器
习题与思考题
第4章 组态王简明教程
4.1 组态王简介
4.2 创建一个工程
4.3 设计画面
4.4 驱动外部设备
4.5 定义数据词典
4.6 让画面动起来
4.6.1 动画连接
4.6.2 命令语言
4.7 报警和事件
4.7.1 实时报警——事件命令语言应用
4.7.2 历史报警
4.8 实时和历史趋势曲线
4.8.1 实时趋势曲线——数据改变命令语言应用
4.8.2 历史趋势曲线
4.9 报表
4.9.1 实时数据报表
4.9.2 历史数据报表
4.10 配方
4.11 系统配置
4.11.1 用户配置
4.11.2 设置运行系统
习题与思考题
第5章 计算机控制算法
5.1 数字控制基础
5.1.1 采样过程与采样定理
5.1.2 信号保持
5.1.3 Z变换
5.1.4 差分方程与脉冲传递函数
5.2 数字滤波与数据处理
5.2.1 数字滤波
5.2.2 数据处理
5.3 控制算法的连续化设计
5.3.1 基本设计原理
5.3.2 离散化方法
5.4 控制算法的离散化设计
5.4.1 基本设计原理
5.4.2 最少拍控制算法
5.5 纯滞后对象的控制算法
5.5.1 史密斯预估控制算法
5.5.2 大林控制算法
5.6 数字PID控制算法
5.6.1 PID控制原理
5.6.2 基本数字PID控制算法
5.6.3 改进型数字PID控制算法
5.6.4 数字PID算法参数整定
5.7 预测控制算法
5.7.1 模型算法控制
5.7.2 动态矩阵控制
5.7.3 广义预测控制
5.7.4 预测控制算法参数设计
5.8 智能控制算法
5.8.1 模糊控制
5.8.2 神经网络控制
习题与思考题
第6章 计算机控制系统设计与实例
6.1 控制系统设计原则与步骤
6.1.1 控制系统设计原则
6.1.2 控制系统设计步骤
6.2 实例1——储水罐液位计算机控制系统设计
6.2.1 控制系统工程设计
6.2.2 控制系统调试与运行
6.3 实例2——××炼油厂污水pH值计算机控制系统设计
6.3.1 炼油厂污水pH值控制工艺流程
6.3.2 控制系统总体方案设计
6.3.3 自动控制系统的硬件设计
6.3.4 炼油厂污水pH值控制系统软件设计
6.3.5 炼油厂污水pH值控制系统运行调试
习题与思考题
附录A 电器控制回路原理图
附录B PLC程序
参考文献 

    2.数字PID参数整定
    参数整定是指通过调整控制参数（KP、TI、TD），使控制器的特性与受控对象的特性相匹配，以满足某种反映控制系统质量的性能指标。常用的数字PID参数整定的方法有如下3种：（1）理论计算整定方法。依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。（2）工程整定方法。依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。主要有临界比例度法、响应曲线法和衰减法。三种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行*后调整与完善。（3）试凑法。在实际工程中，常常采用试凑法进行参数整定。
    增大比例增益KP一般将加快系统的响应速度，使系统的稳定性变差。
    减小积分时间TI将使系统的稳定性变差，使余差消除加快。
    增大微分时间TD将使系统的响应加快，但对扰动有敏感的响应，可使系统稳定性变差。
    在试凑时，可参考上述参数对控制过程的影响趋势，对参数实行先比例，后积分，*后微分的整定步骤。
    1）首先只整定比例部分。将比例增益由小变大，观察相应的响应，直到得到反应较快、超调较小的响应曲线。若系统的余差较小，满足要求可采用纯比例控制。
    2）如果纯比例控制，有较大的余差，则需要加入积分作用。同样，积分时间从大变小，同时调整比例增益，使系统保持良好的动态性能，反复调整比例增益和积分时间，以得到满意的动态性能。
    3）若使用比例积分控制，反复调整仍达不到满意的效果，则可加入微分环节。在整定时，微分时间从小变大，相应调整比例增益和积分时间，逐步试凑，以得到满意的系统动态性能。
    5.7预测控制算法
    预测控制是一类以模型预测为基础的**计算机优化控制算法，它并不是某一种统一理论的产物，而是在工业生产过程中逐渐发展起来的，是工程界和控制理论界协作的产物。预测控制发展至今，已经在实践中和理论上均取得了丰硕的成果，先后提出了模型算法控制（MAC）、动态矩阵控制（DMC）、广义预测控制（GPC）等多种算法，并且在实际复杂工业过程控制中得到了成功应用。预测控制算法的种类虽然多，但都具有相同的三个要素——预测模型、滚动优化和反馈校正，这三个要素也是预测控制区别于其他控制算法的基本特征，同时也是预测控制在实际工程应用中取得成功的关键。
    预测控制算法的基本特点归纳如下：（1）预测控制算法综合利用过去、现在和将来（模型预测）的信息，而传统算法（如PID等），却只利用过去和现在的信息。